本书由超级账本核心设计和开发者撰写，是区块链开发落地专业指南。由浅入深，系统化介绍超级账本Fabric设计精华、应用开发等。全书分为理论篇和实践篇两大部分；第1~3章介绍区块链技术的由来、核心思想及典型的应用场景；第4~5章重点介绍区块链技术中大量出现的分布式系统技术和密码学安全技术；第6~8章介绍区块链领域的三个典型开源项目：比特币、以太坊以及超级账本；第9~11章以超级账本 Fabric 项目为例，具体讲解了安装部署、配置管理，以及应用 Fabric CA 进行证书管理的实践经验；第12章重点剖析超级账本 Fabric 项目的核心架构设计；第13章介绍区块链应用开发的相关技巧和示例；第14章介绍区块链服务平台的设计与开发，并讲解应用超级账本 Cello 项目构建服务平台的相关知识。本书覆盖了区块链和分布式账本领域的最新技术，可帮助读者深入理解区块链核心原理和典型设计实现，以及高效地开发基于区块链平台的分布式应用。
目录
序 言
前 言
理 论 篇
第1章 区块链思想的诞生 2
1.1 从实体货币到数字货币 2
1.2 站在巨人的肩膀上 5
1.3 了不起的社会学实验 5
1.4 潜在的商业价值 7
1.5 本章小结 8
第2章 核心技术概览 9
2.1 定义与原理 9
2.2 技术的演化与分类 11
2.3 关键问题和挑战 13
2.4 趋势与展望 17
2.5 认识上的误区 19
2.6 本章小结 19
第3章 典型应用场景 20
3.1 应用场景概览 20
3.2 金融服务 22
3.2.1 银行业金融管理 22
3.2.2 证券交易 24
3.2.3 众筹投资 25
3.3 征信和权属管理 26
3.4 资源共享 28
3.5 贸易管理 29
3.6 物联网 30
3.7 其他场景 31
3.8 本章小结 33
第4章 分布式系统核心问题 34
4.1 一致性问题 34
4.1.1 定义与重要性 34
4.1.2 问题与挑战 35
4.1.3 一致性要求 36
4.1.4 带约束的一致性 36
4.2 共识算法 37
4.2.1 问题与挑战 38
4.2.2 常见算法 38
4.2.3 理论界限 38
4.3 FLP 不可能原理 39
4.3.1 定义 39
4.3.2 正确理解 39
4.4 CAP 原理 40
4.4.1 定义 40
4.4.2 应用场景 41
4.5 ACID 原则 41
4.6 Paxos 算法与 Raft 算法 42
4.6.1 Paxos 算法 42
4.6.2 Raft 算法 45
4.7 拜占庭问题与算法 45
4.8 可靠性指标 48
4.8.1 几个 9 的指标 48
4.8.2 两个核心时间 49
4.8.3 提高可靠性 49
4.9 本章小结 49
第5章 密码学与安全技术 50
5.1 Hash 算法与数字摘要 50
5.1.1 Hash定义 50
5.1.2 常见算法 51
5.1.3 性能 51
5.1.4 数字摘要 52
5.1.5 Hash 攻击与防护 52
5.2 加解密算法 52
5.2.1 加解密系统基本组成 53
5.2.2 对称加密算法 53
5.2.3 非对称加密算法 54
5.2.4 选择明文攻击 55
5.2.5 混合加密机制 56
5.2.6 离散对数与 Diffie–Hellman密钥交换协议 57
5.3 消息认证码与数字签名 57
5.3.1 消息认证码 58
5.3.2 数字签名 58
5.3.3 安全性 59
5.4 数字证书 59
5.4.1 X.509 证书规范 60
5.4.2 证书格式 61
5.4.3 证书信任链 62
5.5 PKI 体系 63
5.5.1 PKI 基本组件 63
5.5.2 证书的签发 63
5.5.3 证书的撤销 66
5.6 Merkle树结构 66
5.7 布隆过滤器 67
5.8 同态加密 68
5.9 其他问题 70
5.10 本章小结 71
第6章 比特币——区块链思想诞生的摇篮 72
6.1 比特币项目简介 72
6.1.1 比特币大事记 73
6.1.2 其他数字货币 74
6.2 原理和设计 75
6.2.1 基本交易过程 75
6.2.2 重要概念 76
6.2.3 创新设计 78
6.3 挖矿 80
6.3.1 基本原理 80
6.3.2 挖矿过程 81
6.3.3 如何看待挖矿 81
6.4 共识机制 82
6.4.1 工作量证明 82
6.4.2 权益证明 83
6.5 闪电网络 83
6.6 侧链 85
6.6.1 SPV 证明 85
6.6.2 双向挂钩 86
6.6.3 最新进展 87
6.7 热点问题 87
6.7.1 设计中的权衡 87
6.7.2 分叉 87
6.7.3 交易延展性 88
6.7.4 扩容之争 89
6.7.5 比特币的监管和追踪 90
6.8 相关工具 91
6.9 本章小结 92
第7章 以太坊——挣脱数字货币的枷锁 93
7.1 以太坊项目简介 93
7.1.1 以太坊项目简史 94
7.1.2 主要特点 95
7.2 核心概念 95
7.3 主要设计 97
7.3.1 智能合约相关设计 97
7.3.2 交易模型 97
7.3.3 共识 97
7.3.4 降低攻击 98
7.3.5 提高扩展性 98
7.4 相关工具 98
7.4.1 客户端和开发库 98
7.4.2 以太坊钱包 99
7.4.3 IDE 100
7.4.4 网站资源 100
7.5 安装客户端 100
7.5.1 从 PPA 直接安装 100
7.5.2 从源码编译 101
7.6 应用智能合约 102
7.6.1 搭建测试用区块链 102
7.6.2 创建和编译智能合约 104
7.6.3 部署智能合约 105
7.6.4 调用智能合约 106
7.7 智能合约案例：投票 106
7.7.1 智能合约代码 107
7.7.2 代码解析 109
7.8 本章小结 111
第8章 超级账本——面向企业的分布式账本 112
8.1 超级账本项目简介 112
8.2 社区组织结构 114
8.2.1 基本结构 114
8.2.2 大中华区技术工作组 114
8.3 顶级项目介绍 115
8.3.1 Fabric 项目 116
8.3.2 Sawtooth 项目 117
8.3.3 Iroha 项目 117
8.3.4 Blockchain Explorer 项目 117
8.3.5 Cello 项目 118
8.3.6 Indy 项目 118
8.3.7 Composer 项目 118
8.3.8 Burrow 项目 119
8.4 开发必备工具 119
8.4.1 Linux Foundation ID 119
8.4.2 Jira——任务和进度管理 119
8.4.3 Gerrit——代码仓库和 Review管理 120
8.4.4 RocketChat——在线沟通 121
8.5 贡献代码 121
8.6 本章小结 126
实 践 篇
第9章 超级账本 Fabric 部署和应用 128
9.1 简介 128
9.2 本地编译安装 129
9.2.1 操作系统 130
9.2.2 环境配置 130
9.2.3 获取代码 131
9.2.4 编译安装 fabric-peer 组件 131
9.2.5 编译安装 fabric-orderer 组件 132
9.2.6 编译安装 fabric-ca 组件 133
9.2.7 编译安装辅助工具 133
9.2.8 获取 chaintool 133
9.2.9 安装Go语言相关工具 134
9.2.10 示例配置 134
9.3 应用 Docker 镜像 134
9.3.1 安装 Docker 服务 134
9.3.2 安装 docker-compose 135
9.3.3 获取 Docker 镜像 135
9.3.4 镜像 Dockerfile 138
9.4 启动 Fabric 网络 143
9.4.1 网络拓扑 143
9.4.2 准备相关配置文件 144
9.4.3 启动 Orderer 节点 150
9.4.4 启动 Peer 节点 151
9.4.5 操作网络 152
9.4.6 基于容器方式 156
9.5 链码的概念与应用 157
9.5.1 链码操作命令 158
9.5.2 命令参数 158
9.5.3 安装链码 159
9.5.4 实例化链码 162
9.5.5 调用链码 165
9.5.6 查询链码 167
9.5.7 升级链码 168
9.5.8 打包链码和签名 169
9.6 应用多通道 170
9.6.1 通道操作命令 170
9.6.2 命令选项 171
9.6.3 创建通道 172
9.6.4 加入通道 174
9.6.5 列出所加入的通道 175
9.6.6 获取某区块 176
9.6.7 更新通道配置 177
9.7 SDK 支持 178
9.8 生产环境注意事项 179
9.9 本章小结 181
第10章 超级账本 Fabric 配置管理 182
10.1 简介 182
10.1.1 配置文件 182
10.1.2 配置管理工具 183
10.2 Peer 配置剖析 183
10.2.1 logging部分 184
10.2.2 peer部分 184
10.2.3 vm部分 188
10.2.4 chaincode部分 189
10.2.5 ledger部分 190
10.3 Orderer 配置剖析 191
10.4 cryptogen 生成组织身份配置 194
10.4.1 配置文件 195
10.4.2 子命令和参数 196
10.4.3 生成密钥和证书文件 196
10.4.4 查看配置模板信息 198
10.5 configtxgen 生成通道配置 199
10.5.1 configtx.yaml配置文件 199
10.5.2 命令选项 203
10.5.3 生成Orderer初始区块并进行查看 203
10.5.4 生成新建通道交易文件并进行查看 211
10.5.5 生成锚节点更新交易文件 215
10.6 configtxlator 转换配置 215
10.6.1 RESTful接口 215
10.6.2 解码为Json格式 216
10.6.3 编码为二进制格式 217
10.6.4 计算配置更新量 217
10.6.5 更新通道配置 218
10.7 本章小结 219
第11章 超级账本 Fabric CA 应用与配置 220
11.1 简介 220
11.2 安装服务端和客户端 221
11.2.1 本地编译 221
11.2.2 获取和应用Docker镜像 223
11.2.3 示例Dockerfile 223
11.3 启动 CA 服务 225
11.4 服务端命令剖析 228
11.4.1 全局命令参数 228
11.4.2 init命令 230
11.4.3 start命令 230
11.5 服务端配置文件解析 231
11.6 与服务端进行交互 235
11.7 客户端命令剖析 237
11.7.1 全局命令参数 237
11.7.2 enroll命令 239
11.7.3 getcacert命令 240
11.7.4 reenroll命令 241
11.7.5 register命令 241
11.7.6 revoke命令 242
11.8 客户端配置文件解析 243
11.9 生产环境部署 245
11.10 本章小结 247
第12章 超级账本 Fabric 架构与设计 248
12.1 整体架构概览 248
12.1.1 核心特性 248
12.1.2 整体架构 249
12.1.3 典型工作流程 249
12.2 核心概念与组件 251
12.2.1 网络层相关组件 252
12.2.2 共识相关组件 254
12.2.3 权限管理相关组件 255
12.2.4 业务层相关组件 257
12.3 gRPC 消息协议 262
12.3.1 Envelope消息结构 262
12.3.2 客户端访问Peer节点 263
12.3.3 客户端、Peer节点访问Orderer 265
12.3.4 链码容器和Peer节点之间的操作 265
12.3.5 多个节点之间的操作 266
12.4 权限管理和策略 267
12.4.1 策略应用场景 267
12.4.2 身份证书 268
12.4.3 权限策略的实现 268
12.4.4 通道策略 272
12.4.5 背书策略 273
12.4.6 实例化策略 273
12.5 用户链码 274
12.5.1 基本结构 274
12.5.2 链码与Peer的交互过程 275
12.5.3 链码处理状态机 277
12.6 系统链码 279
12.7 排序服务 281
12.7.1 gRPC服务接口 282
12.7.2 链和账本管理 283
12.7.3 通道配置更新 284
12.7.4 共识插件 286
12.8 本章小结 288
第13章 区块链应用开发 290
13.1 简介 290
13.2 链码的原理、接口与结构 292
13.2.1 Chaincode接口 292
13.2.2 链码结构 293
13.2.3 链码基本工作原理 294
13.3 链码开发 API 295
13.3.1 账本状态交互API 296
13.3.2 交易信息相关API 296
13.3.3 参数读取API 297
13.3.4 其他API 297
13.4 应用开发案例一：转账 298
13.4.1 链码结构 298
13.4.2 Init方法 299
13.4.3 Invoke方法 300
13.5 应用开发案例二：资产权属管理 301
13.5.1 链码结构 301
13.5.2 Invoke方法 303
13.6 应用开发案例三：调用其他链码 312
13.7 应用开发案例四：发送事件 313
13.8 开发最佳实践小结 314
13.9 本章小结 316
第14章 区块链服务平台设计 317
14.1 简介 317
14.1.1 参考架构 318
14.1.2 考量指标 318
14.2 IBM Bluemix 云区块链服务 319
14.3 微软 Azure 云区块链服务 321
14.4 应用超级账本 Cello 搭建区块链服务 324
14.4.1 基本架构和特性 324
14.4.2 环境准备 325
14.4.3 下载Cello源码 325
14.4.4 配置Worker节点 325
14.4.5 配置Master节点 326
14.4.6 应用Cello管理区块链 327
14.4.7 基于Cello进行功能扩展 330
14.5 本章小结 330
附 录
附录A 术语表 334
附录B 常见问题解答 338
附录C Golang 开发相关 342
附录D ProtoBuf 与 gRPC 349
附录E 参考资源 353
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