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随着以比特币（Bitcoin）为代表的数字货币的崛起，其底层支撑架构——区块链（Blockchain）凭借去中心化信用、数据不可篡改等特点，吸引了多国政府部门、金融机构及互联网巨头公司的广泛关注，逐渐成为当前学术界和产业界的热点课题。本书首先简要介绍了密码学、P2P网络、数据库等区块链技术的基础知识，然后详细介绍了比特币的相关原理与技术，在此基础上重点介绍了区块链技术的原理，后介绍了区块链技术的应用。本书是第 一本系统全面介绍区块链技术的中文教材，目的是使学习者能够掌握区块链的理论与技术，进而从事区块链的开发与应用。

目　录

前言

部分　基础知识

第1章　绪论2

1.1　区块链概述2

1.2　区块链技术的应用5

思考题8

参考文献9

第2章　区块链中的密码学10

2.1　密码学概述10

2.2　对称密码体制15

2.3　非对称密码体制20

2.4　Hash函数26

2.5　数字签名技术31

2.6　本章小结35

思考题35

参考文献36

第3章　分布式一致性37

3.1　分布式计算系统架构37

3.2　从ACID到CAP/BASE41

3.3　一致性协议和算法43

3.4　本章小结47

思考题48

参考文献48

第二部分　比特币

第4章　比特币简介52

4.1　数字货币概述52

4.2　比特币概述72

第5章　比特币核心概念84

5.1　比特币钱包84

5.2　比特币密钥和地址90

5.3　比特币交易99

5.4　比特币脚本106

5.5　比特币网络112

第6章　比特币区块链技术原理120

6.1　比特币区块120

6.2　分布式共识机制128

6.3　比特币激励机制141

6.4　侧链技术146

6.5　闪电网络153

6.6　比特币运行与开发实验162

第7章　比特币面临的挑战186

7.1　比特币面临的技术挑战186

7.2　比特币价格波动风险198

7.3　比特币资源消耗问题201

7.4　比特币政策风险201

参考文献202

第三部分　区块链技术原理

第8章　区块链基本简介206

8.1　区块链概念206

8.2　区块链主要特征209

8.3　区块链技术演化发展210

8.4　区块链部署形式211

8.5　区块链参考架构214

8.6　区块链技术现状及未来发展趋势217

8.7　本章小结222

第9章　以太坊区块链概述224

9.1　以太坊出发点224

9.2　以太坊概述225

9.3　以太坊体系架构229

9.4　以太坊区块链核心概念231

9.5　状态转换241

9.6　以太坊钱包和浏览器243

9.7　以太坊客户端243

9.8　以太坊网络247

9.9　分布式应用248

9.10　本章小结252

第10章　智能合约253

10.1　智能合约概述253

10.2　智能合约体系架构260

10.3　智能合约运行机制261

10.4　以太坊智能合约开发环境262

10.5　以太坊智能合约部署流程268

10.6　以太坊区块链开发实践269

10.7　以太坊区块链应用实践案例289

10.8　本章小结306

参考文献306

第四部分　区块链技术应用案例

第11章　区块链应用案例310

11.1　布比案例310

11.2　火币案例318

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前言

前　言随着以比特币为代表的数字货币的崛起，其底层支撑架构—区块链凭借去中心化信用、数据不可篡改等特点，吸引了世界许多国家政府部门、金融机构及互联网巨头公司的广泛关注，已经成为当前学术界和产业界的热点课题。区块链是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术在互联网时代的创新应用模式。区块链技术被认为是继大型机、个人电脑、互联网之后计算模式的颠覆式创新。目前，区块链的应用已延伸到物联网、智能制造、供应链管理、数字资产交易等多个领域。

2016年12月，《国务院关于印发“十三五”国家信息化规划的通知》将区块链写入“十三五”国家信息化规划，将区块链列为重点加强的战略性前沿技术。区块链已经成为国家信息化战略的重要组成部分。

2016年9月，中央财经大学信息学院的朱建明、高胜和段美姣三位老师共同开设了门“区块链技术”课程，本书就是在此基础上完成的。本书主要回答四个方面的问题：

，为什么要学习和研究区块链技术？从国家战略、技术发展等方面阐述了区块链技术的重要性和区块链技术的应用环境以及面临的问题。

第二，比特币中的区块链技术原理是什么？作为比特币的底层技术，区块链是如何发挥作用的？其技术原理和细节是什么？这一部分给出了详细的介绍。

第三，区块链技术的原理是什么？在比特币区块链技术的基础上，区块链技术又有新的发展，这一部分详细介绍区块链的研究成果和技术。

第四，如何应用区块链技术解决实际问题。

全书由朱建明、高胜和段美姣三位老师共同编著。第1章由朱建明编写，第2章由贾恒越编写，第3章由海沫编写，第4～7章由段美姣、朱烨辰编写，第8～10章由高胜编写，第11章案例由布比公司和火币网提供，由付永贵整理。

编者在完成本书的过程中参阅了大量的文献，其中包括专业书籍、学术论文、学位论文、国际标准、国内标准和技术报告等，书中有部分引用已经很难查证原始出处，编者注明的参考文献仅仅是获得相关资料的文献，没有一一列举出所有的参考文献，在此表示歉意和谢意。

由于编者水平有限，本书不足与疏漏之处在所难免，敬请广大读者批评指正。

作者2017年8月