前　　言
背景與動(dòng)機(jī)
具體哪一年第一次聽(tīng)說(shuō)區(qū)塊鏈這個(gè)詞，我已經(jīng)記不清了，但對(duì)當(dāng)時(shí)那種新奇的感覺(jué)記憶猶新。在我每個(gè)學(xué)年開(kāi)設(shè)的軟件質(zhì)量保證課程中，“軟件新技術(shù)介紹”部分是從2017年開(kāi)始引入?yún)^(qū)塊鏈知識(shí)點(diǎn)的，因?yàn)橛姓n件可查，所以我記得清楚。到2019年，隨著中共中央政治局組織集體學(xué)習(xí)區(qū)塊鏈，區(qū)塊鏈技術(shù)的熱度到達(dá)了頂峰，全國(guó)各地的各級(jí)政府都開(kāi)始學(xué)習(xí)和了解這項(xiàng)新技術(shù)。憑著前面幾年的學(xué)習(xí)和積累，在朋友和同事們的鼓勵(lì)和支持下，我也應(yīng)邀開(kāi)始進(jìn)行 “區(qū)塊鏈技術(shù)及應(yīng)用”科普講座，聽(tīng)眾經(jīng)常達(dá)300多人。
為了做好每場(chǎng)報(bào)告，我學(xué)習(xí)了很多相關(guān)材料，深切地感受到大家對(duì)區(qū)塊鏈技術(shù)滿懷期待，越來(lái)越覺(jué)得應(yīng)該把區(qū)塊鏈的知識(shí)系統(tǒng)梳理一下，形成一本講義，并準(zhǔn)備申請(qǐng)?jiān)谀暇┐髮W(xué)計(jì)算機(jī)系給本科生和研究生開(kāi)設(shè)一門(mén)課程。
恰逢2020年的全球新冠肺炎疫情，大家都居家辦公，無(wú)人來(lái)訪，我也不能訪問(wèn)別人，正好安心讀書(shū)，安心著書(shū)立說(shuō)。于是先做一本講義，試用了三年時(shí)間，改進(jìn)后再出版為教材。
其實(shí)，促成這本教材的關(guān)鍵是2020年年初我遇見(jiàn)了30年前的學(xué)長(zhǎng)鄭志強(qiáng)教授，他目前擔(dān)任得克薩斯大學(xué)達(dá)拉斯分校Ashbel Smith 講席教授，是信息系統(tǒng)和金融學(xué)雙聘教授，博士畢業(yè)于沃頓商學(xué)院信息系統(tǒng)專業(yè)，是信息系統(tǒng)領(lǐng)域國(guó)際知名學(xué)者，目前研究領(lǐng)域包括區(qū)塊鏈、金融科技、智慧健康等。鄭教授在區(qū)塊鏈研究中專長(zhǎng)于數(shù)據(jù)資產(chǎn)的通證化設(shè)計(jì)和管理，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)自主開(kāi)發(fā)了多項(xiàng)區(qū)塊鏈應(yīng)用，包括水產(chǎn)品區(qū)塊鏈溯源、數(shù)據(jù)算法交易等。他還為多家金融科技初創(chuàng)公司提供技術(shù)支持，包括資產(chǎn)通證化估值和管理、供應(yīng)鏈金融區(qū)塊鏈化等。他是在美國(guó)管理學(xué)院最早一批開(kāi)設(shè)區(qū)塊鏈課程的教授，從2015年開(kāi)始就講授區(qū)塊鏈技術(shù)和應(yīng)用。
我的博士生陸超逸從2017年開(kāi)始，一直研究分布式系統(tǒng)的測(cè)試與形式化驗(yàn)證。2019年年初，他響應(yīng)政府號(hào)召，順應(yīng)時(shí)代發(fā)展潮流，開(kāi)始轉(zhuǎn)戰(zhàn)區(qū)塊鏈系統(tǒng)的測(cè)試和形式化驗(yàn)證。
他對(duì)這個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行了系統(tǒng)的調(diào)研和深入的研究，并為本書(shū)的編寫(xiě)做了大量的工作。
高維忠是美國(guó)甲骨文公司的資深程序員，也是我在南京大學(xué)和園的鄰居，一直對(duì)區(qū)塊鏈懷有很高的興趣。我們晚上一起在南京大學(xué)和園西邊的九鄉(xiāng)河公園散步時(shí)，經(jīng)常討論區(qū)塊鏈的精髓和各種應(yīng)用，探索下一個(gè)區(qū)塊鏈的殺手級(jí)應(yīng)用會(huì)出現(xiàn)在哪里，以及區(qū)塊鏈如何像互聯(lián)網(wǎng)那樣深刻地改變?nèi)藗兊纳�活�?br />內(nèi)容組織
市面上關(guān)于區(qū)塊鏈的書(shū)有不少，但缺乏把區(qū)塊鏈核心技術(shù)、工程開(kāi)發(fā)及應(yīng)用系統(tǒng)地講述透徹且適合于中高級(jí)層次（如研究生）學(xué)習(xí)的教材。本書(shū)首先闡述區(qū)塊鏈在數(shù)字經(jīng)濟(jì)中的意義；然后從區(qū)塊鏈基礎(chǔ)技術(shù)入手，系統(tǒng)地解釋了加密算法、共識(shí)、分布式計(jì)算、通證、去中心化、智能合約等核心技術(shù)在區(qū)塊鏈中如何實(shí)現(xiàn)；其后分別開(kāi)單章全面介紹比特幣、以太坊、超級(jí)賬本三個(gè)目前最通用的區(qū)塊鏈體系，涵蓋公有鏈、聯(lián)盟鏈和私有鏈的三大體系，總結(jié)了區(qū)塊鏈的一般技術(shù)體系，并專門(mén)介紹了公有鏈技術(shù)架構(gòu)和BaaS?；之后，介紹了區(qū)塊鏈工程開(kāi)發(fā)，包括常用的以太坊體系的Solidity和超級(jí)賬本體系的Fabric，以及區(qū)塊鏈項(xiàng)目開(kāi)發(fā)中的軟件測(cè)試方法、區(qū)塊鏈的安全與監(jiān)控；再后，結(jié)合實(shí)例介紹了各種應(yīng)用場(chǎng)景，如溯源、存證、票據(jù)、支付、供應(yīng)鏈金融等，并著眼于未來(lái)，探討了區(qū)塊鏈的一些可能應(yīng)用，如通證經(jīng)濟(jì)、去中心化金融、數(shù)據(jù)交易等；最后，本書(shū)以討論區(qū)塊鏈的未來(lái)發(fā)展收尾，探討了新興技術(shù)（如量子計(jì)算和零知識(shí)證明）對(duì)區(qū)塊鏈的影響，以及未來(lái)區(qū)塊鏈如何與大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能相結(jié)合。
致謝
本書(shū)編寫(xiě)過(guò)程中得到了南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系各位老師的幫助，這里特別感謝計(jì)算機(jī)系副主任仲盛教授，以及陳力軍教授、申富饒教授和柏文陽(yáng)副教授等給予的鼓勵(lì)和支持。感謝江蘇省計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)金瑩秘書(shū)長(zhǎng)的大力支持。
感謝2017～2022年這6年來(lái)選修我的區(qū)塊鏈技術(shù)與應(yīng)用課程的本科生和研究生，他們?yōu)槲业闹v義提出了很多有價(jià)值的意見(jiàn)和建議。
本書(shū)的編寫(xiě)得到國(guó)家自然科學(xué)項(xiàng)目“智能軟件測(cè)試的若干關(guān)鍵問(wèn)題研究”（項(xiàng)目編號(hào)：62072226）的資助。區(qū)塊鏈技術(shù)已經(jīng)成為信息技術(shù)的基礎(chǔ)，將來(lái)也是智能化軟件的基礎(chǔ)，未來(lái)要做好這個(gè)關(guān)于智能化軟件測(cè)試的研究項(xiàng)目，深入研究區(qū)塊鏈技術(shù)與應(yīng)用是必不可少的基礎(chǔ)。同時(shí)，我們也得到了南京大學(xué)軟件新技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、南京大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系、華為科技有限公司等項(xiàng)目和單位的支持，在此一并表示感謝。

編者于南京大學(xué)仙林校區(qū)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)樓
2022年5月10日