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21世纪经济管理精品教材·管理科学与工程系列区块链技术及应用发展/陈晓红 版权信息
- ISBN：9787302555926
- 条形码：9787302555926 ; 978-7-302-55592-6
- 装帧：一般胶版纸
- 册数：暂无
- 重量：暂无
- 所属分类：>>
21世纪经济管理精品教材·管理科学与工程系列区块链技术及应用发展/陈晓红 本书特色
本书鉴于上述情况，充分借鉴**外相关理论研究、技术研发及实践应用成果，填补了**该领域的一定空白，满足相关课程定位及专业人才培养的需求。
21世纪经济管理精品教材·管理科学与工程系列区块链技术及应用发展/陈晓红 内容简介
本书分析了靠前外区块链理论和产业发展现状，对目前主流区块链的架构和核心机理进行了阐释，设计了一种通用区块链系统，介绍了区块链在金融、实体经济领域的应用状况，展示了三个典型的区块链应用案例，并探讨了区块链在技术与监管政策方面的发展趋势。本书在内容阐述上力求简明扼要、深入浅出、通俗易懂，并注重理论与实践相结合、技术与政策相支撑。本书的目标读者为高等院校管理类、信息类、工程类的本科生、研究生以及企*单位的管理、科研、工程技术等人员。
21世纪经济管理精品教材·管理科学与工程系列区块链技术及应用发展/陈晓红 目录
第1章绪论2
1.1信用机制的发展与区块链的诞生2
1.1.1信用机制的发展2
1.1.2区块链的诞生3
1.2从信息交换到价值交换5
1.2.1共享账本5
1.2.2点对点交易5
1.2.3私密交易5
1.2.4智能交易6
1.3区块链技术面临的挑战和机遇6
1.3.1区块链技术面临的挑战6
1.3.2区块链技术面临的机遇9
1.4全球区块链投融资分析12
1.4.1主要的投融资领域12
1.4.2不同国家/地区的投融资差异13
1.4.3不同年度的投融资重点差异14
本章小结15
习题15
第2章区块链理论研究现状16
2.1区块链的概念辨析及类型划分16
2.1.1区块链的概念辨析16
2.1.2区块链的类型划分16
2.2区块链学术研究统计19
2.2.1数据来源和研究方法19
2.2.2区块链研究概况19
2.3国内区块链学术研究综述25
2.4国外区块链学术研究综述26
2.4.1共识算法关键技术27
2.4.2智能合约关键技术29
2.4.3区块链应用研究30
本章小结37
习题37
第3章区块链产业发展现状38
3.1引言38
3.2区块链硬件设施40
3.2.1硬件设备40
3.2.2区块链云算力平台42
3.3区块链底层平台及区块链解决方案43
3.3.1区块链底层平台43
3.3.2区块链技术解决方案48
3.4区块链安全50
3.4.1区块链面临的安全问题50
3.4.2区块链安全服务52
3.5区块链行业服务机构52
3.5.1区块链产业园及产业基金52
3.5.2区块链媒体和社区54
3.5.3投资机构和交易所54
3.5.4行业组织及研究机构56
本章小结57
习题57
第2部分技术篇
第4章区块链核心机理概论60
4.1区块链思想与技术的起源和发展60
4.2区块链中的密码学63
4.2.1密码学简史和分类63
4.2.2计算复杂性理论67
4.2.3散列函数67
4.2.4RSA69
4.2.5椭圆曲线密码70
4.2.6数字签名72
4.2.7默克尔树73
4.2.8布隆过滤器74
4.3区块链中的博弈论76
4.4区块链中的分布式系统77
4.4.1分布式系统的特征和挑战77
4.4.2分布式系统的经典定理85
4.4.3分布式哈希表87
4.5区块链中的共识算法94
4.5.1共识算法的设计约束95
4.5.2共识算法的评价体系96
4.5.3典型的共识算法97
4.6区块链中的智能合约103
4.6.1智能合约103
4.6.2李嘉图合约104
4.6.3预言机106
本章小结112
习题112
第5章区块链的架构演进113
5.1简介113
5.2区块链1.0：可编程货币时代113
5.2.1比特币简介113
5.2.2比特币钱包114
5.2.3比特币密钥推导115
5.2.4比特币交易117
5.2.5比特币网络118
5.2.6比特币的挖矿和共识119
5.2.7比特币的分叉120
5.3区块链2.0：智能合约时代121
5.3.1以太坊的理论基础122
5.3.2以太坊范式122
5.3.3以太坊区块链状态转换123
5.3.4以太坊对象序列化/反序列化方法124
5.3.5以太坊状态数据结构trie125
5.3.6以太坊账户132
5.3.7以太坊虚拟机134
5.4区块链3.0：区块网时代135
5.4.1跨链概述135
5.4.2公证人机制136
5.4.3中继/侧链138
5.4.4哈希锁定139
5.4.5分布式私钥控制142
本章小结142
习题144
第3部分应用篇
第6章区块链在金融领域的应用144
6.1引言144
6.2区块链在供应链金融中的应用144
6.2.1利用区块链技术解决传统供应链金融问题146
6.2.2以区块链为基础的供应链金融147
6.3区块链在贸易金融中的应用149
6.4区块链在征信中的应用153
6.5区块链在交易清算中的应用155
6.5.1银行间交易结算156
6.5.2证券业交易结算158
6.6区块链在保险中的应用159
6.7区块链在证券中的应用161
6.7.1区块链证券的优势162
6.7.2区块链证券的解决方案162
6.7.3区块链证券的技术制约164
本章小结165
习题165
第7章区块链在实体经济领域的应用166
7.1区块链在供应链管理中的应用166
7.1.1采购过程167
7.1.2分销渠道169
7.1.3生产运作170
7.1.4新产品开发170
7.2区块链在农业中的应用171
7.2.1支持农业的区块链技术171
7.2.2农业区块链的机遇171
7.2.3智能合约和农作物保险171
7.2.4区块链和土地治理172
7.2.5运输与农业运输172
7.3区块链在财务管理中的应用172
7.4区块链在能源行业中的应用173
7.4.1能源行业改革的现实需求173
7.4.2区块链在能源改革中的优势174
7.4.3区块链在能源行业的应用174
7.5区块链在电子政务中的应用176
7.5.1有利于提高政府服务质量177
7.5.2有利于构建社会信用体系178
7.5.3有利于推进政府信息公开178
7.5.4有利于整合政府机构资源178
7.5.5有利于共享公民信用信息178
本章小结179
习题180
第8章区块链应用的实验及案例181
8.1区块链应用实验181
8.1.1基于以太坊的区块链私有链搭建181
8.1.2以太坊Geth和MetaMask的使用方法184
8.1.3Solidity基础及智能合约权限控制189
8.1.4区块链文件上传DAPP192
8.2基于区块链的博客系统195
8.2.1区块链DAPP程序架构196
8.2.2区块链博客系统程序架构198
8.2.3博客智能合约源码分析199
8.2.4Web3js库使用202
8.3学生考试成绩区块链系统207
8.3.1区块链系统架构207
8.3.2系统后端的区块链交互208
8.3.3基于队列服务的信息上链209
本章小结210
习题210
第4部分发展篇
第9章区块链技术发展212
9.1引言212
9.2区块链技术进展213
9.2.1性能进展213
9.2.2存储进展214
9.2.3隐私和安全进展214
9.2.4合规进展215
9.3区块链技术在公共卫生防疫领域的应用发展218
9.3.1区块链技术和公共卫生218
9.3.2区块链技术和疫情防控220
9.4区块链技术标准化工作进展224
9.4.1区块链技术标准化工作现状224
9.4.2国际区块链技术标准化进展225
9.4.3中国区块链技术标准化进展228
9.4.4其他国家或地区区块链技术标准化进展232
本章小结236
习题236
第10章区块链监管政策发展237
10.1区块链监管的必要性237
10.1.1保护投资者的需要237
10.1.2维护全行业合法性的需要237
10.1.3保证高质量代币发行的需要238
10.2区块链对监管带来的压力238
10.2.1虚拟货币法律定性的欠缺238
10.2.2区块链的跨区域性造成管辖权冲突239
10.2.3区块链的去中心化导致责任主体不明确239
10.2.4区块链的复杂性与快速传播特性使得风险管理难度加大240
10.3代表性监管制度240
10.3.1监管沙箱制度240
10.3.2按项目属性分类监管242
10.3.3行业准入资质管理242
10.4国外区块链的监管态势243
10.4.1美国245
10.4.2欧盟246
10.4.3俄罗斯247
10.4.4马耳他248
10.4.5新加坡248
10.4.6日本248
10.4.7韩国249
10.4.8澳大利亚250
10.5国内区块链的监管态势250
10.5.1中国主要区块链监管政策措施250
10.5.2中国式区块链监管原则：“币链分离式”监管251
10.5.3中国式区块链监管措施：规划引导+财政补贴252
10.5.4中国式区块链监管形态：服从中央+地方竞争253
本章小结256
习题257
参考文献258
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21世纪经济管理精品教材·管理科学与工程系列区块链技术及应用发展/陈晓红 节选
1.3.1.1挖矿能耗 比特币和以太坊以及其他多个主流公链均使用工作量证明作为共识算法，同时对取得记账权的节点进行奖励。以比特币为例，其工作量证明使用特定的哈希函数计算一个随机数，为了保证难度，要求结果随机数的前若干位为0。由于过去几年中虚拟货币价格出现了连续强劲上升势头，大量计算资源被投入到挖矿计算之中，并且出现了以比特大陆为代表的行业巨头。 如果把全部挖矿的计算能力折算为浮点运算，粗略估算的总体计算能力达到1023FLOPS（Floating Point Operations Per Second），已经达到谷歌计算能力的100万倍，或者全球500强超级计算机总体计算能力的10万倍。如此庞大的计算能力当然以电力消耗作为基础，其总用电量已经超过世界上160多个国家。 事实上，2018年Nature Energy的一篇文章指出比特币挖矿的能源损耗超过了黄金、铂金等贵金属，1美元比特币消耗的电能实际上能够开采3.4美元的黄金。然而，挖矿使用的电能对虚拟货币之外的世界全无意义，在全球可持续发展的大背景下尤为刺眼。 1.3.1.2可扩展性 无论作为虚拟货币账本还是广义的数据库，区块链上的数据服务均以交易形式完成。由于区块链的分布式特性，交易总是并发产生的。因此，区块链的可扩展性一般指单位时间内能够支撑的*高并发交易个数。一般来说区块链交易的吞吐率可以用每秒交易量（Transactions Per Second，TPS）来表征，其计算方式为 TPS=一个区块内包含的交易数量区块产生时间=一个区块内包含的交易数量共识算法运行的时间+广播并验证的时间 也就是说，TPS由数据块的大小、共识算法运行的时间和广播并验证的时间共同决定。值得注意的是，由于区块链采用去中心化方式验证交易，因此必须在多数节点形成共识之后才能完成验证，其后果就是目前的区块链在节点增加的情况下交易速度必然下降。比特币和以太坊在创建之初就优先考虑去中心化和安全性，这一策略一定程度上牺牲了其可扩展性。比特币的吞吐率为337TPS，以太坊略高，但也只有30TPS左右。当前还有一些新诞生的区块链项目选择为了可扩展性而牺牲去中心化程度和安全性，并且尝试以这种策略启动网络，这些“后起之秀”采用的策略的有效性仍有待观察。迄今为止，尚未发现一个能完美结合去中心化、可扩展性和安全性的方案，而这些特性都是建立一个大规模的功能完备的加密货币网络所必需的。 1.3.1.3安全性 区块链的交易具有可靠的安全性，因为交易过程中的数据记录会根据时间的顺序进行记录。相应的时间和发生顺序都会记录在每个区块中［7］。这样针对不同的交易都可以进行追踪查询。任何人都不能对其中的数据进行篡改。并且修改的概率小之又小还过于烦琐。因而，对于区块链的信息记录有很高的安全性。 由于区块链技术基于去中心的方式运行维护，使得每笔交易都需要通过全网广播对其他节点进行发布，降低了之前存在于中心数据库的篡改风险。当出现数据不一致时，可通过信息的节点数量判断其真伪，即只有至少同时篡改51%的节点数据后，单笔数据才能被篡改。这使得之前篡改单一节点的攻击数据中心方式不再有效。如果要同时篡改半数以上节点，这会对算力与成本有极高的要求，从而能更大概率地保证数据安全［8］。 区块链采用了去中心化的共识机制，本身的安全性是比较高的。然而，区块链由网络实现，因此其网络协议的各个层次均有可能受到攻击。例如，Mt.Gox交易所曾因为钱包的安全性漏洞被盗走36亿美元，直接导致交易所破产。 更为严重的安全隐患来自于智能合约。由于智能合约是具有图灵完备性的程序，因此其行为更加复杂，而且代码在分布式网络环境上运行时，潜在风险会大大提升。目前的智能合约编程以Solidity语言为主，该语言成熟度相对较低，因此虽然代码由虚拟机执行，但攻击者可以利用溢出等情况侵入宿主电脑。同时，为了支持交易引入了跨合约程序调用等功能，易于遭受重入攻击。典型案例是以太坊上的众筹项目DAO，它在2017年遭到黑客攻击，被盗走当时价值6000万美元的以太币。 区块链的智能合约可以写入自动执行的合约条款，有助于多方参与者根据事先约定规则处理交易、结算的事务，从而完成数字资产交割和转移。此外，区块链共识机制和智能合约共同构建了去中心化环境下的数据生成、传输、计算和存储等一系列规则协议，为以数据为载体的数字内容作品和资产价值的安全流动创造了条件。由此，可实现价值转移基础协议，便于交易、消费和流转。 1.3.1.4易用性 将区块链等价于比特币，这是目前的误区之一。实际上可通过在算法中内嵌逻辑结构的方式规范交易流程以实现分布式记账。全网广播的模式在一定程度上提高了违约成本，同时也提高了信任度。而由于金融衍生品日渐复杂，其内涵条款逐渐增多。由于托管机构与资产提供方存在着利益关系，托管机构未必能及时反映基础资产价值波动状况。可凭借区块链的可操作性为产权情况和金融资产价格变动设定业务逻辑，这可以保证相关资产的交易合规性得到保证，为投资者实时监控基础资产动向提供便利［9］。 智能合约的引入使得区块链在应用领域上升到全新的层次，形成了人类商业行为的一次革命。但智能合约以程序形式体现，对一般用户来说具有一定难度。在传统的线下世界，大多数人都可以看懂合同内容，相当比例的用户则可以在律师指导下或参照模板编写简单合同。智能合约则不然，要求用户必须具备编程能力才能撰写合同，无形中又限制了其应用范围。 1.3.1.5隐私保护 在大数据时代，保护数据隐私的重要性不言而喻。目前区块链公链上的数据大体来说是完全开放的。因此，随着区块链应用的不断拓展以及其数据库应用比重的提升，如何在区块链上引入完备的隐私保护机制已经成为亟待解决的问题。 区块链的形成使得交易双方实现匿名化。计算机的算法实现了去信任的直接交易模式。区块链交易方法极大地保护了个人隐私，因为交易双方的传递地址都是通过共同的公共地址进行交易的。所有数据公开，任何人都可以共享区块链上的数据。但交易双方的资料并不公开［10］。 [MZ(3]1.3.2区块链技术面临的机遇[MZ)] 针对区块链面临的主要挑战，人工智能（AI）能够为应对其中一些挑战提供新的思路，特别是在智能合约处理和挖矿函数设计上潜力极大，也有人认为AI能够为区块链提供自动治理能力。人工智能为区块链带来如下机遇。
21世纪经济管理精品教材·管理科学与工程系列区块链技术及应用发展/陈晓红 作者简介
陈晓红,中国工程院院士,湖南工商大学校长,中南大学商学院名誉院长,博导,全国政协委员、优秀教师,国家自科基金委员会委员,国务院学位委员会学科评议组成员,国家一级重点学科、自科基金委创新研究群体负责人。
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