区块链技术及实用案例分析

刘宇熹，广东金融学院计算机系主任，教授，博士，广东省科技厅咨询专家。主要研究方向：区块链、金融计算机应用、金融科技。在清华大学出版社编写著作4部，发表论文、研究报告20余篇，科研成果获2016、2017年广东省计算机学会优秀论文奖三等奖。承担国家和省部级重大工程项目、省自然科学基金项目、省科技计划项目、省特色专业项目，累计主持和参加10余项科研项目。

目录

第1章区块链

1.1区块链定义

1.2区块链的基本原理

1.3区块链的分类

1.4区块链的特点与优势

1.5区块链认识误区

1.6区块链与比特币

本章小结

思考及实践题

第2章区块链技术

2.1概况

2.2商业价值

2.3关键技术和挑战

2.3.1密码学技术

2.3.2分布式共识

2.3.3处理性能

2.3.4扩展性

2.3.5系统安全

2.3.6数据库和存储系统

2.3.7可集成性

2.3.8其他

2.4区块链技术发展趋势

本章小结

思考与实践题

第3章区块链的发展及

应用领域

3.1区块链的发展动态

3.2区块链的应用领域

3.3区块链在金融领域应用的

整体分析

3.3.1区块链在金融领域应用的

整体形势

3.3.2区块链应用与金融

领域的结合点

3.3.3区块链对金融体系产生的

潜在影响

本章小结

思考与实践题

第4章应用场景分析

4.1金融服务

4.1.1跨境支付

4.1.2保险理赔

4.1.3证券交易

4.1.4票据

4.2银行金融管理

4.3物联网

4.4征信

4.4.1用户征信的发展历程

4.4.2传统征信的行业痛点

4.4.3区块链在征信领域的

应用场景

4.4.4区块链在征信领域的

应用现状

4.4.5挑战与思考

4.5公共服务领域

4.6资源共享

4.6.1短租共享

4.6.2社区能源共享

4.7电商平台

4.8大数据共享

4.9投资管理

4.9.1跨境贸易

4.9.2一带一路

4.9.3众筹投资

4.10物流供应链

4.11公共网络服务

4.12公益慈善领域

4.13其他场景

本章小结

思考与实践题

第5章分布式系统核心问题

5.1一致性问题

5.1.1挑战

5.1.2要求

5.1.3带约束的一致性

5.2共识算法

5.2.1问题挑战

5.2.2常见算法

5.2.3理论界限

5.3FLP不可能性原理

5.4CAP原理

5.4.1定义

5.4.2CAP原理应用场景

5.5ACID原则

5.6Paxos与Raft

5.6.1Paxos

5.6.2Raft

5.7拜占庭问题与算法

5.7.1中国将军问题

5.7.2拜占庭问题

5.7.3Byzantine Fault Tolerant

算法

5.7.4新的解决思路

5.8可靠性指标

本章小结

思考与实践题

第6章密码学及安全技术

6.1hash算法

6.1.1定义

6.1.2流行的算法

6.1.3性能

6.1.4数字摘要

6.2加解密算法

6.2.1算法体系

6.2.2对称加密

6.2.3非对称加密

6.2.4混合加密机制

6.3数字签名

6.3.1HMAC

6.3.2盲签名

6.3.3多重签名

6.3.4环签名

6.4数字证书

6.5PKI体系

6.6Merkle树

6.7同态加密

6.7.1定义

6.7.2历史

6.7.3函数加密

6.8其他问题

本章小结

思考与实践题

第7章共识机制

7.1引言

7.2共识概述

7.3经典分布式共识

7.3.1定义和分类

7.3.2综合分析

7.4授权共识机制

7.4.1概念

7.4.2综合分析

7.5基于工作量证明的

共识机制

7.5.1定义和分类

7.5.2典型方案分析

7.5.3综合分析

7.6基于权益证明的共识机制

7.6.1定义和分类

7.6.2综合分析

7.7其他共识机制

本章小结

思考与实践题

第8章比特币项目——思想

诞生的摇篮

8.1简介

8.1.1历史

8.1.2山寨币

8.2原理和设计

8.2.1账户地址的概念

8.2.2交易

8.2.3脚本

8.2.4区块

8.2.5设计理念

8.2.6共识机制

8.3挖矿

8.3.1原理与过程

8.3.2如何看待挖矿

8.4工具

8.4.1客户端

8.4.2矿机

8.4.3脚本

8.5共识机制概述

8.5.1工作量证明

8.5.2权益证明

8.6闪电网络

8.6.1RSMC

8.6.2HTLC

8.6.3闪电网络概述

8.7侧链

本章小结

思考与实践题

第9章数字货币

9.1数字货币研究历程

9.2加密数字代币研究现状

9.2.1加密数字代币

9.2.2首次代币发行

9.2.3加密数字代币及ICO监管

9.3法定数字货币研究现状

9.3.1法定数字货币研究进展

9.3.2法定数字货币面临的挑战

9.3.3区块链技术与法定数字货币

本章小结

思考与实践题

第10章区块链应用案例

研究

10.1食药监区块链平台

10.1.1现状及存在的问题

10.1.2食药监区块链平台

建设方案

10.236个典型应用

10.3贸易金融区块链平台的

技术机理与现实意义

10.3.1概述

10.3.2现行贸易融资业务模式的

缺点及其解决思路

10.3.3基于区块链技术的贸易

金融平台的优势

10.3.4现有贸易金融区块链平台

模式的比较分析

10.3.5湾区贸易金融区块链平台的

特点与未来展望

10.3.6结语

本章小结

思考与实践题

第11章区块链技术与金融

创新

11.1区块链技术在商业银行传

统业务创新中的应用

11.1.1引言

11.1.2区块链技术的原理及特性

11.1.3区块链技术在商业银行业

务创新中的应用

11.1.4区块链技术在商业银行应

用中存在的问题

11.1.5商业银行应用区块链

技术的应对策略

11.2基于区块链技术的金融

支农模式探索

11.2.1引言

11.2.2传统农村金融模式下的

信贷

11.2.3区块链模式下的信贷

11.2.4“区块链+”金融支农

模式创新

11.3基于区块链的供应链

金融创新

11.3.1传统供应链金融模式和

存在的问题

11.3.2基于区块链的供应链

金融新模式

11.3.3基于区块链的供应链金融

创新方向

本章小结

思考与实践题

第12章中华文化下的

创业研究

12.1文化的渗透通道

12.2渗透性是中华文化之

灵魂

12.3中华文化优秀在哪里

12.4中华文化与创业机会

12.5中华文化与创业资源

12.6中华文化在创业中的

优势

12.7追求百年老店的创业

需要中华文化

本章小结

思考与实践题

后记

附录A区块链专业术语

(英汉对照)

附录B相关企业和组织

参考文献

前言

2014年开始，比特币背后的区块链（Blockchain）技术受到关注，并正式引发了分布式记账本（Distributed Ledger）技术的革新浪潮。人们开始意识到，记账本相关的技术，对于资产（包括有形资产和无形资产）的管理（包括所有权和流通）十分关键； 而去中心化的分布式记账本技术，对于当前开放多维化的商业网络意义重大。区块链，正是实现去中心化记账本系统的一种极具潜力的可行技术。

区块链技术已经脱离开比特币，在包括金融、贸易、征信、物联网、共享经济等诸多领域崭露头角。提到“区块链”时，往往已经与比特币网络没有直接联系了，除非特别指出是承载比特币交易系统的“比特币区块链”。自蒸汽机、电和计算机发明以来，人们又迎来了第四次工业革命——数字革命，而区块链技术就是第四次工业革命的成果。区块链作为下一代的可信互联网，未来将让整个基于互联网的企业、生态、产业链彻底做一次变革创新。要抓住区块链技术融合、功能拓展、产业细分的契机，发挥区块链在促进数据共享、优化业务流程、降低运营成本、提升协同效率、建设可信体系等方面的作用。要推动区块链和实体经济深度融合，解决中小企业贷款融资难、银行风控难、部门监管难等问题。要利用区块链技术探索数字经济模式创新，为打造便捷高效、公平竞争、稳定透明的营商环境提供动力，为推进供给侧结构性改革、实现各行业供需有效对接提供服务，为加快新旧动能接续转换、推动经济高质量发展提供支撑。要探索“区块链+”在民生领域的运用，积极推动区块链技术在教育、就业、养老、精准脱贫、医疗健康、商品防伪、食品安全、公益、社会救助等领域的应用，为人民群众提供更加智能、更加便捷、更加优质的公共服务。要推动区块链底层技术服务和新型智慧城市建设相结合，探索在信息基础设施、智慧交通、能源电力等领域的推广应用，提升城市管理的智能化、精准化水平。要利用区块链技术促进城市间在信息、资金、人才、征信等方面更大规模的互联互通，保障生产要素在区域内有序高效流动。要探索利用区块链数据共享模式，实现政务数据跨部门、跨区域共同维护和利用，促进业务协同办理，深化“最多跑一次”改革，为人民群众带来更好的政务服务体验。如果想全面、透彻地了解区块链，想要亲自感受一场“正在发生的未来”，那么本书或许不容错过。

本书由广东金融学院刘宇熹编写，在编写过程中得到清华大学出版社的大力支持、鼓励和帮助，在此表示衷心的感谢。由于学识所限，书中难免有遗漏和疏忽之处，敬请读者谅解，并提出宝贵的修改意见。

作者

2020年1月