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本书是校企（嘉兴职业技术学院与嘉兴市长三角区块链技术研究院）合作的成果，融入了区块链技术企业的最新技术应用。本书阐述了区块链技术应用的相关知识，主要涵盖区块链基础知识、区块链的密码学基础、P2P网络、共识算法、智能合约、区块链技术应用案例及区块链测试与安全等内容。本书内容通俗易懂，理实结合，体现了区块链技术架构和技术组成的任务驱动。本书内容安排合理，每章均配有思维导图，内容循序渐进，体现了问题导向和“做中学”的思想，实用性强。

第1单元  区块链基础知识	1
任务1.1　区块链概述	2
1.1.1　区块链的发展阶段	3
1.1.2　中央银行数字货币	4
任务1.2　区块链技术特性	5
1.2.1　去中心化	5
1.2.2　透明性	6
1.2.3　可靠性	7
1.2.4　不可篡改性	7
1.2.5　可追溯性	8
任务1.3　区块链分类	9
1.3.1　公有链	9
1.3.2　联盟链	9
1.3.3　私有链	10
任务1.4　区块链体系结构	10
单元小结	12
习题	13
第2单元  区块链的密码学基础	14
任务2.1　密码学概述	15
2.1.1　密码学的发展阶段	15
2.1.2　密码体制的基本组成	16
任务2.2　对称密钥及其典型算法	17
任务2.3　非对称密钥及其典型算法	18
任务2.4　哈希函数、梅克尔树与数字签名	19
2.4.1　哈希函数	19
2.4.2　梅克尔树	20
2.4.3　数字签名	22
任务2.5　数字证书	23
2.5.1　PKI	23
2.5.2　证书生命周期管理	24
2.5.3　证书链	25
单元小结	26
习题	26
第3单元  P2P网络	27
任务3.1　P2P网络的基础知识	28
3.1.1　P2P网络的定义	28
3.1.2　P2P网络的特点	29
3.1.3　P2P网络分类	29
任务3.2　P2P网络通信协议	35
3.2.1　非结构化P2P网络使用的洪泛算法及其变种	35
3.2.2　结构化P2P网络使用的路由算法	38
任务3.3　P2P网络在区块链上的应用	42
3.3.1　P2P网络在比特币中的应用	42
3.3.2　P2P网络在以太坊中的应用	45
单元小结	47
习题	47
第4单元  共识算法	48
任务4.1　分布式共识算法背景——一致性问题	49
4.1.1　拜占庭将军问题	50
4.1.2　共识算法的定义	51
4.1.3　Fischer-Lynch-Paterson定理	52
任务4.2　几种共识算法	53
4.2.1　共识算法分类	54
4.2.2　BFT	54
4.2.3　CFT	58
4.2.4　PoW	60
4.2.5　PoS	61
单元小结	63
习题	63
第5单元  智能合约	64
任务5.1　智能合约简介	65
5.1.1　智能合约的定义及发展历程	65
5.1.2　智能合约分类	66
5.1.3　智能合约的实现机制	67
任务5.2　智能合约开发	68
5.2.1　案例设计	69
5.2.2　编程语言	70
5.2.3　开发平台	71
5.2.4　执行机制	71
任务5.3　智能合约部署与测试	76
5.3.1　Solidity 集成开发工具 Remix	76
5.3.2　智能合约部署	76
5.3.3　智能合约测试	80
单元小结	81
习题	81
第6单元  区块链技术应用案例	82
任务6.1　区块链架构	83
任务6.2　区块链开发框架	85
任务6.3　开发环境部署	85
任务6.4　区块链技术应用案例1	90
6.4.1　电商联盟平台模型	90
6.4.2　人机交互界面	92
6.4.3　智能合约开发	96
6.4.4　后端服务开发	106
任务6.5　区块链技术应用案例2	107
6.5.1　电商联盟平台模型	107
6.5.2　人机交互界面	108
6.5.3　智能合约开发	110
6.5.4　后端服务开发	118
单元小结	124
习题	124
第7单元  区块链测试与安全	125
任务7.1　通用测试方法	126
7.1.1　基本概念	126
7.1.2　区块链通用测试方法	130
任务7.2　通用报告规范	144
任务7.3　区块链安全要求、安全测试方法及相关法律法规	146
7.3.1　区块链安全要求	146
7.3.2　区块链安全测试方法	154
7.3.3　相关法律法规	157
任务7.4　测试用例设计	176
7.4.1　搭建环境	177
7.4.2　编写待测试的合约代码	177
7.4.3　设计测试用例	178
7.4.4　编写测试代码	179
7.4.5　编译与部署智能合约	181
7.4.6　执行测试用例	181
7.4.7　分析和记录测试结果	184
任务7.5　网络攻击	184
7.5.1　女巫攻击	184
7.5.2　重放攻击	186
7.5.3　重入攻击	188
任务7.6　智能合约安全测试	193
7.6.1　静态安全扫描	193
7.6.2　渗透测试	198
任务7.7　区块链相关法律法规	201
单元小结	204
习题	204

近年来，人工智能、物联网、大数据、云计算、数字化管理、智能制造、工业互联网、虚拟现实、区块链、集成电路等数字技术领域职业不断涌现，推动着科技创新、产业升级。纷繁的数字经济发展也催生了人们对数据可信、可控和安全交换的需求。区块链技术正是这样的一个去中心化的可信技术，用于解决数字世界的相互信任问题。但当前区块链技术的人才供给缺口较大，急需培育壮大区块链技术的工程师队伍。
本书注重思政育人，充分贯彻党的二十大精神，适应时势发展需求，校企“双元”合作。本书是模块化项目式教材，以“能力本位，系统培养”为原则，遵循技术技能人才成长规律和学生认知规律，突出职业素养和岗位能力培养。以完成一个区块链技术应用项目工作流程为主线，按项目过程分解为若干模块：前期技术准备（区块链基础知识）、支撑技术背景调研（区块链的密码学基础、P2P网络、共识算法）、关键技术实现（智能合约）、典型案例开发（区块链技术应用案例）和项目测评（区块链测试与安全）。本书共分为7个单元，每个单元均包括若干任务，且每个单元均包括项目陈述、思维导图、学习目标、素养目标、任务实施、单元小结、习题共7个栏目。
参与本书编写的人员有嘉兴职业技术学院肖文红、周易、马焜和嘉兴市长三角区块链技术研究院胡创悦。肖文红规划设计全书结构并编写第1、2、3、4、7单元，周易、马焜编写第5单元，胡创悦编写第6单元，并对本书的编写给予指导。编者在编写本书的过程中查阅并参考了大量资料，引用了其中的部分内容，没有一一列举参考文献。本书得到了2021年嘉兴市产教融合“五个一批”项目的支持。
本书结合《区块链工程技术人员国家职业技术技能标准》，坚持立德为本，为教学案例融入“红船精神”，致力于培养数字化紧缺人才。由于时间仓促和编写团队水平有限，书中难免存在疏漏或不足之处，诚恳广大读者批评指正。


编  者

肖文红，男，硕士，嘉兴职业技术学院网络技术与物联网应用教研室主任，主要负责网络技术与无线传感网的教学与科研工作。

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