　　本书着眼于区块链的核心问题——拜占庭共识，针对不同的应用场景，介绍了适用的分布式共识算法。书中包含了很多算法及证明，深入剖析了共识算法的核心思想。译者除原稿翻译之外，还增加了译者自己不少的注释，对书中的算法、公式进行注解。另外，书中还单独增加了两章新的内容。一章是介绍Paxos算法的发展史和在工业界的应用情况，另一章是对比分析当前主流的两个共识机制，比特币的PoW和私有链的PBFT。现在都讲究“混搭”，这本译著也是一种形式的混搭。

　　——杜小勇中国计算机学会数据库专委会主任，教育部数据工程与知识工程重点实验室主任

　　《区块链核心技术解析》以共识机制为主体，系统介绍了区块链所涉及的各种关键定理和证明，也给出了相应算法。难能可贵的是，作者还结合实例讲述了不同场景下的共识机制的设计方法。这是一本关于区块链核心技术的系统论著，对于区块链科研和应用人员都具有很高的参考价值。

　　——戴斌国防科技大学机电工程与自动化学院副总工程师

第1章
1．1 分布式系统是什么．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 1
1．2 本书概览．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 2

第2章容错问题和Paxos 算法
2．1 客户端/服务器．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 6
2．2 Paxos ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 11
延伸阅读：Paxos漫谈

第3章共识机制
3．1 两个朋友约饭局．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 27
3．2 共识．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 28
3．3 共识的不可能性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 29
3．4 随机共识．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 36
3．5 共享硬币．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 41

第4章拜占庭协定
4．1 有效性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 47
4．2 有多少个拜占庭节点．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 49
4．3 国王算法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 52
4．4 “轮”数的下界．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 55
4．5 异步模式下的拜占庭协定算法．．．．．．．．．．．．．． 56

第5章认证的协定
5．1 利用认证的协定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 62
5．2 Zyzzyva ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 65

第6章仲裁系统
6．1 负载和工作量．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 82
6．2 网格仲裁系统．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 85
6．3 容错．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 88
6．4 拜占庭仲裁系统(Byzantine Quorum Systems) ．．．．．． 92

第7章 zuì终一致性以及比特币
7．1 一致性、可用性，以及分区．．．．．．．．．．．．．．．． 102
7．2 比特币．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 104
7．3 智能合约(Smart Contracts) ．．．．．．．．．．．．．．．． 113
7．4 弱一致性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 117

延伸阅读：PoW vs． BFT

第8章分布式系统
8．1 一致性哈希(Consistent Hashing) ．．．．．．．．．．．．． 128
8．2 超立方体网络(Hypercubic Networks) ．．．．．．．．．．． 131
8．3 DHT ＆ Churn ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 140

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前言/序言

　　推荐序I

　　毫无疑问，互联网是20世纪zuì伟大的发明之一。随着信息、通信技术的蓬勃发展，互联网已渗透到生产、贸易、通信、学习、娱乐等人们生活的几乎所有方面，更使很多方面产生了革命性的变化。近十年

　　来，在互联网的基础上，移动互联网、物联网，乃至智能互联网得到了新的发展。人工智能、深度学习、机器学习等一系列技术和理论的新发展，又促使互联网应用面临更加蓬勃发展的新局面。在众多的互联网新应用中，不得不提及区块链。

　　仿佛一夜之间，互联网创业圈和金融圈都在谈论区块链。坚信者认为，去中心化的、不可篡改的分布式账本，能够重构金融体系，甚至重塑整个社会。不知区块链之父当初是否曾预见到如今区块链的热度？

　　如今，比特币及其他虚拟货币已广泛流行，并且引起了监管当局的关注；政府、巨头和创业公司，也都积极参与到区块链的各种应用的探索中。然而，在互联网土壤上生长出的各种技术和应用中，区块链及其应用还很年轻。自2009年比特币诞生至今，也才仅7年，更不要说区块链在互联网金融领域和其他领域的应用。

　　作为一个一直关注新技术发展的互联网“老兵”，我曾数次应邀参加中关村区块链产业联盟的活动，和互联网领域的年轻创业者、专家、学者一起，探讨、推动区块链的发展和应用。我们的年轻人，尤其是年

　　轻的创业者，他们的大胆探索和勇于创新，令我感到欢欣鼓舞。

　　目前，介绍区块链应用的书籍非常多，而从理论、技术层面介绍区块链的书比较少。很高兴看到有这样一本从理论、技术层面介绍区块链的书籍出版。希望大家能耐心读读这本书，更深入地理解区块链技术，从而有助于推动区块链技术的发展和应用。

　　高卢麟博士

　　中国互联网协会副理事长

　　美国芝加哥马歇尔法学院客座教授

　　推荐序II

　　区块链（BlockChain）原本只是比特币网络的一种记账技术，近几年来却在金融、知识产权、数据交易、电子证照、慈善、新能源等领域引起了广泛的关注。为什么就突然“火”起来了？究其原因，我的理

　　解是：dìyī，区块链具有去中心化的特征，不以参与交易的任何一方为中心。去中心化可以带来效率的提升和成本的降低，直接增加了企业的利润。第二，区块链具有去信任的特征，也就是假定参与交易的任何一方都不是可信任的。我们通过记录交易的信息，而且是不可抵赖的，来迫使交易各方遵守诚信。因此也可以说，区块链技术很好地回应了目前互联网的痛点——诚信问题。第三，区块链作为互联网的一种基础设施，也可以看作是一种分布式数据库，其核心就是参与交易的多方如何达成共识。在分布式数据库中，为了处理并发事务，需要在不同的节点上维护一个全局一致的状态，传统的做法是通过两阶段锁协议来实现。

　　另一方面，通常大型应用会维护多个数据库副本，以实现数据库的恢复。在多个数据库副本之间维护一致的状态也是一个经典的难题，而解决这个难题的zuì佳算法实践正是本书中的重点内容——Paxos算法。这个算法在大数据管理时代更是大放异彩，在BigTable，Hadoop等多个大数据计算平台上得到应用。

　　目前市场上关于区块链的书籍很多，但大多偏于介绍区块链的基础知识及应用前景，纯技术的书籍相对较少。本书着眼于区块链的核心问题——拜占庭共识，针对不同的应用场景，介绍了适用的分布式共识算法。书中包含了很多算法及证明，深入剖析了共识算法的核心思想。本书详细介绍了在不同应用场景下的分布式共识算法，包括单纯宕机错误（节点只可能发生宕机，但不会恶意犯错），拜占庭式错误节点（可以认为是恶意的节点，呈现任何行为），允许消息签名，仲裁系统，弱一致条件下的共识等，并介绍了分布式存储的一些基础知识（如一致性哈希）。书中提到的很多算法，特别是PBFT，目前是区块链的重要分支——联盟链的核心算法。

　　对于从事区块链的研究者或工程技术人员来说，共识算法是需要认真弄清楚的内容。虽然存在不少开源的共识算法或区块链框架，但不同的应用对共识算法的要求是不一样的，应该根据应用的特点选择合

　　适的共识算法，甚至对已有的共识算法做必要的剪裁。要做到这一点，就必须理解基础的分布式共识算法。而这就是本书的zuì大价值。

　　本书译者之一，陈晋川博士，自2009年从香港理工大学毕业后加入中国人民大学，一直在我的研究团队里工作。在大数据、分布式数据管理等领域做出了不少优秀成果。晋川从去年开始区块链核心算法解析（金融科技丛书）下载 mobi epub pdf txt 电子书格式