區塊鏈第一課：深入淺出技術與應用（簡體書）

本書向大家全面系統地介紹了區塊鏈核心技術、優質區塊鏈項目、行業基礎知識和發展趨勢，同時還分享了瞭解和學習區塊鏈知識的方法。本書將立足于區塊鏈技術，但並不局限於技術領域，而是延伸到區塊鏈的各個方面，從而形成一個比較完整的區塊鏈知識體系。從技術角度，除了深入講解區塊鏈的一些核心技術，還會涉及數字貨幣交易平臺、去中心化交易平臺的原理介紹。從業務角度，本書會談到區塊鏈在當下互聯網中的實踐與應用。最後還會手把手地帶你構建出自己的迷你區塊鏈。本書適合希望梳理區塊鏈學習脈絡的技術入門者，希望系統學習區塊鏈基礎知識的非區塊鏈領域技術人員，以及具有區塊鏈開發經驗並希望進一步瞭解區塊鏈的從業者。

自序
《區塊鏈第一課：深入淺出技術與應用》這本書是我從2015 年接觸區塊鏈到現在的總結，書中包含了理論和實踐，以及我對行業的深入思考。
在我剛開始接觸區塊鏈這個行業時，一個比特幣的價格還在三四千人民幣左右，區塊鏈也還是一門小眾技術，相關的中文資料並不多，我只能去硬啃英文資料，並嘗試去編譯及調試比特幣的代碼，來逐漸掌握一些區塊鏈的技術概念。
當時，很多區塊鏈的概念還停留在比特幣上，雖然比特幣所採用的技術都是現成的，但是它的代幣設計思路卻是以前沒有的。對我來說，這種設計不僅在編程技術上有很大的吸引力，而且由於交叉了分布式系統和經濟學的知識所以格外具有魅力。
從此我對區塊鏈的興趣一發不可收拾，但大多數時候是以技術實踐和把玩，以及閱讀一些英文資料為主。直到我遇見了維優的創始人初夏虎，他是一個非常有思想的戰略家，我第一次見他是在一個私人茶話會上。閒聊區塊鏈時發現，他的觀點獨到且非常有深度。茶話會結束後我向他做了自我介紹，並且表明想深入學習這方面內容。我第二次約見他的時候，他就給我畫了三張大餅，分別是數字資產交易、數字資產評級、資產數字化，他力邀我加入維優。當時，雖然比特幣和區塊鏈的前途不明，但是我決定趁著年輕加入區塊鏈創業公司――維優，即使失敗也沒有什麼可怕的。雖然是以區塊鏈的名義加入的，但是我做的第一個項目是數字貨幣交易平臺，名叫海楓藤（hft_exchange）。
2016年下半年，我又開始主導開發一個公有區塊鏈項目，名字叫元界（Metaverse）。人才的稀缺和經驗的缺乏使得讓自己快速掌握各種知識成為項目成功的唯一方式，這期間除了深入研究了區塊鏈的基礎技術，我還學習和研究了數字貨幣、區塊鏈的Token設計，也順便研究了炒幣。
2017年的深圳，我在ArchSummit上第一次向國內技術圈介紹了公有鏈及數字資產的概念，引起了不少人的興趣。當時正值區塊鏈圈內ICO火爆的時期，“造富效應”還不為大眾所熟知。
直到2017年9月，ICO禁令反倒讓比特幣和區塊鏈進入了公眾的視野。在這樣的情況下，區塊鏈開始集聚一些人氣，在領域內呈現出“百家爭鳴”的態勢。關於區塊鏈的中文資料開始多了起來，但是大多數停留在概念階段，諸如區塊鏈的應用場景、區塊鏈的宏偉藍圖等。
此後形勢大變，只要懂比特幣和區塊鏈的人都成了香餑餑，各種區塊鏈概念和名詞滿天飛。我也收到了不少演講和培訓邀請，奈何時間和精力有限，大多數都被我婉拒了。
這是好事也是壞事。好事是“百家爭鳴”極大地推動了區塊鏈的理論創新，壞事是各種觀點給入門學習者帶來了困惑，各種言論中不乏相互矛盾的內容，四處分散的中文資料無法讓入門者獲取已經成為定論的基礎知識。
本書內容基於極客時間上的《深入淺出區塊鏈》專欄，而與極客時間的合作也是一種緣分。2018年年初，極客時間團隊邀請我專門寫一個區塊鏈的專欄，這是我第一次寫長期專欄。
一開始，我以為要寫深度內容。寫完幾篇之後，編輯看完稿件說我的內容起點太高，普通讀者根本沒辦法入門。就這樣反反復複修改了許多次之後，我開始找到了感覺。
寫作一個專欄就好比交作業一樣，讓我感覺回到了學生時代。每週定期三篇作業，對於我這個拖延症患者來說，簡直是噩夢。不過，好在介紹和分享的是區塊鏈知識，寫作的內容都是我喜歡和感興趣的，這樣兩相抵消，還是可以接受的。
最困難的其實是如何安排撰寫專欄內容的時間，因為平時也有任務在身，中間還常常需要出差。我猶記得，“互聯網身份與區塊鏈數字身份”這一章是我在從紐約到東京的飛機上完成的，還有幾部分內容都是在飛機上進行寫作的。
就這樣，我投入了幾乎全部的業餘時間進行專欄的寫作。經常在晚上八九點下班後，還要繼續碼字到淩晨一兩點。
在最後寫關於搭建迷你區塊鏈的兩章內容時，我更是花費了頗多精力。因為要快速搭建一個迷你區塊鏈，需要先構思好框架再驗證設計，然後進行代碼實踐。短期的工作量暴增――最後一章花費了整個週末的時間才完成。
寫作區塊鏈的文章並不是一件簡單的事情，我需要先進行分析、驗證，再總結歸納，中間常常要停下來查閱不少參考資料來進行充分的論證，這些都很費時間。不過，這對我而言是十分有益的一件事，其實也是對自身知識的一個整體梳理的過程。
俗話說，“授人以魚，不如授人以漁”，你可以從本書中按圖索驥，自己挖掘出更有深度的區塊鏈內容，這也是我的初衷。
最後，感謝編輯的辛苦審稿校對，感謝極客時間，感謝電子工業出版社，感謝所有為本書提供過技術支持的同事與同仁們。

陳浩
2018年6月


前言
為何寫作本書
當下，區塊鏈毫無懸念一躍成為最火熱的詞匯，讓無數技術人的視線迅速聚焦於此。然而，與區塊鏈概念如火如荼地傳播相比，區塊鏈技術與實踐確實稍顯冷門，即便高薪哄搶，技術人才也依然十分緊缺。
與此同時，新手想入門區塊鏈，卻茫然不解，不知道從何處下手，也不知道需要瞭解什麼概念；想系統學習，然而動輒上萬的學費門檻卻讓人望而卻步。
在我最早接觸區塊鏈的時候，中文資料還非常稀少，所以研究起來特別費時費力。如今區塊鏈大火，相關的中文資料也豐富了很多，你在網絡上搜尋區塊鏈的入門資料，也能找到個八九不離十。那為什麼我會寫這樣一本書呢？我的考慮主要基於以下幾點。
? 區塊鏈的網絡資料雖然豐富，但同時意味著內容繁雜錯亂，不夠系統。
? 多數資料可能已經過時。目前幣圈和鏈圈經常自我調侃“圈內一天，人間一年”，可見這個行業變化之快。
? 區塊鏈行業急速發展，經常會出現觀點相互衝突、結論莫衷一是的情況。初學者在入門學習已是一頭霧水的情況下，更是苦惱不堪。
? 區塊鏈在技術上的複雜性沒有人工智能高，卻與其他學科有較多的交叉，容易帶來跨學科的理解誤區，讀者經常容易管中窺豹。
因此，作為圈子裡的人，我想借本書給大家一個系統性瞭解和學習區塊鏈知識的途徑。一方面，我希望國內的技術中堅力量能夠通過本書瞭解區塊鏈，並學為己用，在各自的領域內大顯身手；另一方面，我也希望大家在學習區塊鏈時能有個好的開始，少走彎路。
本書立足于區塊鏈技術，但並不局限於某個特定的領域，而是延伸到區塊鏈的各個方面，讓你形成一個比較完整的區塊鏈知識體系。希望本書可以使你能從零開始，構建起一個比較完整的區塊鏈知識體系。除了基礎部分，本書還會深入講解目前區塊鏈的一些核心技術，以及數字貨幣交易平臺的原理。另外，書中也會談到區塊鏈在當下互聯網中的實踐與應用。最後，本書還會手把手地帶你構建出自己的迷你區塊鏈。
主要模塊
本書分五個模塊進行講解。
? 淺談區塊鏈基礎。作為本書的第一篇內容，本篇將為你學習礎的區塊鏈知識做鋪墊，幫助你從零開始，搭建區塊鏈基礎框架，為後續技術知識的攝入做好預備。
? 深入區塊鏈技術。作為上一篇內容的技術延伸，本篇重點介紹區塊鏈的技術層面，其中涵蓋了P2P網絡、共識算法與分布式一致性算法、加密與UTXO、智能合約，以及以太坊、EOS、BTS、IOTA、Cardano等流行的創新型項目，還會介紹若干從國內發起的國際區塊鏈項目。
? 數字貨幣與數字資產。本篇作為區塊鏈在金融方向上的延伸，重點介紹區塊鏈第一大應用――數字貨幣，接著介紹區塊鏈Token的設計與趨勢，並會拓展介紹數字貨幣交易平臺。
? 區塊鏈與當下互聯網。本篇內容結合了作者的從業經驗與思考，更為深入地講解區塊鏈的實踐內容，其中涉及區塊鏈與雲計算、數字身份、供應鏈、數字貨幣錢包服務等內容，以及區塊鏈技術的未來發展趨勢。
? 如何從業區塊鏈。本篇內容會從從業者的角度，結合作者自己的思考，談談區塊鏈人才需求，聊聊區塊鏈從業者的一些經驗，並手把手教你編寫出自己的迷你區塊鏈。
讀者會在書中找到一些常見疑問的答案，例如，區塊鏈通常是用什麼編程語言編寫的，區塊鏈從業需要瞭解哪些知識，如何評判一個區塊鏈項目的好壞，區塊鏈技術的發展前景如何。
對於技術學習者，本書會先適度講解基本原理，爭取做到即使略過某一章節也不會影響後續內容。但是，從技術學習上來看，僅憑理論上的講解是不夠的，所以，也特別推薦讀者進行源碼實踐。目前，比特幣已有C++等各種主流語言的實現版本，你可以首先運行一個錢包來直觀感受一下，比如創建一個賬戶並嘗試發送交易，之後再來讀本書，一定會理解得更為深入。
區塊鏈技術入門後，通常會遇到一個比較陡峭的學習曲線，這並不是技術深度造成的，而是區塊鏈代幣摻雜到技術中造成的。所以，建議配合白皮書、開發者文檔、GitHub上的項目文檔來閱讀本書，在這個過程中讓動手實踐與閱讀學習並行起來。
由於區塊鏈的發展日新月異，而且受時間和個人水平所限，書中分享的知識難免有所紕漏。但本書會把我理解和分析的過程都呈現給讀者，相信讀者可以根據本書內容進行延伸研究。
最後，希望本書能幫助讀者系統地理解區塊鏈。同時，也希望在這個對區塊鏈技術的認知沒有達成共識的“亂世”裡，你能具備獨立思考區塊鏈的能力，並將其運用到自己的業務場景裡，甚至借此找到屬￿自己的區塊鏈機遇。
讀者對象
? 學習區塊鏈的入門者，技術人員或非技術人員均可。
? 希望瞭解區塊鏈發展前沿概念，全面梳理區塊鏈知識結構的區塊鏈從業者。
? 希望系統學習區塊鏈技術的區塊鏈領域技術人員。
? 不具有區塊鏈從業經驗，希望進一步瞭解區塊鏈的產品經理、編輯或記者。
? 希望深刻理解區塊鏈內涵、對區塊鏈有濃厚興趣的人。
致謝
本書能夠完成，首先要感謝極客邦科技為我提供了一個寫作平臺，感謝電子工業出版社為出版本書付出的努力，感謝馬越的大力支持，感謝所有參與本書的編輯們；感謝初夏虎和蔣佑明，早期我從他們身上學到了很多區塊鏈知識；最後感謝黃連金、段新星、季宙棟對本書的支持！
說明
本書提及的市值時間點及各項目排名均以本書完稿日期為准。

第1 篇 淺談區塊鏈基礎
1 區塊鏈是什麼 / 2
2 區塊鏈到底是如何運行的 / 9
3 淺談區塊鏈共識機制 / 18
4 區塊鏈的應用類型 / 26
5 區塊鏈與數字貨幣 / 33
6 數字貨幣上手初體驗 / 42
7 區塊鏈的常見誤區 / 56
8 主流區塊鏈項目介紹 / 64
第2 篇 深入區塊鏈技術
9 區塊鏈技術基礎 / 73
10 P2P 網絡協議 / 81
11 分布式一致性算法與共識機制 / 90
12 PoW 共識機制 / 98
13 PoS 共識機制 / 108
14 DPoS 共識機制 / 116
15 區塊鏈中的密碼學算法 / 127
16 普通賬戶模型與UTXO 模型 / 140
17 去中心化與區塊鏈交易性能 / 151
18 智能合約與以太坊 / 159
19 智能合約的運行案例及其標準模板 / 168
20 比特股詳解 / 182
21 引人矚目的區塊鏈項目 / 190
22 國內區塊鏈項目技術一覽 / 198
23 聯盟鏈及其困境 / 208
第3 篇 數字貨幣與數字資產
24 比特幣之歷史與貨幣 / 222
25 比特幣的擴容之爭、IFO 與鏈上治理 / 231
26 數字貨幣和數字資產 / 239
27 弄懂數字貨幣交易平臺（一） / 248
28 弄懂數字貨幣交易平臺（二） / 255
第4 篇 區塊鏈與當下互聯網
29 互聯網身份與區塊鏈數字身份 / 266
30 區塊鏈即服務（BaaS） / 274
31 數字貨幣錢包服務 / 285
32 區塊鏈與供應鏈（一） / 298
33 區塊鏈與供應鏈（二） / 306
第5 篇 如何在區塊鏈領域工作
34 在區塊鏈領域工作需要瞭解什麼 / 318
35 搭建迷你區塊鏈（一） / 326
36 搭建迷你區塊鏈（二） / 335