Blockchain. Zaawansowane zastosowania łańcucha bloków. Wydanie II

Imran Bashir od wielu lat rozwija oprogramowanie, tworzy architekturę rozwiązań technicznych, zarządza infrastrukturą i usługami informatycznymi. Jest członkiem prestiżowych stowarzyszeń IEEE i BCS. Od 16 lat realizuje duże projekty informatyczne dla sektora publicznego i branży usług finansowych. Obecnie pracuje dla jednego z banków inwestycyjnych w Londynie, gdzie jest wicedyrektorem działu technologii.

Spis treści

O autorze 13

O recenzencie 14

Przedmowa 15

Rozdział 1. ABC łańcucha bloków 21

• Rozwój technologii łańcucha bloków 21
• Systemy rozproszone 24
• Historia łańcucha bloków i Bitcoina 26
  • Elektroniczne pieniądze 26
  • Łańcuch bloków 27
  • Uniwersalne elementy łańcucha bloków 31
  • Zalety i ograniczenia łańcucha bloków 34
  • Warstwy łańcucha bloków 36
  • Cechy łańcucha bloków 37
• Typy łańcuchów bloków 39
  • Rozproszone rejestry 40
  • Technologia DLT 40
  • Publiczne łańcuchy bloków 41
  • Prywatne łańcuchy bloków 41
  • Wspólny rejestr 42
  • W pełni prywatne i zastrzeżone łańcuchy bloków 42
  • Łańcuchy bloków z tokenami 43
  • Łańcuchy bloków bez tokenów 43
• Konsensus 43
  • Mechanizmy osiągania konsensusu 43
  • Rodzaje mechanizmów osiągania konsensusu 44
  • Konsensus w łańcuchu bloków 45
• Twierdzenie CAP i łańcuch bloków 47
• Podsumowanie 49

Rozdział 2. Decentralizacja 51

• Decentralizacja z użyciem łańcucha bloków 51
• Metody decentralizacji 53
  • Eliminowanie pośrednictwa 53
  • Decentralizacja oparta na współzawodnictwie 54
• Drogi do decentralizacji 55
  • Jak przeprowadzić decentralizację? 56
  • Przykładowy schemat analizy decentralizacji 56
• Łańcuch bloków i kompletny ekosystem związany z decentralizacją 57
  • Składowanie danych 57
  • Komunikacja 58
  • Decentralizacja a moc obliczeniowa 59
• Inteligentne kontrakty 60
• Zdecentralizowane organizacje 61
  • Zdecentralizowane organizacje autonomiczne 61
  • Zdecentralizowane korporacje autonomiczne 62
  • Zdecentralizowane społeczności autonomiczne 62
  • Zdecentralizowane aplikacje (DApps) 62
  • Wymogi stawiane zdecentralizowanym aplikacjom 63
  • Operacje w zdecentralizowanych aplikacjach 63
• Platformy do decentralizacji 64
  • Ethereum 64
  • MaidSafe 64
  • Lisk 65
• Podsumowanie 65

Rozdział 3. Kryptografia symetryczna 67

• Korzystanie z narzędzia OpenSSL w wierszu poleceń 67
• Wprowadzenie 68
  • Matematyka 69
  • Kryptografia 70
  • Poufność 71
  • Integralność 71
  • Uwierzytelnianie 71
  • Niezaprzeczalność 72
  • Rozliczalność 73
• Podstawowe mechanizmy kryptograficzne 73
  • Kryptografia symetryczna 74
  • DES 79
  • AES 79
• Podsumowanie 83

Rozdział 4. Kryptografia klucza publicznego 85

• Kryptografia asymetryczna 85
  • Rozkład liczb całkowitych na czynniki 87
  • Logarytm dyskretny 87
  • Krzywe eliptyczne 87
• Klucze publiczny i prywatny 88
  • RSA 88
  • Problem logarytmu dyskretnego w ECC 94
  • Funkcje skrótu 102
  • Algorytm tworzenia podpisów cyfrowych za pomocą RSA 111
  • Algorytm ECDSA 113
• Rynki i transakcje finansowe 118
  • Handel 119
  • Giełdy 119
  • Cykl życia transakcji 121
  • Osoby przewidujące zlecenia 122
  • Manipulowanie rynkiem 122
• Podsumowanie 123

Rozdział 5. Wprowadzenie do Bitcoina 125

• Bitcoin 127
  • Definicja Bitcoina 129
  • Bitcoin z lotu ptaka 130
• Klucze i adresy cyfrowe 136
  • Klucze prywatne w Bitcoinie 136
  • Klucze publiczne w Bitcoinie 138
  • Adresy w Bitcoinie 139
• Transakcje 141
  • Cykl życia transakcji 142
  • Struktura danych transakcji 143
  • Rodzaje transakcji 147
  • Sprawdzanie poprawności transakcji 150
• Łańcuch bloków 151
  • Struktura bloku 151
  • Struktura nagłówka bloku 151
  • Blok początkowy 153
• Wydobywanie 156
  • Zadania górników 156
  • Nagrody za wydobycie bloku 157
  • Dowód pracy 157
  • Algorytm wydobywania 158
  • Szybkość obliczania skrótów 160
  • Systemy wydobywania 160
  • Kopalnie 163
• Podsumowanie 165

Rozdział 6. Sieć Bitcoina i płatności 167

• Sieć Bitcoina 167
• Portfele 175
  • Portfele niedeterministyczne 175
  • Portfele deterministyczne 175
  • Hierarchiczne portfele deterministyczne 176
  • Portfele pamięciowe 176
  • Portfele papierowe 176
  • Portfele sprzętowe 176
  • Portfele internetowe 177
  • Portfele mobilne 177
• Płatności w bitcoinach 178
• Innowacje w Bitcoinie 180
  • Dokumenty BIP 181
  • Zaawansowane protokoły 181
  • Segregated Witness (SegWit) 181
  • Bitcoin Cash 183
  • Bitcoin Unlimited 183
  • Bitcoin Gold 183
  • Inwestycje w bitcoiny oraz ich kupno i sprzedaż 184
• Podsumowanie 185

Rozdział 7. Klienty i interfejsy API Bitcoina 187

• Instalowanie Bitcoina 187
  • Typy klientów Bitcoin Core 187
  • Przygotowywanie węzła Bitcoina 188
  • Konfigurowanie kodu źródłowego 190
  • Konfigurowanie pliku bitcoin.conf 190
  • Uruchamianie węzła w sieci testnet 190
  • Uruchamianie węzła w sieci regtest 191
  • Eksperymentowanie z interfejsem bitcoin-cli 192
  • Programowanie w świecie Bitcoina i interfejs uruchamiany w wierszu poleceń 192
• Podsumowanie 194

Rozdział 8. Inne kryptowaluty 195

• Podstawy teoretyczne 198
  • Co zamiast dowodu pracy? 198
  • Różne rodzaje stawek 201
  • Dostosowywanie trudności i algorytmy zmiany celu 202
• Ograniczenia Bitcoina 205
  • Prywatność i anonimowość 205
  • Rozszerzone protokoły oparte na Bitcoinie 207
  • Rozwój alternatywnych kryptowalut 209
• Namecoin 211
  • Handel namecoinami 213
  • Pozyskiwanie namecoinów 213
  • Generowanie rekordów w Namecoinie 215
• Litecoin 217
• Primecoin 220
  • Handel primecoinami 221
  • Przewodnik po wydobywaniu 221
• Zcash 223
  • Handel zcashami 225
  • Przewodnik po wydobywaniu 225
  • Emisje ICO 230
  • Tokeny zgodne ze standardem ERC20 231
• Podsumowanie 232

Rozdział 9. Inteligentne kontrakty 233

• Historia 233
• Definicja 234
• Kontrakty ricardiańskie 237
  • Szablony inteligentnych kontraktów 239
  • Wyrocznie 241
  • Inteligentne wyrocznie 243
  • Umieszczanie inteligentnych kontraktów w łańcuchu bloków 243
  • The DAO 244
• Podsumowanie 245

Rozdział 10. ABC łańcucha bloków Ethereum 247

• Wprowadzenie 247
  • Specyfikacja techniczna 248
  • Łańcuch bloków Ethereum 249
• Ethereum z lotu ptaka 250
• Sieć Ethereum 254
  • Mainnet 254
  • Testnet 254
  • Sieć prywatna 254
• Komponenty ekosystemu Ethereum 255
  • Klucze i adresy 256
  • Konta 256
  • Transakcje i komunikaty 258
  • Kryptowaluta i tokeny Ether (ETC i ETH) 267
  • Maszyna EVM 267
  • Inteligentne kontrakty 271
• Podsumowanie 274

Rozdział 11. Jeszcze o Ethereum 275

• Języki programowania 276
  • Wykonywany kod bajtowy 276
  • Bloki i łańcuchy bloków 284
  • Poziom opłat 290
  • Portfele i oprogramowanie klienckie 298
  • Protokoły pomocnicze 307
  • Skalowalność, bezpieczeństwo i inne wyzwania 309
  • Handel i inwestycje 309
• Podsumowanie 310

Rozdział 12. Środowisko programistyczne Ethereum 311

• Sieci testowe 312
• Konfigurowanie sieci prywatnej 313
  • Identyfikator sieci 314
  • Plik początkowy 314
  • Katalog na dane 315
• Uruchamianie sieci prywatnej 316
  • Uruchamianie przeglądarki Mist w sieci prywatnej 321
  • Dodawanie kontraktów za pomocą przeglądarki Mist 323
  • Eksplorator bloków prywatnej i lokalnej sieci Ethereum 326
• Podsumowanie 329

Rozdział 13. Narzędzia i platformy programistyczne 331

• Języki 332
  • Kompilatory 333
• Język Solidity 344
  • Typy 345
• Podsumowanie 356

Rozdział 14. Wprowadzenie do Web3 357

• Web3 357
  • Dodawanie kontraktów 358
  • Żądania POST 363
  • Fronton napisany w HTML-u i JavaScripcie 364
  • Platformy programistyczne 371
• Podsumowanie 397

Rozdział 15. Hyperledger 399

• Projekty w ramach programu Hyperledger 399
  • Fabric 400
  • Sawtooth Lake 400
  • Iroha 400
  • Burrow 401
  • Indy 401
  • Explorer 402
  • Cello 402
  • Composer 402
  • Quilt 402
• Hyperledger jako protokół 403
• Architektura wzorcowa 403
  • Wymogi i cele projektowe związane z platformą Hyperledger Fabric 405
• Fabric 407
  • Hyperledger Fabric 408
  • Sawtooth Lake 418
  • Corda 424
• Podsumowanie 430

Rozdział 16. Inne łańcuchy bloków 431

• Łańcuchy bloków 431
  • Kadena 432
  • Ripple 436
  • Stellar 441
  • Rootstock 442
  • Quorum 444
  • Tezos 445
  • Storj 446
  • MaidSafe 447
  • BigchainDB 448
  • MultiChain 448
  • Tendermint 448
• Platformy i frameworki 449
  • Eris 449
• Podsumowanie 451

Rozdział 17. Łańcuch bloków - poza świat walut 453

• Internet rzeczy 453
  • Warstwa obiektów fizycznych 455
  • Warstwa urządzeń 455
  • Warstwa sieci 455
  • Warstwa zarządzania 456
  • Warstwa aplikacji 456
  • Eksperyment z internetem rzeczy opartym na łańcuchu bloków 459
  • Instytucje rządowe 474
  • Opieka zdrowotna 478
  • Finanse 478
  • Multimedia 481
• Podsumowanie 481

Rozdział 18. Skalowalność i inne problemy 483

• Skalowalność 484
  • Poziom sieci 484
  • Poziom osiągania konsensusu 484
  • Poziom składowania danych 485
  • Poziom widoku 485
  • Zwiększenie wielkości bloku 485
  • Skracanie czasu wydobywania bloków 486
  • Tablice IBLT 486
  • Sharding 487
  • Kanały stanu 487
  • Prywatny łańcuch bloków 488
  • Dowód stawki 488
  • Łańcuchy boczne 488
• Prywatność 491
  • Zaciemnianie z nieodróżnialnością danych 491
  • Szyfrowanie homomorficzne 492
  • Dowody ZKP 492
  • Kanały stanu 493
  • Bezpieczne obliczenia z udziałem wielu jednostek 493
  • Wykorzystanie sprzętu do zapewniania poufności 493
  • CoinJoin 494
  • Poufne transakcje 494
  • MimbleWimble 494
  • Bezpieczeństwo 495
• Podsumowanie 501

Rozdział 19. Aktualna sytuacja i przyszły rozwój 503

• Pojawiające się trendy 503
  • Łańcuchy bloków specyficzne dla zastosowań 503
  • Łańcuchy bloków dla przedsiębiorstw 504
  • Prywatne łańcuchy bloków 504
  • Startupy 505
  • Duże zainteresowanie ze strony naukowców 505
  • Standaryzacja 506
  • Usprawnienia 507
  • Implementacje stosowane w praktyce 507
  • Konsorcja 508
  • Rozwiązania problemów technicznych 508
  • Łączenie z innymi technologiami 508
  • Edukacja w zakresie technologii łańcuchów bloków 509
  • Zatrudnienie 509
  • Kryptoekonomia 509
  • Badania w dziedzinie kryptografii 510
  • Nowe języki programowania 510
  • Badania nad sprzętem i jego rozwój 510
  • Badania nad metodami formalnymi i bezpieczeństwem 511
  • Alternatywy względem łańcuchów bloków 511
  • Prace nad umożliwieniem współdziałania 511
  • Model BaaS 512
  • Prace nad ograniczeniem zużycia energii 512
• Inne wyzwania 512
  • Regulacje 512
  • Ciemna strona 513
• Badania nad łańcuchami bloków 515
  • Inteligentne kontrakty 515
  • Problemy z centralizacją 515
  • Ograniczenia funkcji kryptograficznych 515
  • Algorytmy osiągania konsensusu 515
  • Skalowalność 516
  • Zaciemnianie kodu 516
• Ważne projekty 516
  • Zcash dla Ethereum 516
  • CollCo 517
  • Cello 517
  • Qtum 517
  • Bitcoin-NG 517
  • Solidus 517
  • Hawk 518
  • Town-Crier 518
  • SETLCoin 518
  • TEEChan 518
  • Falcon 519
  • Bletchley 519
  • Casper 519
• Różne narzędzia 520
  • Rozszerzenie dla języka Solidity w środowisku Microsoft Visual Studio 520
  • MetaMask 520
  • Stratis 520
  • Embark 521
  • DAPPLE 521
  • Meteor 521
  • uPort 521
  • INFURA 522
• Powiązania z innymi branżami 522
• Przyszłość 523
• Podsumowanie 525

Skorowidz 527