區塊鏈技術——聚焦金融應用

本書全面介紹了區塊鏈技術以及它在金融領域的應用，涵蓋基礎概念、底層算法、架構、賦能傳統金融的方式方法、實際應用中存在的問題等讀者廣為關心的技術與應用，並融合了區塊鏈技術領域新的科研成果。本書分為4部分，共8章。第1部分為基礎和入門（第1章），著重介紹區塊鏈技術基礎，包括區塊鏈的起源、含義、分類、價值與應用等，為後面深入介紹區塊鏈相關技術做鋪墊。第2部分為技術和架構（第2～4章），系統介紹區塊鏈技術原理，包括區塊鏈所基於的密碼學原理和經典算法、對等網絡技術與分佈式存儲及區塊鏈其他支撐技術；區塊鏈典型架構；主流的、最新的共識算法與智能合約。第3部分為實際應用（第5～7章），介紹區塊鏈技術在金融及其他領域的應用；以加密貨幣項目Libra（已更名為Diem）為案例，介紹區塊鏈應用的方式方法，並總結其尚未成功的原因；展望區塊鏈在其他行業的應用。第4部分為擴展學習（第8章），主要介紹區塊鏈技術演進。本書可作為高年級本科生、碩士或者博士研究生的教材，也適合作為區塊鏈技術研究人員和數字金融行業從業人員的學習參考書。

第1部分 基礎和入門
第1章　區塊鏈簡介 2
1.1 區塊鏈的起源 2
1.2 區塊鏈及區塊鏈技術含義 7
1.2.1 區塊鏈發展歷程 7
1.2.2 區塊鏈定義 10
1.3 區塊鏈的分類 12
1.3.1 公有鏈 13
1.3.2 私有鏈 13
1.3.3 聯盟鏈 13
1.3.4 互聯鏈 14
1.4 區塊鏈的價值與應用 14
本章小結 17
習題1 17
第2部分 技術和架構
第2章　區塊鏈技術原理 20
2.1 區塊鏈中的密碼學 20
2.1.1 哈希算法 21
2.1.2 Merkle樹 25
2.1.3 公鑰密碼算法 28
2.1.4 消息認證碼 33
2.1.5 數字簽名技術 34
2.1.6 Bloom Filter算法 39
2.2 對等網絡技術與分佈式存儲 42
2.2.1 對等網絡結構及典型技術 43
2.2.2 基於區塊鏈的分佈式存儲 53
2.3 區塊鏈其他支撐技術 55
2.3.1 區塊鏈其他概念 55
2.3.2 框架及特點 63
2.3.3 運作原理 66
2.3.4 常見問題 69
本章小結 73
習題2 74
第3章　區塊鏈典型架構 75
3.1 區塊鏈1.0架構——比特幣區塊鏈 75
3.1.1 比特幣前端 76
3.1.2 比特幣後端 77
3.2 區塊鏈2.0架構——以太坊區塊鏈 81
3.2.1 以太坊發展歷史 81
3.2.2 以太坊客戶端 82
3.2.3 以太坊錢包 85
3.2.4 Solidity開發工具 86
3.2.5 以太坊核心 87
3.2.6 以太坊重大事件 89
3.3 區塊鏈3.0架構——超越貨幣、金融範圍的區塊鏈應用 90
本章小結 92
習題3 92
第4章　共識算法與智能合約詳解 94
4.1 拜占庭容錯技術 94
4.1.1 拜占庭容錯（BFT）算法 94
4.1.2 實用拜占庭容錯（PBFT）算法 95
4.2 PoW機制 97
4.2.1 PoW簡介 97
4.2.2 PoW實現過程 98
4.2.3 PoW機制分析 99
4.3 PoS機制 99
4.3.1 PoS簡介 99
4.3.2 PoS實現過程 100
4.3.3 PoS機制分析 101
4.4 DPoS機制 101
4.4.1 DPoS簡介 101
4.4.2 DPoS實現過程 102
4.4.3 DPoS機制分析 103
4.5 Ripple共識算法 104
4.5.1 Ripple簡介 104
4.5.2 Ripple實現過程 104
4.6 拜小蟻共識算法 105
4.6.1 小蟻幣簡介 105
4.6.2 拜小蟻共識算法簡介 106
4.6.3 拜小蟻共識算法實現過程 106
4.6.4 拜小蟻共識算法分析 109
4.7 HoneyBadgerBFT共識算法 110
4.7.1 HoneyBadgerBFT簡介 110
4.7.2 HoneyBadgerBFT實現過程 111
4.7.3 HoneyBadgerBFT分析 113
4.8 DumboBFT共識算法 113
4.8.1 DumboBFT簡介 113
4.8.2 DumboBFT實現過程 113
4.8.3 DumboBFT分析 115
4.9 智能合約 115
4.9.1 智能合約簡介 115
4.9.2 智能合約語言 116
4.9.3 智能合約運行機制 117
4.9.4 智能合約分析 118
本章小結 118
習題4 119
第3部分 實際應用
第5章　區塊鏈驅動金融 122
5.1 區塊鏈+金融服務 122
5.1.1 區塊鏈技術給金融服務行業帶來的沖擊 122
5.1.2 區塊鏈技術助力金融服務 122
5.1.3 區塊鏈在金融服務中的應用場景 123
5.1.4 “區塊鏈+金融服務”的應用案例 126
5.2 區塊鏈+數字貨幣 128
5.2.1 常見的幾種數字貨幣 128
5.2.2 數字貨幣的不足 129
5.2.3 數字貨幣的未來 131
5.3 區塊鏈+共享金融 132
5.3.1 共享經濟下的共享金融 132
5.3.2 共享金融與互聯網金融 133
5.3.3 共享金融的發展動力 134
5.3.4 區塊鏈助力實現共享金融 135
5.3.5 “區塊鏈+共享金融”的應用案例 135
5.4 區塊鏈+加密數字資產 137
5.4.1 加密數字資產和區塊鏈 137
5.4.2 加密數字資產的五大應用方向 138
5.4.3 “區塊鏈+加密數字資產”的應用案例 139
5.5 區塊鏈+共享經濟 140
5.5.1 物聯網與共享經濟 140
5.5.2 共享經濟的發展趨勢 142
5.5.3 共享經濟應用區塊鏈的可行性分析 142
5.5.4 “區塊鏈+共享經濟”的應用案例 143
5.6 區塊鏈+供應鏈 144
5.6.1 傳統供應鏈現狀 144
5.6.2 區塊鏈讓供應鏈更透明 145
5.6.3 “區塊鏈+供應鏈”的應用案例 146
本章小結 148
習題5 148
第6章　加密貨幣項目Libra（已更名為Diem） 149
6.1 簡介 149
6.2 Libra區塊鏈 150
6.3 Libra Coin和Libra Reserve 157
6.4 Libra協會 158
6.5 Libra為何還未成功 159
6.5.1 Libra面臨的問題 160
6.5.2 監管合規前景黯淡 162
6.5.3 Libra 2.0的關鍵更新 163
本章小結 164
習題6 165
第7章　區塊鏈其他應用 166
7.1 區塊鏈+保險行業 166
7.1.1 傳統保險行業的發展困境 166
7.1.2 區塊鏈對保險行業的影響 167
7.1.3 區塊鏈在保險業中的應用 168
7.2 區塊鏈+醫療行業 170
7.2.1 傳統醫療行業的發展困境 170
7.2.2 區塊鏈對醫療行業的影響 171
7.2.3 區塊鏈在醫療行業的應用 172
7.3 區塊鏈+農業 173
7.3.1 傳統農業行業的發展困境 173
7.3.2 區塊鏈對農業行業的影響 173
7.3.3 區塊鏈在農業行業的應用 175
7.4 區塊鏈與未來 176
7.4.1 區塊鏈將成為產業互聯的基石 176
7.4.2 區塊鏈產業應用的趨勢 176
7.4.3 展望區塊鏈發展前景 177
本章小結 178
習題7 178
第4部分 擴展學習
第8章　區塊鏈技術演進 180
8.1 區塊鏈的擴展 180
8.1.1 側鏈 180
8.1.2 樹鏈 183
8.1.3 DAG鏈 185
8.1.4 塊格 188
8.2 超級賬本 189
8.2.1 超級賬本概述 189
8.2.2 Fabric項目 190
8.2.3 Sawtooth Lake項目 194
8.3 閃電網絡 196
8.3.1 閃電網絡概述 196
8.3.2 閃電網絡基本功能 197
8.3.3 閃電網絡應用 200
8.4 區塊壓縮 201
8.4.1 區塊壓縮概述 201
8.4.2 壓縮方案 202
8.5 隱私信息混淆 203
8.5.1 地址混淆機制 203
8.5.2 中心化混幣 204
8.5.3 去中心化混幣 208
本章小結 213
習題8 213
附錄A　橢圓曲線密碼 214
附錄B　雙重支付的定性分析 221
參考文獻 224