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区块链核心算法解析

区块链核心算法解析

阅读周期:约6

作者:Roger

出版社:电子工业出版社

出版日期:2017-08-01

针对区块链的核心问题——拜占庭共识,针对不同的应用场景,介绍了适用的分布式共识算法。
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第1章

1.1 分布式系统是什么. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

1.2 本书概览. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

第2章 容错问题和Paxos 算法

2.1 客户端/服务器. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

2.2 Paxos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

延伸阅读:Paxos漫谈

第3章 共识机制

3.1 两个朋友约饭局. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

3.2 共识. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

3.3 共识的不可能性. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

3.4 随机共识. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

3.5 共享硬币. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

第4章 拜占庭协定

4.1 有效性. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

4.2 有多少个拜占庭节点. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

4.3 国王算法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

4.4 “轮”数的下界. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

4.5 异步模式下的拜占庭协定算法. . . . . . . . . . . . . . 56

第5章 认证的协定

5.1 利用认证的协定. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

5.2 Zyzzyva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

第6章 仲裁系统

6.1 负载和工作量. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82

6.2 网格仲裁系统. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85

6.3 容错. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88

6.4 拜占庭仲裁系统(Byzantine Quorum Systems) . . . . . . 92

第7章 最终一致性以及比特币

7.1 一致性、可用性,以及分区. . . . . . . . . . . . . . . . 102

7.2 比特币. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104

7.3 智能合约(Smart Contracts) . . . . . . . . . . . . . . . . 113

7.4 弱一致性. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117

延伸阅读:PoW vs. BFT

第8章 分布式系统

8.1 一致性哈希(Consistent Hashing) . . . . . . . . . . . . . 128

8.2 超立方体网络(Hypercubic Networks) . . . . . . . . . . . 131

8.3 DHT & Churn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140

毫无疑问,互联网是20世纪最伟大的发明之一。随着信息、通信技术的蓬勃发展,互联网已渗透到生产、贸易、通信、学习、娱乐等人们生活的几乎所有方面,更使很多方面产生了革命性的变化。

近十年来,在互联网的基础上,移动互联网、物联网,乃至智能互联网得到了新的发展。人工智能、深度学习、机器学习等一系列技术和理论的新发展,又促使互联网应用面临更加蓬勃发展的新局面。在众多的互联网新应用中,不得不提及区块链。

仿佛一夜之间,互联网创业圈和金融圈都在谈论区块链。坚信者认为,去中心化的、不可篡改的分布式账本,能够重构金融体系,甚至重塑整个社会。不知区块链之父当初是否曾预见到如今区块链的热度?

如今,比特币及其他虚拟货币已广泛流行,并且引起了监管当局的关注;政府、巨头和创业公司,也都积极参与到区块链的各种应用的探索中。然而,在互联网土壤上生长出的各种技术和应用中,区块链及其应用还很年轻。自2009年比特币诞生至今,也才仅7年,更不要说区块链在互联网金融领域和其他领域的应用。

作为一个一直关注新技术发展的互联网“老兵”,我曾数次应邀参加中关村区块链产业联盟的活动,和互联网领域的年轻创业者、专家、学者一起,探讨、推动区块链的发展和应用。我们的年轻人,尤其是年轻的创业者,他们的大胆探索和勇于创新,令我感到欢欣鼓舞。

目前,介绍区块链应用的书籍非常多,而从理论、技术层面介绍区块链的书比较少。很高兴看到有这样一本从理论、技术层面介绍区块链的书籍出版。希望大家能耐心读读这本书,更深入地理解区块链技术,从而有助于推动区块链技术的发展和应用。

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Roger

简介:RogerWattenhofer博士是瑞士苏黎世联邦理工学院(ETHZurich)的一名教授。

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