區塊鏈應用技術

武春嶺,男，（1975.2—），碩士，二級教授、重慶市網絡與信息安全等級保護專家，工信行指委計算機專指委委員，現任職重慶電子工程職業學院人工智能與大數據學院院長。主要研究方向為工業控制安全技術，在信息安全風險評估、網絡安全等級保護、關鍵信息系統保護等領域有豐富的實踐經驗。主持/主研省部級項目12項，授權專利9項，發表論文30餘篇，曾獲國家級教學成果一等獎和二等獎各1次。

第1章區塊鏈初探 （1）
1.1 區塊鏈概念 （1）
1.2 區塊鏈特性 （2）
1.3 區塊鏈來源 （3）
1.4 區塊鏈發展的里程碑 （4）
1.5 區塊鏈與“新基建” （5）
1.5.1 物聯網 （5）
1.5.2 大數據 （5）
1.5.3 人工智能 （6）
1.5.4 雲計算 （7）
1.6 區塊鏈的發展機遇與挑戰 （8）
1.6.1 發展機遇 （8）
1.6.2 未來挑戰 （9）
本章習題 （11）

第2章區塊鏈初級技術應用 （13）
2.1 區塊鏈內涵及運行原理 （13）
2.2 區塊鏈技術演化與分類 （15）
2.2.1 區塊鏈技術演化 （15）
2.2.2 區塊鏈分類 （15）
2.3 區塊鏈通用技術架構 （18）
2.4 區塊鏈核心技術 （19）
2.4.1 密碼學 （19）
2.4.2 P2P網絡 （21）
2.4.3 共識機制 （21）
2.4.4 智能合約 （21）
2.5 區塊鏈技術的典型應用 （22）
2.5.1 數字貨幣 （22）
2.5.2 加密數字貨幣的代表—比特幣 （25）
2.5.3 智能合約鼻祖—以太坊 （25）
2.5.4 迪士尼區塊鏈平台—龍鏈 （26）
2.5.5 Linux基金會的開源賬本—Hyperledger （27）
2.5.6 區塊鏈操作系統—EOS （28）
2.6 項目以太坊錢包插件MetaMask應用實踐 （29）
2.6.1 任務1 創建MetaMask錢包 （29）
2.6.2 任務2 申請水龍頭代幣 （35）
2.6.3 任務3 轉賬/收款 （38）
2.6.4 任務4 導出私鑰 （40）
2.6.5 任務5 導入賬戶 （41）
2.6.6 任務6 鏈接硬件錢包 （42）
2.6.7 任務7 在Etherscan上查看詳情 （43）
本章習題 （44）

第3章區塊鏈數據結構與存儲技術應用 （46）
3.1 賬本 （46）
3.2 區塊結構 （47）
3.3 創世區塊 （47）
3.4 Merkle樹 （48）
3.5 數據存儲 （49）
3.5.1 賬本存儲 （49）
3.5.2 Berkeley DB （49）
3.5.3 LevelDB （50）
3.5.4 Couch DB （51）
3.6 項目Merkle樹的實現 （51）
3.6.1 任務1 SHA256哈希函數的使用 （51）
3.6.2 任務2 生成一棵Merkle樹 （52）
本章習題 （55）

第4章區塊鏈密碼學基礎應用 （56）
4.1 密碼學概念 （56）
4.2 對稱密鑰加密和非對稱密鑰加密 （58）
4.3 數字簽名 （60）
4.4 哈希函數 （62）
4.5 錢包與密鑰 （64）
4.6 項目不同加密算法的實現 （68）
4.6.1 任務1 Python環境部署 （68）
4.6.2 任務2 加密算法編程的實現 （72）
本章習題 （76）

第5章P2P網絡在區塊鏈中的應用 （78）
5.1 P2P網絡技術架構 （78）
5.1.1 P2P網絡概念 （78）
5.1.2 P2P網絡技術架構 （79）
5.1.3 P2P網絡研究現狀 （80）
5.2 P2P網絡核心技術 （80）
5.2.1 分佈式哈希表 （80）
5.2.2 Kademlia協議 （82）
5.2.3 Gossip協議 （85）
5.3 P2P網絡應用 （86）
5.3.1 文件交換 （86）
5.3.2 對等計算 （86）
5.3.3 協同工作 （87）
5.3.4 搜索引擎 （87）
5.3.5 流媒體 （87）
5.4 P2P技術在比特幣中的作用 （87）
5.5 項目IPFS文件系統的實踐 （90）
5.5.1 任務1 IPFS環境部署 （90）
5.5.2 任務2 IPFS基本操作 （95）
5.5.3 任務3 IPFS項目的實踐 （98）
本章習題 （102）

第6章區塊鏈共識機制及應用 （104）
6.1 共識概述 （104）
6.1.1 共識與一致性 （104）
6.1.2 拜占庭將軍問題 （105）
6.1.3 共識協議的定義 （106）
6.2 PoW （106）
6.3 PoS （107）
6.4 DPoS （109）
6.5 PBFT （109）
6.6 項目1 PoW共識算法的實踐 （111）
6.6.1 任務1 Go語言運行環境部署 （111）
6.6.2 任務2 PoW共識算法編程的實現 （115）
6.7 項目2 挖礦算法與難度調整 （123）
任務Python實現區塊鏈挖礦與難度調整 （123）
本章習題 （131）

第7章區塊鏈智能合約與編程實現 （133）
7.1 智能合約概述 （133）
7.1.1 智能合約的起源 （133）
7.1.2 既不智能，也不是合約 （134）
7.2 用智能合約處理價值 （135）
7.2.1 通證 （135）
7.2.2 一個簡單的智能合約：Faucet （136）
7.2.3 創建鏈上積分的智能合約示例 （137）
7.3 用智能合約處理業務邏輯 （138）
7.3.1 購物 （138）
7.3.2 拍賣 （141）
7.3.3 投票 （142）
7.3.4 支票 （146）
7.4 智能合約的編寫、部署與交互 （147）
7.5 項目智能合約的開發 （148）
7.5.1 任務1 Solidity語言的基本概念 （148）
7.5.2 任務2 編譯器remix部署與使用 （148）
7.5.3 任務3 Solidity語法 （151）
7.5.4 任務4 Solidity基礎數據操作 （158）
7.5.5 任務5 使用Solidity開發智能合約 （168）
本章習題 （173）

第8章區塊鏈商業應用 （174）
8.1 區塊鏈+金融 （174）
8.1.1 支付 （175）
8.1.2 證券 （178）
8.1.3 供應鏈金融 （179）
8.2 區塊鏈+商業 （181）
8.2.1 電子發票 （181）
8.2.2 商品的防偽溯源 （183）
8.2.3 積分營銷 （185）
本章習題 （186）

第9章區塊鏈民生應用 （188）
9.1 區塊鏈+教育 （188）
9.2 區塊鏈+醫療 （191）
9.3 區塊鏈+公益 （192）
9.4 區塊鏈+智慧城市 （194）
9.4.1 智慧交通 （194）
9.4.2 智慧能源 （195）
9.4.3 其他 （196）
9.5 區塊鏈+城際互通 （197）
9.5.1 數字身份 （197）
9.5.2 徵信 （200）
9.6 區塊鏈+政務 （203）
9.7 區塊鏈+積分 （206）
本章習題 （208）
參考文獻 （209）