漫话区块链
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浙江嘉兴
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作者楚谚,褚韵涵,李霁月
出版社重庆出版社
ISBN9787229162085
出版时间2022-01
装帧平装
开本32开
定价45元
货号31316139
上书时间2024-10-15
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商品详情
- 品相描述：全新
- 商品描述
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作者简介
楚谚，数字经济、金融科技及区块链领域研究学者，财经作者。
褚韵涵，区块链行业观察者。
李霁月，作家、经济学专家。著有《图说区块链》《通证经济》《趣说金融史:货币、金融与未来经济》等。曾任欧科云链集团首席研究员、品牌公关总监，目前服务于用友精智工业互联网事业部。
目录
序言：区块链与数字经济 / 001
第1章 自然的智慧，分布式系统
1.1 自律分散控制系统 / 003
1.2 凯文·凯利笔下的“蜂群思维” / 005
1.3 区块链与分布式系统 / 007
第2章 区块链技术原理
2.1区块链技术概览 / 014
2.2区块链密码学基础——哈希运算 / 019
2.3 哈希运算的应用（默克尔树） / 028
2.4非对称加密技术保障区块链上的资产 / 033
2.4.1对称加密 / 033
2.4.2非对称加密 / 035
2.4.3区块链中的交易数据 / 040
2.5共识机制 / 042
2.5.1什么是共识机制 / 042
2.5.2拜占庭将军问题 / 045
2.5.3共识算法 / 047
第3章 比特币与区块链
3.1 比特币的起源 / 055
3.2 比特币网络与交易 / 057
第4章 区块链变革 1.0、2.0、3.0
4.1通过分布式网络构建的点对点电子现金系统
——比特币 / 065
4.1.1 POW算法 / 067
4.1.2 椭圆曲线加密算法 / 069
4.1.3底层网络 / 070
4.1.4 UTXO账户 / 071
4.1.5交易规则 / 074
4.1.6“挖矿” / 075
4.1.7加密方式 / 076
4.2 通过分布式平台创建的智能合约——以太坊 / 077
4.2.1 智能合约 / 081
4.2.2 以太坊虚拟机 / 083
4.2.3 去中心化应用（DAPP） / 084
4.3通过共识协议创造的激励机制 / 085
第5章 数字资产——新基建重构未来数字经济新形态
5.1什么是数字资产 / 095
5.2互联网时代下的数字资产 / 100
5.3 区块链时代下的数字资产 / 102
5.4 数据的权利，数据即资产 / 105
5.4.1 数据确权界限清晰 / 106
5.4.2 数据权利不受侵犯 / 106
5.4.3 数字资产可复制性被限制 / 107
5.4.4 解决数据资产共享问题 / 108
5.4.5 数据资产更加安全可信 / 109
5.4.6 数字资产类目扩大 / 110
5.5 区块链为信息自由公正赋能 / 115
5.6 数字资产的管理，新趋势下的新业态 / 117
第6章 交易革新——区块链构建数字经济的交通枢纽
6.1来自世界另一端的“诗”和“远方”的需求 / 125
6.2分布式交易系统与传统交易所的对比 / 131
6.3分布式交易重构链上资产多元主体关系 / 136
6.3.1未来分布式交易系统的分类 / 139
6.3.2 0x交易所 ——最早分布式交易雏形 / 141
6.4 没有交易所的世界 / 144
第7章 “区块链+”——数字化世界
7.1权益类 / 158
7.2 信托类 / 161
7.3债券类 / 162
7.4保险类 / 165
7.5票据类 / 167
7.6 产权类 / 169
7.7 版权类 / 172
7.8 征信类 / 177
7.9游戏类 / 178
第8章 数字经济的下一个路口
8.1从信息互联到价值互联 / 187
8.2数字经济的下一个路口 / 190
8.3 数字存在于万物的世界 / 195
参考文献 / 199
内容摘要
《漫话区块链》简明梳理了区块链内涵及外沿，内容通俗易懂，可让区块链初学者快速入门。
《漫话区块链》主要介绍区块链的起源、发展、应用等基础知识，探讨区块链产业的发展前景，探究区块链产业应用，把区块链技术放在当今国际国内背景下，结合时事，探索区块链的未来。
精彩内容
2.5共识机制2.5.1什么是共识机制共识机制，简单来说就是“谁说了算”的问题。由于区块链是分布式点对点的系统，许多节点平等地参与到决策中来，在没有一个固定“老大”的情况下，如何保证系统稳定运行且被所有节点都认可呢？需要所有节点按照某种规则来达成一致的意见，这个达成意见一致的规则即为共识机制。
在中心化的系统中，设定一个涉及传统公司的运营架构的例子。公司甲是一个玩具设计公司，这个公司想要推出一种新型玩具来丰富产品类目。经过一系列的市场调研，假设项目组的小红、小明、小刚，三个员工分别制定了三种方案。小红提出：应该设计一种新型拼图玩具，有益于儿童智力发育。小明提出：拼图玩具更适合大龄儿童，幼童可能还不会玩，所以应该设计一种IP联名的公仔，受众群体比较广。小刚提出：小红和小明的建议太局限了，设计运动类玩具最好，这样可以增加亲子互动性。小红、小明和小刚吵了半天，无法达成一致性意见，在这个时候听谁的就成了该项目组的难题。幸运的是，项目组还存在一个很有经验的项目组组长小李，组长经过审慎分析最终决定采纳小刚的意见。小红、小明、小刚三人听过组长小李的分析之后也同意了小李的方案，一致认为小李的方案更符合目前公司的产品发展规划。这就是中心化系统的好处，因为在无法决定谁的方案最优的时候，有一个所有成员都信任的中心节点来帮助大家达成共识。
然而在去中心化的分布式点对点的系统，并不存在“谁说了算”的中心节点。在所有节点都平等参与系统时，如何才能达成一致意见？小红、小明、小刚三个同学在完成老师布置的小组作业，作业要求三个人共同完成一份试题，商量好一份答案后上交。由于三个人的学习成绩半斤八两，没有一个人在三个人中占绝对话语权，因此三人经常就问题的答案争吵不休，无法决定每个问题的答案到底听谁的。三人在作业答案的沟通问题上花费了大量的时间、精力。为了早点做完作业出去玩，三人想了一个办法，以后每个题的答案都由解题最快的人决定，即第一个人解出的答案就是这道题的解，余下的其他人也全都认可这个答案。用了这个方法，三个同学很快就商量好了一份统一的答案上交给老师。共识机制，就是参与者达成一致意见时所遵循的规则。
回到区块链系统中。当把区块链系统看作账本时，这个问题就变成了：账本的更新由谁来决定？关于账本内容如何达成一致？在区块链系统中，所有的节点都平等地参与系统，如果所有节点都参与更新账本，那么账本内容肯定会产生冲突。不仅是区块链，只要是分布式系统，都会面临一致性的问题。一致性的原理是在特定协议的保障下，各节点达成一致的状态共识。这个特定协议即为共识算法。共识机制可以在无需信任网络也无需中央节点的情况下，安全地使各节点一致更新分布式网络中的数据状态。
分布式系统存在一系列同质节点，区块链系统存在许多的联通互联网的计算机。在现实情况下，主机之间信息的同步并不是即时的，可能存在许多问题，例如主机故障无法通信、主机配置较低同步缓慢，或者网络链接不畅，传输卡顿，这些都可能导致错误或者重复或者顺序不同的信息传播。另外一种情况是存在恶意节点，即节点并非诚实节点，恶意节点并不能公正地在系统中参与“表决”，比如篡改信息或者违背协议内容等。为了避免系统被恶意节点操纵，系统便需要一个可信的协议来保护，使得即使存在恶意节点的情况下，系统所作出的决定也是一致而正确的。
2.5.2拜占庭将军问题两军问题：在动物王国中，狮子军团与老虎军团两军交战，不幸的是狮子军团陷入了被动的境地，因为老虎军团占据了一个山头，将狮子军团分成了两部分，狮子军团1和狮子军团2被分在了南北两面的山脚，由于地势原因，两部分军团要联系只能跨越山头，而无法从山脚下沟通。现在的问题是，不论是狮子军团1还是狮子军团2，单独攻打老虎军团都无法取得胜利。因此需要狮子军团1和狮子军团2同时进攻才能保证胜利，两军之间需要信使来沟通，以确保同时发兵。信使中不存在叛徒，但信使需要跨越山头来传递信息，传递时很可能被山头的老虎军抓走。假设狮子军团1派出了一个信使，发送了消息“明天10点进攻老虎军！”，理想情况下信使没有被抓走。为了证明狮子军团2收到了讯息，狮子军团2又派信使发送了一个回执“我收到了！”。为了证明狮子军团1收到了狮子军团2的信息，狮子军团1又派信使发送了消息“我知道了！”。为了证明狮子军团2收到了消息，狮子军团2又发送“我知道你知道了！”。周而复始，循环往复，两方永远在等待对方回执的状态里。所以，经典状态下两军问题不可解。
拜占庭将军问题：拜占庭将军问题是由LeslieLamport在1982年提出的模型，用来解释一致性问题。拜占庭是一个强大的帝国，它有很强的军队战力。在拜占庭帝国的周围有10个弱小的国家，在拜占庭帝国的剥削下，民不聊生，因此这10个国家准备发起进攻，攻破拜占庭帝国。由于这10个国家每个国家的战力都十分弱小，逐个进攻根本不可能打败强大的拜占庭帝国。因此，只有至少6个国家的军队同时发起进攻才能打败拜占庭帝国，否则就一定失败。问题在于，并不能保证所有国家的将军一定采取攻城的决定，很可能其中会有叛徒来扰乱进攻计划导致进攻的失败。因此，能否找到一个共识使得进攻一定成功，是困扰各个将军的问题。
在现实问题中，当一个系统中一共存在n个节点时，其中m个节点被表示为不诚实节点。当m大于等于n/3时，即不诚实节点数目大于等于三分之一的总节点数目，系统便不能达成正确的（诚实节点的）共识。反之，诚实节点数量足够多时，诚实节点会作出一个对于诚实节点来说的理想决定，且所有诚实节点都会做出同一个决定，而且最后的总决策是由诚实节点提出的。
拜占庭错误指代出现恶意节点伪造信息的情况。对应的解决方法为拜占庭容错。共识算法有POW、POS、DPOS、PBFT等。
非拜占庭错误指代系统故障但不会伪造信息的情况。对应的解决方法为非拜占庭容错。共识算法有Paxos、Raft。
2.5.3共识算法拜占庭容错：1.工作量证明（POW）节点消耗时间与算力解决一个“难题”，该“难题”须是难以解答且易于验证的。各节点通过计算速度、准确性的竞争来获得决定的被使用权。在获取主导权的方法一致的情况下，同样工作量耗费的时间最少且被验证准确的节点被认可。比特币就采取POW的共识算法，所有节点通过竞争来获得记账权，这个竞争的方式解决特定的难题——寻找符合限制条件的随机数。得到新的字符串后，节点需要通过枚举法进行SHA-256的哈希运算，目的是找到满足限制条件的随机数。这个限制条件通过数字0指代，前导0的个数越多，难题越难，消耗的算力越大。当节点找到符合限制条件的随机数时，即该节点在竞争中胜出，获得记账权，产生新区块，并获得相应的奖励。这个过程被称为“挖矿”，参与竞争的节点被称为“矿工”。
这个共识方法也存在其局限性，比如解决这个“难题”需要消耗大量的算力，这种毫无意义的计算仅仅是为了争夺记账权，因而在某种程度上是一种资源的浪费，消耗了大量能源，对于环境并不友好。由于解决这个难题是机械性的尝试，为了解决“难题”，更高性能的处理器、更强的算力才有更强的竞争力，因此单个“矿工”很难与“矿池”来匹敌，而使得区块链趋于中心化，与最初去中心化的设想背道而驰。而且在这个过程中，每个“矿工”都会参与尝试，而进行的计算都是一样的，是一种资源的浪费。另外，由于达成共识所需时间长，所以效率也相对低下。
引申阅读——“挖矿”“挖矿”过程是产生新区块的过程。把区块链比做一个分布式的账本，“矿工挖矿”就是在账本中记账。“矿工”通过解决哈希难题并将交易记载到区块链上，被其他节点验证通过之后，获得相应的激励作为报酬。每诞生一个区块标志着在上一轮的解题“角逐”中有“矿工”胜出，并得到相应的报酬。其他未获得胜利的“矿工”便可以着眼于继续解答难题，创造下一个区块。
比特币交易如何被“矿工”记录到链上？
当一笔交易被发送，每个完全节点需要独立地验证该交易。通过验证后的交易基于POW共识算法，“挖矿”节点参与此过程解答哈希难题，胜出的“挖矿”节点产生新区块。接着，节点需要对新区块验证并以最长链标准选择相应的链条。
哈希难题的解题过程并不需要调动原有的知识储备或者是利用“智商”来解答。假设一个小偷悄悄溜进了富豪的房间，在无人的房间中发现了一个保险箱，小偷与房主并不认识，所以无法根据房主的个人信息猜出该保险箱的密码，小偷想要偷走保险箱内的财物，便开始尝试解开这个密码。小偷只有机械性地一步步试错才能够破解该密码，这并不考验小偷的智商，甚至可以说是一个体力劳动（偷窃是犯罪行为，请勿模仿）。哈希难题就与这个“试密码”的过程类似，是需要找到一个满足限制条件的随机数。哈希难题包含的要素有“未经更改的已有数据”、“随机数”、“使用哈希功能”以及“限制哈希值，即难度值”。解题时，需要对已知数据以及测试的随机数进行哈希运算，得到的哈希值需满足特定的限制条件。在这个过程中，首先要猜测一个随机数，然后将猜测的随机数与数据一起进行哈希运算，如果运算结果满足了限制条件，即找到了这个哈希难题的解，如果不满足，则继续猜测另一个哈希值，重复上述过程，直到得到一个符合条件的随机数。哈希难题的限制条件是固定格式的，被称为难度，一般用数字来表示哈希值中包含0的个数。例如，难度为20代表哈希值的开头至少有20个0。难度与哈希值开头0的个数成正相关，也与所需计算机算力成正相关。
“矿工”这个记录交易的工人并不是免费工作的，“矿工”成功记录交易并产生新区块将会获取一定的权益作为激励。以比特币系统为例，“矿工”辛苦“挖矿”将会产生比特币作为报酬。“矿工”的奖励从两种方式得来：第一种是每诞生一个新区块自然就会产生新的比特币；第二种是有的交易会产生交易费用，作为支付给“矿工”的报酬。每产生210000个区块，新区块的诞生所产生的比特币数量就会减半，这是一个收益递减的过程。
值得注意的是，根据央行发布的《关于进一步防范和处置虚拟货币交易炒作风险的通知》，比特币等虚拟货币不具有与法定货币等同的法律地位，不具有法偿性，因此，“挖矿”等行为需要严格遵守国家法律的相关规定，防范金融风险。
2.权益证明（POS）拥有更多权益的节点有更大的可能性获得记账权。权益，类似于一个“资产证明”的概念。“矿工”将权益投入系统（权益的类型由应用场景不同而变化），在这里可以理解为资产，投入资产越多的矿工，获得记账权的可能性越大。有些类似于股东的概念，在公司中占股越大的人，拥有更多的话语权。该算法的优点在于可以缩短达成共识的时间。由于不再是“全民挖矿”，因此在一定程度上节约了资源。但POS本质上还是一个“挖矿”的过程。由于该“挖矿”过程是选取代表节点来进行操作，因此存在一定的风险。
3.股份授权证明（DPOS）参与选举的节点依然要将权益投入系统，但不是权益最多的人最可能获得记账权，而是由选举产生若干个节点参与记账，记账权在这几个节点中被轮流获得。如果被轮到的节点未能履行相应的职责，则该节点会被更换。这种选举产生的记账节点的行为类似于股东选举产生的董事会。该共识机制的优点是进一步提高了效率，缩短了共识所需时间，并且相比于权益证明制度，中心化的程度减弱。缺点是该共识算法仍然是依赖权益证明的激励方式。
4.实用拜占庭容错算法（PBFT）根据刘洋在《区块链金融》中的解释，该算法采用少数服从多数的共识机制。客户端向主节点发起请求，然后向其他节点发送pre-prepare消息，其他节点选择接受或不接受。同意请求的节点在验证后向其他节点发送prepare消息，当收到超过2/3不同节点的prepare消息，则该阶段完成，发送commit消息，当收到2f+1（f为失效节点）个commit消息时，消息被确认完成。该方法比较适用于联盟链。局限性在于过多依赖于主节点，当节点数量太多时效率显著降低，且容错率相对较高。
非拜占庭容错：Paxos算法：简单来说就是节点遵循少数服从多数原则。节点中的提议者提出提案，决策者收到提案后表决，获得多数同意后提案通过。该算法的缺点是如果存在恶意节点将会带来很大的影响。
比特币世界：在一个与世隔绝的荒岛上，岛上没有银行，居民相互之间都不信任，因此无法选出一个有公信力的村长来为大家记账。每当居民要进行交易时，就会广而告之，让所有人都知道该交易的进行。举例来说：小红从小明那里购买了价值100个贝壳的吞拿鱼，小红就会用签有她名字的贝壳进行交易，当所有居民都验证了该签名属于小红，并验证小红拥有足够数量的贝壳用以支付时，便在海边的大石头上进行记录，“某年某月某日，小红从小明那里购买100贝壳吞拿鱼”，该石头账本每个村民都可以看到。此记账系统并不需要中心节点（具有公信力的村长）即可完成，且高度透明化（石头每个人都能看）、不可篡改（石头上的记载不能修改），可看作今天的比特币交易系统，这块“石头”就是区块链中的分布式账本。
3.1比特币的起源比特币的概念起源于2008年11月，创始人中本聪（SatoshiNakamoto）在密码学论坛（metzdowd.com）上发表的一篇名为《比特币：一种点对点的电子现金系统》的论文中，首次提到了比特币。2009年1月3日，中本聪在芬兰赫尔辛基的一台小型服务器上创建了一份开源代码——第一版比特币客户端bitcoind，挖出了BTC的创世区块，同时，最初的50枚比特币也宣告问世。
纵观比特币从发行到今天，由于各主权国家针对比特币相关法律法规各不相同，因此，比特币的定位是根据不同国家的法律法规来决定的。根据国内的相关法律法规，“比特币等虚拟货币具有非货币当局发行、使用加密技术及分布式账户或类似技术、以数字化形式存在等主要特点，不具有法偿性，不应且不能作为货币在市场上流通使用”。因此我们在面对比特币概念的时候，不应将其等同于货币概念，而且比特币与国家法定数字货币相比，也是不同的概念。国家法定数字货币是由央行发行且受到国家认可的数字货币。当比特币概念正在被越来越多的人所了解时，如何正确认识比特币，防范金融风险也是区块链学习者的重中之重。比特币的未来何去何从是一个合规的问题，换句话说比特币的定位主要取决于在未来各主权国家如何达成共识并建立统一的监管条件。因此，当提及比特币，一方面要对其概念有所了解，另一方面对于比特币的金融行为一定要遵循国家相关的法律法规，审慎对待。
3.2比特币网络与交易海外世界的比特币交易系统原理：假设伦敦的莎拉想要从纽约的凯文那里购买价值1比特币的艺术品，如何实现？
如果用现实货币来实现，假定该艺术品价值30000美元，莎拉只要从她的余额50000美元银行账户中转30000美元给凯文即可实现。交易结束后，莎拉银行账户余额剩余20000美元并得到一件艺术品，凯文银行账户余额增加30000美元，同时总资产中减去这件艺术品。此次交易通过拥有中心节点的银行处理完成，类比上文小岛的例子，在银行系统中存在一个据有公信力的“村长”来代理记账。
若在比特币系统中实现，则系统首先会识别莎拉在比特币账本上的所有交易，挑选部分交易的输出作为交易输入凑够所需的1比特币（即足够笔交易余额的加和大于等于1比特币），交易输入进入到该交易系统中。接着在交易中将价值从新的交易输入，转移到新的交易输出。该交易的输出为发往凯文的1btc以及发往莎拉的找零，还可能存在一个隐性的金额为交易费用，数额为两者差值，交易费用可以理解为在此次交易中帮助记账的人员所得报酬。与银行货币系统的区别在于，在比特币的交易中并不存在余额的概念。系统是在账本中挑选合适的几条交易输出来凑够支付所需的数额，然后用莎拉的密钥提供的签名解锁这几笔交易的输出，证明其资金所有权，接着在交易中附上凯文的地址，凯文得到该笔交易输出，并且只有凯文使用签名才能花费这笔钱。该系统也不需要一个中心节点来处理该笔交易，因为所有人的每一笔交易都记录在一个公开透明的区块链“大账本”上，所有人均可查阅，只需从账本中挑出所需要的几笔交易来证明莎拉有足够的钱支付这笔交易，并形成新的交易再记到账本上即可。与传统模式相比，这种方式效率更高（不知道“村长”何时能处理交易），更加透明（每个人均可处理这笔交易且所有人都可验证这笔交易的准确性），不可篡改（大账本上的交易一旦被认证便永远地记录在账本中）。
在国外某些特定群体中，他们认为比特币广义上不仅指代一种数字货币，也可视作构成数字货币生态系统的概念和技术的组合。在该系统中，底层架构为区块链技术，比特币是基于技术的衍生品。比特币的单位也被称作“比特币”，最小单位“聪”为小数点后8位。比特币的协议栈是开源的，可以在各种不同的设备上运行，用户之间通过比特币协议在互联网上进行通信。比特币网络传递价值，并通过分布式计算保护数字资产所有权。比特币运行系统是一个分布式的点对点系统，具有全局竞争机制。
在这里，参考林华等在2018年的著作《区块链——通往资产数字化之路》中的表述，比特币系统的组成为：去中心化的点对点网络（比特币协议）公共交易账本（区块链）去中心化的基于数学的确定性货币发行体系（分布式“挖矿”）去中心化的交易验证系统
根据国外的相关论文及介绍，比特币的客户端包括完全客户端、轻量级客户端以及Web客户端。完全客户端即完全节点，包含全部比特币交易记录，简而言之就是所有的账本。不需要依赖第三方服务器即可运行，被称作“比特币核心”。轻量客户端，不保存完整的交易，需要依赖第三方服务器运行。Web客户端，用户的钱包完全依赖第三方服器上。
根据比特币协议，用户拥有客户端后便可以开始第一笔比特币交易了。值得注意的是，此处的比特币交易是根据比特币最初的设计进行的相关交易介绍，但是在现实中，根据目前的国家法律规定，比特币是不能作为货币在市场上流通使用的。因此，在这里，我们可以将此处的交易理解为一个比特币世界的交易原理介绍，了解比特币与区块链技术诞生时的设计体系。在交易开始之前，用户首先要拥有一个“钱包”，这个钱包并不是我们传统意义上的钱包，而是虚拟的钱包，钱包中包含的也不是比特币，而是密钥。如何证明这个比特币属于莎拉而非凯文呢？莎拉要拿出自己的数字密钥、比特币地址以及数字签名。也就是说，钱包创建了数字密钥，数字密钥中含有密钥对（公钥、私钥）。公钥可以理解为银行交易中的账户密码，用于接受比特币；私钥可以理解为银行交易中的账户，用于对支付比特币的交易进行签名。运用密码学理论，私钥是一个标记为k的随机数，长度为256比特，取值范围［0，2256-1］，接着k通过椭圆曲线乘法（ecc）生成数值K，即公钥，而公钥又可以通过哈希函数计算出比特币地址（A），比特币地址可以理解为微信收款码。数字签名由私钥生成，公钥可以在不泄露私钥的情况下对数字签名进行验证。
对于数字货币，各国法律法规不同，上述介绍主要针对原理及海外国家相关的文献概述。在我国，央行等十部门联合发布《关于进一步防范和处置虚拟货币交易炒作风险的通知》，对于炒作虚拟货币的风险进行了提示，“强调了明确虚拟货币和相关业务活动的本质属性，建立健全应对虚拟货币交易炒作风险的工作机制”。由此可见，对于新生事物，各国公民应积极配合国家的相关规定，遵守法律法规，严厉打击违法犯罪活动，在法律允许的范围内进行相关金融活动。
区块链的技术思路的发
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