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| 編輯推薦： |
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u知识结构清晰：本书将区块链知识体系分为基础篇、技术篇和应用篇三大部分，帮助读者循序渐进地掌握复杂概念，使得学习过程更为高效与系统。u内容先进通用：教材涵盖区块链技术的发展与广泛应用，紧跟行业前沿，特别强调其在价值互联网中的应用，使读者获取实用且有价值的知识，增强学习的实用性。u教育规律性强：教材充分遵循教育规律，注重培养学生的能力与创新思维，以满足新一代信息技术人才的培养需求，提升学生面向数字时代的能力。u适用范围广：教材不仅面向高等院校的工科学生，还适合党政、管理人员及科研人员，通俗易懂的语言风格和丰富内容使其成为跨学科研究者了解区块链技术的理想参考资料。
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| 內容簡介： |
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本书全方位探讨了区块链技术，包括基础、技术和应用三大层面。基础篇（第1、2章）介绍区块链的发展历程、基本概念和现实意义，阐述了区块链的5层体系结构（数据层、网络层、共识层、合约层、应用层）及相关激励机制，分析了结构之间的关系，并对区块链的应用领域和挑战做了介绍。技术篇（第3～7章）以体系结构为基础，系统剖析了支撑区块链底层技术的密码学知识、分布式对等高效的P2P网络、分布式账本数据一致性的共识算法，以及代表区块链2.0的技术核心——智能合约技术，同时结合比特币、以太坊和超级账本等平台，帮助读者理解区块链的运行机制与应用场景，并介绍了针对扩容问题的解决方案。应用篇（第8～10章）聚焦区块链在司法和金融领域的创新实践和应用，审视了其中的挑战与机遇，最后展望了区块链如何引领数字时代变革，推动互联网走向价值互联网，助力经济社会的增量发展。本书适合作为高等院校信息技术类低年级本科生和非信息技术类高年级本科生或研究生的教材，还可供干部、管理人员、科研人员和技术人员参考使用。
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| 關於作者： |
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尹浩，清华大学长江学者、博导，中国电子学会理事、区块链分会副主任委员。长期从事计算机网络、区块链以及新一代信息基础设施体系结构等领域的研究工作，并推动其在智慧医疗与工业互联网等领域的应用，发表高质量学术论文200多篇，获授权国家发明专利40多项，多项成果被纳入国家标准与行业标准。在内容分发网络、新一代信息基础设施体系结构等领域获得多项创新科技成果；曾获2012年国家技术发明二等奖，2011年国家自然科学奖二等奖等奖项；曾作为副总师参与中国互联网领域首个重大科技基础设施项目建设，并被推选为三大运营商以及华为等重要企业组成的中国未来网络产业创新联盟的秘书长。获首届国家自然科学委青年科学项目资助，先后入选长江学者、国家万人计划领军人才、科技部科技创新领军人才以及人社部百千万人才支持计划。
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| 目錄：
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目录
基础篇
第1章绪论31.1区块链诞生的背景3
1.2比特币的诞生4
1.2.1技术起源4
1.2.2破茧成蝶5
1.3基本概念与术语解析5
1.3.1区块链定义5
1.3.2进制6
1.3.3哈希函数7
1.3.4梅克尔树7
1.3.5比特币的块链式数据结构8
1.3.6比特币挖矿8
1.3.7比特币的公私钥和地址9
1.3.8比特币转账交易与验证10
1.3.9加密数字货币10
1.4区块链的主要特点10
1.4.1分布式自信任10
1.4.2安全与完整性11
1.4.3共享开放与隐私保护11
1.4.4引入新的商业模式11
1.5区块链的演进12
1.5.1区块链1.0——分布式账本12
1.5.2区块链2.0——分布式可编程计算平台13
1.5.3区块链3.0——价值互联网14
1.6主要技术类型14
1.6.1公有链14
1.6.2联盟链15
1.6.3私有链15
1.7现实意义16
1.7.1为价值互联网提供技术支撑16
1.7.2支持数据确权，保障数据主权与数字权益16
1.7.3提升协作效率，实现大规模协作自治16
1.7.4创新治理模式，建立算法治理新模式17
1.7.5优化社会关系，改变资源与利益的分配规则17
1.8本章小结17
习题18
第2章区块链的体系结构19
2.1体系结构概述19
2.2数据层21
2.2.1数据结构21
2.2.2数据安全22
2.2.3数据层面临的挑战23
2.3网络层24
2.3.1P2P节点组网方式24
2.3.2数据传播机制26
2.3.3数据验证机制27
2.4共识层27
2.4.1拜占庭将军问题的意义与影响28
2.4.2一致性问题的详细描述28
2.4.3共识算法的分类与应用场景29
2.4.4常用共识算法简介30
2.5合约层30
2.5.1智能合约的编程语言31
2.5.2智能合约的开发、部署与运行31
2.5.3预言机32
2.6应用层32
2.6.1相关概念32
2.6.2区块链工具34
2.6.3区块链应用案例36
2.6.4应用层面临的挑战39
2.7激励机制40
2.7.1共识层的激励机制40
2.7.2合约层的激励机制40
2.7.3应用层的激励机制41
2.8本章小结41
习题42
技术篇
第3章密码技术453.1概述45
3.2对称密码与加密标准46
3.2.1换位密码47
3.2.2代换密码49
3.2.3数据加密标准与高级加密标准50
3.3公钥密码的诞生及典型算法55
3.3.1有关整数运算的基本概念56
3.3.2模运算56
3.3.3两个数学难题58
3.3.4欧拉定理58
3.3.5RSA密码体制59
3.4哈希函数、梅克尔树和数字签名61
3.4.1密码学哈希函数61
3.4.2梅克尔树63
3.4.3数字签名64
3.4.4椭圆曲线签名算法及其在比特币中的应用66
3.5国产密码71
3.6本章小结72
习题72
第4章P2P网络73
4.1概述73
4.1.1基本概念73
4.1.2P2P网络的发展74
4.1.3P2P网络的性质74
4.1.4TCP/IP简介75
4.2P2P网络的分类与资源共享机制77
4.2.1集中式P2P78
4.2.2纯分布式P2P78
4.2.3混合式P2P81
4.2.4结构化P2P81
4.2.5P2P网络应用示例89
4.3P2P网络与区块链93
4.3.1比特币P2P网络93
4.3.2以太坊的节点发现机制95
4.3.3网络层面临的挑战98
4.4本章小结98
习题99
第5章共识算法100
5.1共识算法概述100
5.1.1共识算法的概念100
5.1.2共识算法的基础理论101
5.1.3共识算法的分类102
5.2故障容错类共识算法103
5.2.1主从同步/异步读写103
5.2.2多数派读写104
5.2.3多阶段提交协议104
5.2.4Paxos共识算法106
5.2.5Raft共识算法108
5.3拜占庭容错类共识算法110
5.3.1拜占庭将军问题110
5.3.2实用拜占庭容错共识算法111
5.3.3工作量证明共识算法114
5.3.4权益证明共识算法119
5.3.5委托权益证明共识算法120
5.4共识算法的发展趋势121
5.5本章小结123
习题123
第6章智能合约124
6.1定义与概述124
6.1.1发展简史125
6.1.2基础架构125
6.2智能合约的生命周期127
6.2.1智能合约的开发与编译127
6.2.2智能合约的部署129
6.2.3智能合约的触发与执行130
6.3主要智能合约平台132
6.3.1以太坊智能合约平台132
6.3.2超级账本智能合约平台139
6.4智能合约漏洞和金融安全问题142
6.4.1基于以太坊的智能合约漏洞分类142
6.4.2增强智能合约安全的措施与建议148
6.4.3分布式金融及应用安全149
6.5智能合约面临的挑战151
6.5.1性能与成本问题151
6.5.2智能合约的灵活性问题151
6.5.3预言机机制问题151
6.5.4可操作性问题152
6.6高级智能合约描述语言简介152
6.7本章小结153
习题153
第7章典型区块链平台154
7.1比特币154
7.1.1比特币简介154
7.1.2比特币相关概念155
7.1.3比特币的结构与原理161
7.1.4比特币共识163
7.1.5比特币的现状164
7.2以太坊165
7.2.1以太坊简介165
7.2.2以太坊基本架构165
7.2.3以太坊的区块结构167
7.2.4账户与交易171
7.2.5智能合约简述174
7.2.6以太币与燃料178
7.2.7共识、扩展性和安全保护180
7.3超级账本182
7.3.1超级账本简介182
7.3.2基本架构182
7.3.3账本数据结构183
7.4其他平台185
7.5区块链扩容185
7.5.1去中心化与性能问题186
7.5.2安全与效率问题186
7.5.3区块与性能的平衡问题186
7.5.4节点数量与扩展问题187
7.5.5解决思路和措施187
7.6本章小结190
习题190
应用篇
第8章区块链与法律1938.1我国与区块链有关的法律政策体系193
8.1.1基本法律193
8.1.2普通法律194
8.1.3行政法规194
8.1.4部委规章及规范性文件195
8.1.5司法解释及指导性案例195
8.1.6行业标准及自律规范195
8.2区块链应用的监管政策196
8.2.1新加坡的监管政策196
8.2.2欧盟的监管政策197
8.2.3英国的监管政策197
8.2.4美国的监管政策198
8.2.5我国的监管政策199
8.3区块链面临的监管问题和解决思路200
8.3.1责任主体分散监管问题201
8.3.2数据难以篡改问题201
8.3.3加密数字货币监管问题201
8.3.4创新带来的监管问题201
8.3.5监管与隐私保护平衡问题202
8.3.6主要解决思路202
8.4区块链技术的发展机遇203
8.4.1主要国家加快布局区块链技术发展203
8.4.2我国高度重视区块链产业发展204
8.4.3智能合约有助于实现契约社会205
8.4.4新一代信息技术促进法律代码化206
8.5基于区块链的智能合约面临的法律风险206
8.5.1智能合约的解释与转化问题206
8.5.2智能合约的效力认定问题208
8.5.3The DAO事件的启示208
8.5.4智能合约的跨境法律问题209
8.6区块链技术驱动下的司法创新209
8.6.1杭州互联网210
8.6.2北京互联网210
8.6.3广州互联网211
8.7区块链技术发展的法律思考211
8.7.1探索创新，推进智能法律合约应用进程211
8.7.2促进相关立法，进一步弥补法律空白212
8.7.3完善行业标准制定，加快促进区块链标准化发展212
8.7.4鼓励技术与法律合作212
8.7.5探索治理模式213
8.8本章小结213
习题213
第9章区块链金融214
9.1区块链技术的金融应用优势214
9.2区块链技术在金融领域的应用215
9.2.1稳定币与央行数字货币215
9.2.2支付结算218
9.2.3场外衍生品交易219
9.2.4资产证券化220
9.2.5供应链金融221
9.2.6征信223
9.2.7保险223
9.2.8金融监管224
9.2.9区块链在金融应用中的总结与展望224
9.3区块链金融前沿应用225
9.3.1分布式金融226
9.3.2非同质化通证232
9.3.3数字人民币238
9.3.4总结与展望239
9.4本章小结240
习题240
第10章趋势展望241
10.1数字时代的主要特征241
10.1.1数据成为新的生产要素241
10.1.2数字产品催生消费模式革新242
10.1.3社会协作组织方式将发生改变242
10.1.4隐私保护日益受到重视242
10.1.5虚拟空间的价值流动促进数字经济发展243
10.2数字时代面临的主要技术挑战244
10.2.1隐私数据保护不足244
10.2.2数据要素流通困难244
10.2.3多方协作难以高效244
10.2.4信息互联网难以实现价值确权和传递245
10.3区块链赋能数字时代246
10.3.1区块链的底层逻辑246
10.3.2构建自我主权身份和算法信任的分布式平台247
10.3.3引入权益证明促进价值流转247
10.3.4创建高效的组织协作模型248
10.3.5有望成为价值互联网结构中的“细腰”249
10.3.6技术演化环境仍需重视250
10.4分布式身份标识250
10.4.1身份的概念和分布式身份的特征251
10.4.2区块链“地址+私钥”身份标识251
10.4.3灵魂绑定通证——分布式的原生凭证252
10.4.4主要应用场景253
10.5自带激励的分布式组织254
10.5.1基本概念254
10.5.2DAO的发展历程254
10.5.3主要特征256
10.5.4DAO的设立和治理模式257
10.6互联网发展进入Web3价值互联网新阶段258
10.6.1Web3简述259
10.6.2Web3的分布式创新应用260
10.7虚实交融的元宇宙262
10.7.1元宇宙概述262
10.7.2元宇宙的主要特征263
10.7.3元宇宙的经济系统264
10.7.4虚实交互映射266
10.7.5虚实融合举例267
10.8本章小结269
习题270
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| 內容試閱：
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前言
我国正大力发展区块链技术及其应用，中共中央局在2019年10月24日集体学习时强调: 要加快推动区块链技术和产业创新发展，积极推进区块链和经济社会融合发展。区块链已被纳入“十四五”规划和2035远景目标纲要，成为“新基建”的重要组成部分，发展区块链已上升为国家战略。
作为本轮技术革命中的一项前沿技术，区块链通过有序记录数据，赋予节点透明且充分的权力，基于协同机制生成、存储和传递信任，有效降低交易成本，减少摩擦，提升群体协作能力。区块链有望实现人、机、物之间的安全高效、分布式和自动化的协作模式，其核心竞争力在于可信协同后的自组织效应，推动人类协作走向数字化。
区块链是一种典型的跨领域、多学科交叉的新兴技术。系统由数据层、网络层、共识层、合约层、应用层和激励机制等组成，涉及复杂网络、分布式数据管理、高性能计算、密码学算法、共识机制、智能合约等信息科学技术领域，以及经济学、管理学、社会学、法学等社会科学领域的集成创新。区块链的核心要素包括密码学算法、P2P组网结构、共识算法和智能合约，通过集成创新，实现数据不可篡改、数据集体维护和多中心决策等功能，构建公开、透明、可追溯、不可伪造、难以篡改的价值信任传递链，为金融服务、产业升级、社会治理等方面的数字化创新提供了可能。
区块链不仅是技术上的重大集成创新，更代表了一种思维模式的创新，有望成为数字社会的重要基础设施。比特币创新了货币形式，以太坊改变了合约形态，超级账本提供了新的商业合作模式。区块链使数据成为市场动态配置、各方协同合作、价值合理体现的新资源，引发了产业生态的优化重构。数据和资产权利不再失控，价值自由流通成为可能，在分布式管理的情况下达成一致共识和行动；无须中介机构背书，基于协同机制的机器传递信任。
经过集成，区块链技术呈现出整体性突破。基于共识记账的区块链技术实现了协同计算，同时从信息流、价值流和管理流进行融合创新，促进互联网体系结构的创新，形成高层次的协同涌现效应，对各行各业产生深远影响。展望未来，区块链将在自主身份、隐私保护、分布式金融、权益证明、激励机制、组织协调、价值流转和新消费模式等方面赋能数字时代，有望成为新一代互联网体系中的“细腰”，将信息互联网进阶为新的体系结构——价值互联网（Web3），并在新体系结构和多种信息技术共同作用下，赋能数字时代新生态——元宇宙。本书汇集了多位学者的智慧，由尹浩和孙贻滋担任主编。具体章节编写安排如下: 第1～3、5、6、10章由尹浩和孙贻滋编写，第4章由徐秋亮编写，第7章由张小松、尹浩和孙贻滋编写，第8章由朱岩和孙贻滋编写，第9章由何平编写。全书的统稿由尹浩和孙贻滋负责。在编写过程中，张瑞麟、李心怡、唐天映等同学，以及李冀宁等老师提供了大力支持和协助，在此表示深深的敬意和感谢。
需要注意的是，区块链技术目前仍处于早期发展阶段，技术、监管和产业应用尚未成熟，为不引起歧义，书中将Decentralized表达为分布式，将Token表达为通证。同时，区块链技术与密码学、可靠性理论、分布式计算与存储、点对点网络、软件工程等多个学科密切相关。鉴于编者编写过程中的时间有限、精力不足和知识结构限制，书中难免存在错误和不妥之处，真诚地邀请广大读者批评指正，以便编写组对本书进行修改和完善。
《区块链导论: 基础、技术与应用》编写组全体成员
2025年4月
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