区块链安全技术

**章 绪论 1 1.1 区块链的起源与发展 2 1.1.1 区块链简介 2 1.1.2 区块链的发展历程 3 1.2 区块链的分类 4 1.3 区块链的层次结构 6 1.4 区块链的安全问题 7 参考文献 8 第二章 区块链的密码学技术 10 2.1 哈希函数 10 2.1.1 哈希函数概述 10 2.1.2 区块链中常用的哈希函数 11 2.2 数字签名 15 2.2.1 数字签名概述 16 2.2.2 区块链中常用的数字签名算法 17 2.3 Merkle树 19 2.3.1 Merkle树概述 19 2.3.2 Merkle树在区块链中的应用 20 2.4 零知识证明 20 2.4.1 零知识证明概述 21 2.4.2 零知识证明在区块链中的应用 21 参考文献 22 第三章 区块链共识机制 24 3.1 共识机制的分类 24 3.2 系统模型与特性 25 3.2.1 系统模型 25 3.2.2 成员选举共识特性 26 3.2.3 状态共识特性 27 3.3 成员选举共识 27 3.3.1 PoW 27 3.3.2 PoS 30 3.3.3 DPoS 31 3.3.4 其他成员选举共识算法 33 3.4 状态共识 43 3.4.1 中本聪共识 44 3.4.2 GHOST 45 3.4.3 拜占庭类共识算法 46 3.4.4 Paxos共识 53 3.4.5 Raft共识 55 3.4.6 基于排序的共识算法 60 3.4.7 Thunderella共识算法 62 3.4.8 混合共识算法 62 参考文献 64 第四章 区块链1.0：密码货币 68 4.1 比特币简介 68 4.2 比特币的核心概念 69 4.2.1 比特币交易 69 4.2.2 比特币脚本 73 4.3 比特币技术原理 74 4.3.1 比特币架构 74 4.3.2 数据层 75 4.3.3 网络层 79 4.3.4 共识层 80 4.3.5 激励层 82 4.3.6 应用层 83 4.4 比特币钱包 83 4.4.1 钱包概述 83 4.4.2 非确定性钱包 83 4.4.3 确定性钱包 84 4.4.4 分层确定性钱包 84 4.4.5 助记词 85 4.4.6 钱包地址生成 86 4.5 骨架协议 88 4.5.1 骨架协议的概念 88 4.5.2 骨架协议的应用 93 4.6 比特币安全 97 4.6.1 比特币安全原则 97 4.6.2 *佳用户安全实践 99 4.7 区块链应用 100 4.7.1 染色币 102 4.7.2 合约币 102 4.7.3 比特币现金 103 4.7.4 RootStock平台 103 4.7.5 HiveMind预测市场 103 4.8 其他密码货币 104 4.8.1 Primecoin 104 4.8.2 Permacoin 104 4.8.3 PPCoin 105 4.8.4 Litecoin 105 4.8.5 Zcash 106 4.8.6 Dogecoin 106 参考文献 106 第五章 区块链2.0：以太坊 108 5.1 以太坊简介 108 5.1.1 以太坊1.0 108 5.1.2 以太坊2.0 110 5.2 数据层 111 5.2.1 编码技术 111 5.2.2 数据结构 112 5.3 网络层 116 5.3.1 以太坊节点 116 5.3.2 以太坊网络 117 5.3.3 以太坊测试网络 119 5.3.4 以太坊本地私链 122 5.4 共识层 123 5.4.1 Ethash算法 123 5.4.2 Ghost协议 129 5.4.3 Casper算法 130 5.5 激励层 130 5.5.1 以太币 130 5.5.2 Gas机制 131 5.5.3 挖矿奖励 133 5.6 合约层 134 5.6.1 智能合约 134 5.6.2 运行环境 135 5.6.3 编程语言 139 5.6.4 开发环境 143 5.7 应用层 146 5.7.1 DApp概述 147 5.7.2 以太坊开发环境搭建 148 5.7.3 Geth使用 151 5.7.4 搭建以太坊私有链 153 5.7.5 以太坊编程接口 161 5.7.6 DApp开发工具及框架 167 5.7.7 Truffle开发案例：宠物商店 177 参考文献 186 第六章 区块链系统的攻击与防御 188 6.1 区块链安全态势 188 6.2 区块链数据层攻击 191 6.2.1 数据隐私窃取 191 6.2.2 恶意数据攻击 193 6.2.3 防御策略与方法 193 6.3 区块链网络层攻击 195 6.3.1 针对P2P网络的攻击 195 6.3.2 防御策略与方法 200 6.4 区块链共识层攻击 201 6.4.1 共识机制对比 201 6.4.2 针对授权共识机制的攻击 201 6.4.3 针对非授权共识机制的攻击 203 6.4.4 防御策略与方法 207 6.5 区块链合约层攻击 210 6.5.1 针对智能合约的攻击 210 6.5.2 针对合约虚拟机的攻击 214 6.5.3 智能合约安全的开源工具 215 6.5.4 防御策略与方法 218 6.6 区块链应用层攻击 219 6.6.1 挖矿场景中的攻击 220 6.6.2 区块链交易场景中的攻击 224 6.6.3 防御策略与方法 228 6.7 区块链攻击簇与安全防御体系 231 6.7.1 区块链攻击簇 235 6.7.2 区块链安全防御体系 236 参考文献 239 附录 英文缩略词中文对照 246