從0到1全面學透區塊鏈（簡體書）

區塊鏈技術被認為是繼蒸汽機、電力、互聯網科技之後第四個最有潛力引發顛覆性革命的核心技術。在區塊鏈迅速發展之時，我們究竟該如何快速學習和瞭解這項新興技術？ 本書從區塊鏈1.0、2.0時代開始，介紹了區塊鏈的發展歷史、比特幣和以太坊的起源，詳細講述了數字貨幣的技術原理、典型的區塊鏈技術架構、區塊鏈技術可擴展分層模型，以及共識機制與共識算法、區塊鏈項目的通證經濟設計和典型案例分析。通過閱讀本書，你還將全方位瞭解區塊鏈在全球的發展現狀、區塊鏈的產業生態、國內外各巨頭公司的區塊鏈佈局，以及區塊鏈+在金融、物聯網等諸多傳統行業中的實踐與探索。區塊鏈的浪潮即將席捲我們的職業和生活的方方方面，本書將帶你從0到1，全面學透區塊鏈，坐上通向未來的高速列車。

朱嘉偉
火幣集團COO，全球區塊鏈領軍人物，曾擔任世界500強Oracle高管，為五道口金融學院、中信證券總部、清華大學、北京大學等50+家公司和高校特聘區塊鏈講師，在區塊鏈安全和大數據應用領域有獨到的見解，擁有豐富的公司管理、 數據分析實踐經驗及業務運營管理經驗。

譚國斌
蟲洞社區聯合創始人、CTO，前小米技術總監、前百度全棧工程師，擁有數十件國際和國內發明專利，10年互聯網技術研發及管理經驗。

蟲洞社區
鏈接全球的區塊鏈技術專家作者，為區塊鏈技術學習者提供成體系、有深度的學習內容。蟲洞社區是一個大規模自治協同社區，用戶在社區中扮演著內容創作者、社區治理者、學習者等核心角色，並與創建者一起，共同參與社區的自治和運營，分享社區的成長紅利。

火幣集團
火幣集團是全球領先的數字資產金融服務商，以“讓金融更高效，讓財富更自由”為使命，秉承“用戶至上”的服務理念，致力於為全球用戶提供安全、專業、誠信、優質的數字資產金融服務。自2013年創立以來，火幣集團先後獲得真格基金和紅杉資本的投資，累計交易額突破1.2萬億美元。

序1
2018年，“區塊鏈”經歷了過山車式的洗禮，既感受了夏日陽光般的牛市，也體驗了刺骨般寒冷的熊市，還有一波巨浪過後的泡沫亂象――這一年太多感慨、太多變化。
縱觀世界區塊鏈的發展趨勢，區塊鏈行業正在經歷大變革，投機分子逐漸被市場規則驅逐出境，行業開始變得理性並開始走向合規，各國政府也正在加快立法，規範和管理區塊鏈的創新與發展。
在經歷了一段野蠻發展之後，更多的區塊鏈技術創新和試驗逐漸浮出水面，區塊鏈的基礎設施水平和技術水平得到進一步加強，越來越多的區塊鏈項目基於實體經濟場景落地，得到了技術社區的肯定。
正所謂好酒，需要慢慢發酵。
從2015年開始，“區塊鏈”這個詞在技術圈發酵，擴散到金融圈、經濟圈，得到廣大前沿科技愛好者和金融巨頭的熱捧。
我在這個行業裡，感受過刺骨的寒冬，也體驗過春天般的溫暖，自然也少不了一輪又一輪的監管和政府對區塊鏈技術的大力扶持。世界範圍內，很多國家都在爭奪區塊鏈企業和人才，區塊鏈技術的發展給我們帶來無限想像，早期的荒蠻發展又給社會帶來各種問題。
撥開輿論的迷霧，展示區塊鏈的本質，它到底是什麼東西、是什麼樣子呢？
因為業務需要，我深入鑽研了比特幣、以太坊、萊特幣等幾十種具體的區塊鏈技術和應用，翻閱了上百份區塊鏈項目白皮書、相關文獻和論文，與三十幾位矽谷和國內區塊鏈創始人深度交談。同時，得益於我近8年的研發經歷和所在的全球區塊鏈資產交易平臺火幣網，我在將區塊鏈應用到實際業務的過程中積累了相對豐富的實操經驗。
我從2016年開始擔任火幣網的COO，期間被邀請到中信證券總部、金融時報、清華大學、北京大學、中央財經大學、同濟大學等40多家公司和高校進行區塊鏈技術分享。僅2016年一年的時間，我在工作之餘，先後給相關機構進行公開或非公開的培訓多達90餘場，內容涉及區塊鏈的方方面面，包括區塊鏈的技術原理、行業發展現狀、區塊鏈資產投資和資產評估、區塊鏈技術安全、區塊鏈金融犯罪和控制等。
翻閱互聯網上關於區塊鏈介紹的文字和書籍，我發現大都是介紹了區塊鏈的某一點，或某種現象。對於區塊鏈，很少有人進行完整、有邏輯、深入淺出的系統性介紹。
很多人看完文章後，依然還是不得要領，我每天被大量的朋友問關於區塊鏈的各種問題。看到大家對區塊鏈知識如此的渴望，我想，為什麼不把我整理的這些塊狀的知識點匯總起來，給所有想瞭解區塊鏈的朋友們一場入門知識的盛宴呢？
2017年9月，我錄製了第一個版本的《從0到1，全面學透區塊鏈》音頻課程，這個音頻課程在矽谷Live的公眾號、喜馬拉雅等平臺均有銷售，目前也是區塊鏈領域影響廣泛的暢銷課程之一。我身邊很多朋友說，這是他們在區塊鏈上的啟蒙課，這讓我非常欣慰。
然而，行業變化太迅速，很多新的名詞、概念層出不窮，加上音頻課程受限於篇幅和格式等方面的原因，不能對圖文內容進行有效的呈現，所以我就萌生了將這個音頻課程升級並整理成書的念頭。
後來，就有了呈現在廣大讀者面前的這本《從0到1全面學透區塊鏈》的書。這本書在音頻課程的基礎上，進行了全面升級，我們對近年來行業發展的描述進行了更新，對新產生的術語或現象做了明確的解釋和分析，確保了學習者在高速發展的行業進程中不掉隊。
本書內容全面而成體系，豐富完善的圖文結構化的內容，相比音頻課程會豐富許多，內容信息量是音頻課程的三倍以上，為廣大區塊鏈學習者開闢了一條從不懂到瞭解的學習路徑。
在本書寫作的過程中，我和蟲洞社區的16位發燒友們，經過4個月的精心梳理和專業打磨，終於將這麼好的內容呈現給大家。在此對這16位發燒友表示感謝，他們分別是：Lupo、Tan、三月既望、晏文春、郭知行、曾汨、陳浩林、Luz、呂帆晶、畢博、洪曉雯、王君衛、萬宇、些末、阿牛、行走。同時，本書也得到了蟲洞社區聯合創始人CTO譚國斌的大力幫助和支持。這是一次全球區塊鏈發燒友協同打磨區塊鏈體系內容的有益嘗試，感謝蟲洞社區的每一位發燒友為區塊鏈行業發展所做出的努力！
如果你是一個區塊鏈小白或初學者，想深入瞭解區塊鏈，本書一定會是你很好的選擇。我相信通過本書的學習，你會對區塊鏈有一個完整、全面的認識。預祝你――零基礎入門區塊鏈，成為區塊鏈的行家！


朱嘉偉
2019年3月1日

序2


2008年，區塊鏈的概念首次在中本聰發表的《比特幣：一種點對點的電子現金系統》中被提出；2009年初，比特幣發佈。從此，區塊鏈成為比特幣產出、記錄、流通的基礎協議和技術應用。
經過10年多的發展，區塊鏈從不為人知到獲得越來越多的人的關注，現在已經成為一個熱門的新興領域，截至2018年5月22日，全球已經誕生了1061個區塊鏈項目。其中，中國的區塊鏈項目為563個，占總數的53%，美國的區塊鏈項目為161個，占總數的15.17%，中美兩國全球的區塊鏈項目總數為724個，占比為68.24%，全球在區塊鏈領域的投資累計已超過60億美元。
這10年多的時間，區塊鏈技術也從概念走向實際應用，越來越多的資金流向區塊鏈的創業企業及相關領域的創新項目，隨著各國的金融機構甚至一些大型傳統互聯網企業加入區塊鏈技術的探索行列，一場真正的革命悄然到來。
最近，一個關於區塊鏈技術大規模應用于傳統電商領域的案例，就足以說明這個趨勢。
“雙11”這個一年一度的全民購物狂歡節已圓滿落下帷幕，在這次狂歡節中，區塊鏈技術與傳統電商做出了完美的結合。
區塊鏈的三大特點毋庸置疑：去中心化、可追溯、不可篡改，在售賣假貨、交易失信、消費者信息洩露等現象依然多發的今天，螞蟻區塊鏈商品溯源正式上線，為我們的購物保駕護航。
在這次電商領域的變革中，商品不再由商家自主錄入信息，而是用區塊鏈技術將商品溯源系統數據上鏈，實現數據透明、共享，且不可篡改。這裡需要說明的是，天貓自建的這套溯源體系不同於其他的溯源鏈，它是通過螞蟻區塊鏈技術將商品溯源系統數據以聯盟形式上鏈，聯盟鏈相較於公鏈及私鏈更具備隱私性和可信度，充分加強了跨境電商平臺買賣雙方的信任感，從而有效促進了更多的商品交易。
新興的區塊鏈技術與傳統的電商平臺的結合，可是說是互聯網領域跨時代的一次偉大嘗試。這次大規模的嘗試對整個電商行業都起到了積極的推進作用，相信在不久的將來，區塊鏈技術可以帶給我們更純淨的線上消費環境。
除了大家熟知的阿裡巴巴，還有各大行業的巨頭公司，在很多人因為幣圈的浮沉而猶豫是否進入區塊鏈領域的時候，都早已默默地佈局，不管是國內的華為、小米、網易，還是國外的亞馬遜、穀歌、微軟等，在區塊鏈領域，都已佔領一席之地。比如，華為推出華為雲區塊鏈BCS，小米推出加密兔，網易推出網易星球等，大有百花齊放之勢。而穀歌、微軟早在多年前就開始投資區塊鏈創業公司包括以太坊、小蟻、Gyft、Ripple等。相比於幣圈的浮躁之風，區塊鏈技術在這些互聯網巨頭公司的推動下正在不斷前行。
可以預見，在數字經濟的大趨勢下，隨著新一代信息技術的不斷落實推進，區塊鏈技術在未來必將有廣闊的發展前景。
所以，幣圈處於熊市的現在，蟲洞社區聯合火幣集團出品本書《從0到1全面學透區塊鏈》，展示了我們的信心。
蟲洞社區是我和矽谷密探聯合創始人王鑫全新打磨的全球區塊鏈技術學習社區。聚集了中美最優秀的區塊鏈專家、技術人員和愛好者，為區塊鏈技術學習者提供全面的、體系化的區塊鏈技術學習內容。我們的願景是，共建區塊鏈技術的秩序高地！
本次書籍的編寫，我們充分發揮了蟲洞社區的優勢，邀請了來自中、美、新加坡等國的發燒友參與到書籍的編寫中，他們將自己在各國看到的區塊鏈實時發展情況，都展現在本書中。除此之外，我們將帶領大家系統地探索區塊鏈的本質，一步步深入瞭解區塊鏈的深層技術，並深入挖掘其本質。
雖然幣圈仍處於熊市，但是我認為，正因為熊市沒有金錢利益的驅動，我們才需要更好地武裝自己，等待時機的到來！
區塊鏈的春天來了，你準備好了嗎？


譚國斌
2019年3月1日

目 錄
第1章 初識比特幣 1
1.1 貨幣的起源與演變 2
1.2 區塊鏈的誕生及發展 5
1.2.1 區塊鏈技術的發展 5
1.2.2 比特幣的三大特性及技術來源 8
1.2.3 比特幣的發行和記帳 11
1.3 比特幣的技術原理 13
1.3.1 比特幣的運行方式 13
1.3.2 比特幣的密鑰、地址及密碼學 19
1.3.3 比特幣的交易方式 24
1.3.4 比特幣的區塊鏈結構 28
1.3.5 比特幣的高級交易 36
1.3.6 比特幣的腳本 37
1.4 比特幣價格的形成及其影響因素 40
1.4.1 比特幣價格的影響因素 40
1.4.2 比特幣價格的形成過程 40
1.4.3 比特幣的場內價格和場外價格 43
1.5 比特幣的問題挑戰與競爭對手 43
1.5.1 比特幣的問題挑戰 43
1.5.2 比特幣的競爭對手 46
第2章 區塊鏈2.0時代 48
2.1 區塊鏈的技術發展 49
2.1.1 區塊鏈的技術發展概述 49
2.1.2 區塊鏈2.0的典型代表 50
2.2 以太坊的誕生 54
2.2.1 少年天才V神 54
2.2.2 以太坊的誕生 55
2.2.3 以太坊的發展與規劃 57
2.3 以太坊技術 60
2.3.1 以太坊的核心概念 60
2.3.2 以太坊的技術原理 68
2.3.3 以太坊的智能合約 72
2.3.4 以太坊的代幣標準 77
2.4 以太坊的挑戰與機遇 79
2.4.1 以太坊的主要問題 79
2.4.2 以太坊的解決方案 79
2.4.3 以太坊的應用與生態 81
2.5 以太坊的競爭對手 86
2.5.1 EOS 86
2.5.2 幾個具有代表性的公鏈 89
第3章 下一代區塊鏈新技術 92
3.1 當前區塊鏈技術的主要瓶頸 93
3.1.1 區塊鏈的三元悖論 93
3.1.2 區塊鏈的TPS瓶頸 94
3.2 區塊鏈技術可擴展方案分層模型 99
3.2.1 區塊鏈技術可擴展方案分層模型綜述 99
3.2.2 Layer 0――數據傳輸層 102
3.2.3 Layer 1――On-Chain層 103
3.2.4 Layer 2――Off-Chain層 104
3.3 Layer 0可擴展方案 104
3.3.1 中繼網絡（Relay Network） 104
3.3.2 OSI模型改進 106
3.3.3 Blockchain Distribution Network（BDN） 106
3.3.4 其他 107
3.4 Layer 1可擴展方案 108
3.4.1 網絡層改進――分片（Sharding） 108
3.4.2 數據層改進 110
3.4.3 共識層改進 112
3.5 Layer 2可擴展方案 112
3.5.1 跨鏈 112
3.5.2 狀態通道 114
3.5.3 其他 116
3.5.4 總結 117
第4章 區塊鏈產業生態 121
4.1 比特幣挖礦 122
4.1.1 礦工、礦池的概念 122
4.1.2 挖礦行業的發展歷程 123
4.1.3 礦池的運營模式 129
4.2 加密數字貨幣錢包 132
4.2.1 加密數字貨幣錢包的概念及原理 133
4.2.2 加密數字貨幣錢包的分類 134
4.2.3 加密數字貨幣錢包的發展現狀 140
4.2.4 主流錢包簡介 145
4.3 數字貨幣交易所 146
4.3.1 數字貨幣交易所的定義 146
4.3.2 數字貨幣交易所的分類 147
4.3.3 數字貨幣交易所的商業模式 150
4.3.4 主流交易所簡介 154
4.4 區塊鏈生態服務 157
4.4.1 基礎設施與平臺 157
4.4.2 區塊鏈行業服務 162
第5章 共識與治理 166
5.1 拜占庭將軍問題 167
5.1.1 拜占庭將軍問題的由來與含義 167
5.1.2 拜占庭將軍問題的解決方法 168
5.2 共識機制與共識算法 171
5.2.1 共識機制 171
5.2.2 共識算法 173
5.3 區塊鏈全球視野 191
5.3.1 國內巨頭的區塊鏈佈局 191
5.3.2 國外巨頭的區塊鏈佈局 198
5.3.3 穩定幣和STO 208
5.4 區塊鏈項目的社區治理 212
5.4.1 社區治理包括哪些方面 212
5.4.2 社區治理的重要組成部分 213
5.4.3 協議升級與營銷推廣的一般步驟 215
5.4.4 典型的社區治理模型 216
5.5 區塊鏈項目的通證經濟設計 217
5.5.1 什麼是通證 217
5.5.2 什麼是通證經濟 219
5.5.3 通證經濟的設計準備 219
5.5.4 通證經濟設計的核心機制 220
5.5.5 通證與區塊鏈的關係 221
5.5.6 通證經濟是下一代互聯網的數字經濟 222
5.6 通證的設計 224
第6章 區塊鏈+ 227
6.1 什麼是區塊鏈+ 228
6.1.1 區塊鏈+的定義 228
6.1.2 關於區塊鏈+的一些悖論與誤解 231
6.2 區塊鏈+為傳統企業帶來什麼可能性 233
6.2.1 傳統公司面臨的困境 233
6.2.2 區塊鏈+能夠提供的價值 234
6.3 傳統企業如何實現區塊鏈+ 236
6.3.1 從0到1的區塊鏈應用與區塊鏈+的區別 236
6.3.2 傳統公司開展區塊鏈+的優勢 238
6.4 如何設計一個好的區塊鏈+ 239
6.5 如何判斷一個區塊鏈項目的好壞 242
6.6 區塊鏈+的探索與嘗試 247
6.6.1 金融領域 248
6.6.2 公共服務領域 249
6.6.3 信息安全領域 251
6.6.4 物聯網領域 251
6.6.5 供應鏈領域 253
6.7 個人如何投身在區塊鏈的大浪潮中 254
參考資料 259