編輯推薦

《區塊鏈核心算法解析》主要介紹區塊鏈中超級重要的概念：共識在各種應用場景中的實現機製。《區塊鏈核心算法解析》是目前已麵世書籍中對共識概念解析中至*威、至全麵的一本。目標讀者為區塊鏈學習及研究人員，以及實際開發區塊鏈係統的工程人員。在原著基礎上，翻譯版將增加解讀及部分代碼實現。

內容簡介

本書主要介紹區塊鏈中超級重要的概念：共識在各種應用場景中的實現機製。本書是目前已麵世書籍中對共識概念解析中至**、至全麵的一本。目標讀者為區塊鏈學習及研究人員，以及實際開發區塊鏈係統的工程人員。在原著基礎上，翻譯版將增加解讀及部分代碼實現。

作者簡介

　　RogerWattenhofer博士是瑞士蘇黎世聯邦理工學院（ETHZurich）的一名教授。在這之前，他曾在美國布朗大學（BrownUniversity）及微軟研究院工作。他的研究興趣主要包括容錯分布式係統、高效的網絡算法，以及加密貨幣。截至本書齣版，他已發錶瞭250多篇學術論文。

　　譯者簡介：

　　陳晉川，香港理工大學博士，中國人民大學信息學院副教授，碩士生導師，曾作為訪問學者先後在微軟亞洲研究院和德國烏爾姆大學工作。目前研究方嚮為大數據管理、區塊鏈。

　　薛雲誌，中國科學院軟件研究所博士，清華大學MBA，中國科學院軟件研究所副研究員，碩士生導師，研究方嚮為人工智能、軟件工程。

　　林強，律師、專利代理人，中國科學院軟件研究所計算機應用碩士。執業領域為知識産權法，尤其是專利谘詢、申請、管理和權利行使。於2004年加入北京東方億思，一直緻力於幫助許多財富500強跨國公司管理他們在中國的專利組閤。近年來，還幫助一些互聯網巨頭和國內初創企業建立、管理全球專利組閤。

　　祝慶，計算機科學碩士研究生，畢業於中國科學院研究生院。現任職於中國工商銀行總行，之前在甲骨文Oracle、IBM、Teradata等公司擔任首席企業架構師、項目總監等職位，在金融電信媒體行業有多年行業經驗。

精彩書評

　　介紹區塊鏈應用的書籍非常多，而從理論、技術層麵介紹區塊鏈的書比較少。很高興看到有這樣一本從理論、技術層麵介紹區塊鏈的書籍齣版。希望大傢能耐心讀讀這本書，更深入地理解區塊鏈技術，從而有助於推動區塊鏈技術的發展和應用。

　　——高盧麟博士中國互聯網協會副理事長，美國芝加哥馬歇爾法學院客座教授

　　本書著眼於區塊鏈的核心問題——拜占庭共識，針對不同的應用場景，介紹瞭適用的分布式共識算法。書中包含瞭很多算法及證明，深入剖析瞭共識算法的核心思想。譯者除原稿翻譯之外，還增加瞭譯者自己不少的注釋，對書中的算法、公式進行注解。另外，書中還單獨增加瞭兩章新的內容。一章是介紹Paxos算法的發展史和在工業界的應用情況，另一章是對比分析當前主流的兩個共識機製，比特幣的PoW和私有鏈的PBFT。現在都講究“混搭”，這本譯著也是一種形式的混搭。

　　——杜小勇中國計算機學會數據庫專委會主任，教育部數據工程與知識工程重點實驗室主任

　　《區塊鏈核心技術解析》以共識機製為主體，係統介紹瞭區塊鏈所涉及的各種關鍵定理和證明，也給齣瞭相應算法。難能可貴的是，作者還結閤實例講述瞭不同場景下的共識機製的設計方法。這是一本關於區塊鏈核心技術的係統論著，對於區塊鏈科研和應用人員都具有很高的參考價值。

　　——戴斌國防科技大學機電工程與自動化學院副總工程師

目錄

第1章
1．1 分布式係統是什麼． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 1
1．2 本書概覽． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 2

第2章 容錯問題和Paxos 算法
2．1 客戶端/服務器． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 6
2．2 Paxos ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 11
延伸閱讀：Paxos漫談

第3章 共識機製
3．1 兩個朋友約飯局． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 27
3．2 共識． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 28
3．3 共識的不可能性． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 29
3．4 隨機共識． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 36
3．5 共享硬幣． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 41

第4章 拜占庭協定
4．1 有效性． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 47
4．2 有多少個拜占庭節點． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 49
4．3 國王算法． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 52
4．4 “輪”數的下界． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 55
4．5 異步模式下的拜占庭協定算法． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 56

第5章 認證的協定
5．1 利用認證的協定． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 62
5．2 Zyzzyva ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 65

第6章 仲裁係統
6．1 負載和工作量． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 82
6．2 網格仲裁係統． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 85
6．3 容錯． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 88
6．4 拜占庭仲裁係統(Byzantine Quorum Systems) ． ． ． ． ． ． 92

第7章 zuì終一緻性以及比特幣
7．1 一緻性、可用性，以及分區． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 102
7．2 比特幣． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 104
7．3 智能閤約(Smart Contracts) ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 113
7．4 弱一緻性． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 117

延伸閱讀：PoW vs． BFT

第8章 分布式係統
8．1 一緻性哈希(Consistent Hashing) ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 128
8．2 超立方體網絡(Hypercubic Networks) ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 131
8．3 DHT ＆ Churn ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 140

前言/序言

　　推薦序I

　　毫無疑問，互聯網是20世紀zuì偉大的發明之一。隨著信息、通信技術的蓬勃發展，互聯網已滲透到生産、貿易、通信、學習、娛樂等人們生活的幾乎所有方麵，更使很多方麵産生瞭革命性的變化。近十年

　　來，在互聯網的基礎上，移動互聯網、物聯網，乃至智能互聯網得到瞭新的發展。人工智能、深度學習、機器學習等一係列技術和理論的新發展，又促使互聯網應用麵臨更加蓬勃發展的新局麵。在眾多的互聯網新應用中，不得不提及區塊鏈。

　　仿佛一夜之間，互聯網創業圈和金融圈都在談論區塊鏈。堅信者認為，去中心化的、不可篡改的分布式賬本，能夠重構金融體係，甚至重塑整個社會。不知區塊鏈之父當初是否曾預見到如今區塊鏈的熱度？

　　如今，比特幣及其他虛擬貨幣已廣泛流行，並且引起瞭監管當局的關注；政府、巨頭和創業公司，也都積極參與到區塊鏈的各種應用的探索中。然而，在互聯網土壤上生長齣的各種技術和應用中，區塊鏈及其應用還很年輕。自2009年比特幣誕生至今，也纔僅7年，更不要說區塊鏈在互聯網金融領域和其他領域的應用。

　　作為一個一直關注新技術發展的互聯網“老兵”，我曾數次應邀參加中關村區塊鏈産業聯盟的活動，和互聯網領域的年輕創業者、專傢、學者一起，探討、推動區塊鏈的發展和應用。我們的年輕人，尤其是年

　　輕的創業者，他們的大膽探索和勇於創新，令我感到歡欣鼓舞。

　　目前，介紹區塊鏈應用的書籍非常多，而從理論、技術層麵介紹區塊鏈的書比較少。很高興看到有這樣一本從理論、技術層麵介紹區塊鏈的書籍齣版。希望大傢能耐心讀讀這本書，更深入地理解區塊鏈技術，從而有助於推動區塊鏈技術的發展和應用。

　　高盧麟博士

　　中國互聯網協會副理事長

　　美國芝加哥馬歇爾法學院客座教授

　　推薦序II

　　區塊鏈（BlockChain）原本隻是比特幣網絡的一種記賬技術，近幾年來卻在金融、知識産權、數據交易、電子證照、慈善、新能源等領域引起瞭廣泛的關注。為什麼就突然“火”起來瞭？究其原因，我的理

　　解是：dìyī，區塊鏈具有去中心化的特徵，不以參與交易的任何一方為中心。去中心化可以帶來效率的提升和成本的降低，直接增加瞭企業的利潤。第二，區塊鏈具有去信任的特徵，也就是假定參與交易的任何一方都不是可信任的。我們通過記錄交易的信息，而且是不可抵賴的，來迫使交易各方遵守誠信。因此也可以說，區塊鏈技術很好地迴應瞭目前互聯網的痛點——誠信問題。第三，區塊鏈作為互聯網的一種基礎設施，也可以看作是一種分布式數據庫，其核心就是參與交易的多方如何達成共識。在分布式數據庫中，為瞭處理並發事務，需要在不同的節點上維護一個全局一緻的狀態，傳統的做法是通過兩階段鎖協議來實現。

　　另一方麵，通常大型應用會維護多個數據庫副本，以實現數據庫的恢復。在多個數據庫副本之間維護一緻的狀態也是一個經典的難題，而解決這個難題的zuì佳算法實踐正是本書中的重點內容——Paxos算法。這個算法在大數據管理時代更是大放異彩，在BigTable，Hadoop等多個大數據計算平颱上得到應用。

　　目前市場上關於區塊鏈的書籍很多，但大多偏於介紹區塊鏈的基礎知識及應用前景，純技術的書籍相對較少。本書著眼於區塊鏈的核心問題——拜占庭共識，針對不同的應用場景，介紹瞭適用的分布式共識算法。書中包含瞭很多算法及證明，深入剖析瞭共識算法的核心思想。本書詳細介紹瞭在不同應用場景下的分布式共識算法，包括單純宕機錯誤（節點隻可能發生宕機，但不會惡意犯錯），拜占庭式錯誤節點（可以認為是惡意的節點，呈現任何行為），允許消息簽名，仲裁係統，弱一緻條件下的共識等，並介紹瞭分布式存儲的一些基礎知識（如一緻性哈希）。書中提到的很多算法，特彆是PBFT，目前是區塊鏈的重要分支——聯盟鏈的核心算法。

　　對於從事區塊鏈的研究者或工程技術人員來說，共識算法是需要認真弄清楚的內容。雖然存在不少開源的共識算法或區塊鏈框架，但不同的應用對共識算法的要求是不一樣的，應該根據應用的特點選擇閤

　　適的共識算法，甚至對已有的共識算法做必要的剪裁。要做到這一點，就必須理解基礎的分布式共識算法。而這就是本書的zuì大價值。

　　本書譯者之一，陳晉川博士，自2009年從香港理工大學畢業後加入中國人民大學，一直在我的研究團隊裏工作。在大數據、分布式數據管理等領域做齣瞭不少優秀成果。晉川從去年開始 區塊鏈核心算法解析（金融科技叢書） 下載 mobi epub pdf txt 電子書