陈钟，北京大学信息科学技术学院教授、博士生导师，区块链研究中心主任，北京大学网络与信息安全实验室主任、金融信息化研究中心主任。曾任北京大学软件与微电子学院创始院长、北京大学工程学位评审委员会副主任、中国证监会网上证券委托交易审核委员会委员、公安部通讯标准化委员会委员、青海省科技顾问等。全国区块链与分布式记账技术标准化技术委员会委员，教育部高等学校计算机类专业教学指导委员会副主任委员，中国计算机学会会士、常务理事、信息保密专业委员会副主任，中国软件行业协会副理事长，全国高校人工智能与大数据创新联盟区块链专委会主任、《信息安全研究》、《信息安全学报》、《智能科学与技术学报》、《物联网学报》等编委会委员。

单志广，博士，二级研究员，博士生导师。国家信息中心信息化和产业发展部主任（正司局级）、智慧城市发展研究中心主任。国家大数据发展专家咨询委员会秘书长，国家新型智慧城市建设部际协调工作组秘书处秘书长。中国工程院中国工程前沿杰出青年学者。

主持承担5项国家自然科学基金项目，1项科技部科技基础性工作专项项目，1项863计划项目，1项中国博士后科学基金项目。在国际国内学术期刊和会议发表学术论文76篇。出版著作9部。

曾获教育部自然科学奖一等奖，电子信息科学技术奖一等奖，国家发展和改革委员会优秀研究成果二等奖、三等奖（2次），国家信息中心优秀研究成果一等奖（4次）、二等奖（8次）、三等奖（4次），国家信息中心创新奖（2次）。

袁煜明，清华大学自动化系毕业，曾任兴业证券研究所所长助理，TMT研究中心总经理，计算机互联网行业首席分析师，2013-2017连续5年上榜新财富最佳分析师。现任火链科技CEO兼火币区块链研究院院长，中国中小企业协会产业区块链专委会主任，G20青年企业家联盟项目中国理事会理事，清华x-lab区块链公开课程导师，北大创业孵化器区块链创业导师，台湾国立清华大学科技法律研究所特聘讲师，华中科技大学区块链存储研究中心学术委员会委员，《区块链与分布式记账信息系统评估规范》主要起草人之一。

序
前言
第 1 章　绪论 1
1.1　区块链的发端与缘起 1
1.1.1　记账技术的更迭 1
1.1.2　密码学的发展 3
1.1.3　“密码朋克”的建立 5
1.1.4　互联网技术的蓬勃进步 6
1.1.5　首个区块链应用的诞生 8
1.2　区块链的技术特点 11
1.2.1　公开透明 11
1.2.2　难以篡改 12
1.2.3　可以追溯 13
1.2.4　集体维护 13
1.2.5　去中介化 / 弱中介化 14
本章小结 14
思考题与习题 14
参考文献 14
第 2 章　区块链的基础概念 16
2.1　分布式系统 16
2.1.1　分布式系统的概念 16
2.1.2 FLP 和 CAP 定理 18
2.1.3　分布式系统的一致性 19
2.1.4　分布式系统的安全可信 19
2.2　区块链的分类 20
2.2.1　公有链 20
2.2.2　联盟链 20
2.2.3　私有链 20
2.3　区块链的应用 21
2.3.1　公有链应用 21
目录
VIII
区块链导论
2.3.2　联盟链应用 21
2.3.3　区块链应用的发展趋势 22
本章小结 22
思考题与习题 22
参考文献 23
第 3 章　区块链的分层模型 24
3.1　区块链的系统分层 24
3.1.1　互联网分层模型 25
3.1.2　区块链五层模型 27
3.2　数据层 28
3.2.1　数据结构 29
3.2.2　数据模型 32
3.2.3　数据存储 33
3.3　网络层 34
3.3.1　点对点网络 34
3.3.2　数据传播和校验 37
3.4　共识层 38
3.4.1　共识和一致性 38
3.4.2 BFT 39
3.4.3 PoW 41
3.4.4 PoS/DPoS 42
3.4.5　更多共识机制 44
3.5　合约层 44
3.5.1　智能合约 44
3.5.2　脚本语言 45
3.5.3　确定性与可终止性 46
3.6　应用层 48
3.6.1　分布式账本 49
3.6.2　价值传输网络 51
3.6.3　通证激励体系 52
3.6.4　资产数字化 53
本章小结 54
思考题与习题 54
参考文献 55
第 4 章　比特币—区块链的首个应用 56
4.1　比特币概述 56
4.2　无中介支付体系基础问题 57
IX
目录
4.3　比特币实现原理 58
4.3.1　比特币的数据结构 59
4.3.2　比特币的记账方式 63
4.3.3　比特币钱包与比特币地址 70
4.3.4　比特币的转账交易 73
4.3.5　比特币成功解决双花问题 75
4.3.6　比特币协议的升级 77
本章小结 78
思考题与习题 78
参考文献 78
第 5 章　智能合约—区块链的重要工具 80
5.1　智能合约的发展 80
5.2　智能合约工作原理 82
5.2.1　账户结构 82
5.2.2　智能合约状态机 83
5.2.3　智能合约的执行 85
5.3　虚拟机 89
5.3.1　以太坊虚拟机 90
5.3.2　图灵完备 91
5.3.3　虚拟机的发展 92
5.4　智能合约的应用 93
5.4.1 电子合同 93
5.4.2 DApp 95
5.4.3　其他 97
本章小结 98
思考题与习题 98
参考文献 98
第 6 章　联盟链—更灵活的区块链架构 100
6.1　联盟链概述 100
6.1.1　联盟链的提出与意义 100
6.1.2　联盟链的定义 101
6.1.3　联盟链的优势 102
6.1.4　知名联盟链项目简介 103
6.1.5　联盟链的部署与搭建 104
6.2　联盟链与公有链的区别 104
6.2.1　数据层 104
6.2.2　网络层 106
X
区块链导论
6.2.3　身份层 108
6.2.4　共识层 109
6.2.5　合约层 111
6.2.6　应用层与其他 112
6.2.7　小结 113
6.3　联盟链的共识机制 114
6.3.1 PBFT 算法 114
6.3.2 Raft 算法 117
6.3.3　其他共识算法简介 119
6.4　联盟链的准入机制 120
6.4.1　认证与授权的基本概念 121
6.4.2　联盟链中的认证机制 122
6.4.3　联盟链中的授权机制 124
6.4.4　联盟链准入机制案例 126
本章小结 129
思考题与习题 129
参考文献 130
第 7 章　区块链的应用案例 132
7.1　区块链 + 金融 132
7.1.1　支付 132
7.1.2　证券 136
7.1.3　供应链金融 137
7.2　区块链 + 商业 139
7.2.1　电子发票 140
7.2.2　商品溯源防伪 142
7.2.3　积分营销 143
7.3　区块链 + 民生 145
7.3.1　教育 145
7.3.2　医疗 147
7.3.3　公益 149
7.4　区块链 + 智慧城市 150
7.4.1　交通运输 150
7.4.2　能源 152
7.4.3　其他 154
7.5　区块链 + 城际互通 155
7.5.1　数字身份 155
7.5.2　征信 158
7.6　区块链 + 政务服务 160
XI
目录
本章小结 164
思考题与习题 164
参考文献 164
第 8 章　区块链的安全问题 165
8.1　安全保障的总体思路 165
8.2　链上数据安全问题 166
8.3　私钥保存安全问题 167
8.4　系统机制安全问题 167
8.5　底层开发安全问题 169
本章小结 169
思考题与习题 170
参考文献 170
第 9 章　区块链的治理机制 171
9.1　区块链治理的定义和目的 171
9.2　区块链治理的特点 172
9.3　区块链治理机制设计 173
9.3.1　参与角色分析 174
9.3.2　描述契约 174
9.3.3　治理工具设计 174
9.3.4　博弈机制设计 175
9.3.5　管理机制设计 176
本章小结 176
思考题与习题 176
参考文献 176
第 10 章　区块链的监管问题 177
10.1　区块链给传统法律监管带来的挑战 177
10.1.1　区块链相关领域的法律定性问题：以智能合约为例 177
10.1.2　区块链的安全监管问题 178
10.1.3　区块链金融和数字资产监管问题 179
10.2　区块链应用领域的监管方法与趋势 180
本章小结 182
思考题与习题 182
参考文献 182