Preface 前言

背景與動機

具體哪一年第一次聽說區塊鏈這個詞，我已經記不清了，但對當時那種新奇的感覺記憶猶新。在我每個學年開設的軟件質量保證課程中，“軟件新技術介紹”部分是從2017年開始引入區塊鏈知識點的，因為有課件可查，所以我記得清楚。到2019年，隨著中共中央政治局組織集體學習區塊鏈，區塊鏈技術的熱度到達了頂峰，全國各地的各級政府都開始學習和了解這項新技術。憑著前面幾年的學習和積累，在朋友和同事們的鼓勵和支持下，我也應邀開始進行“區塊鏈技術及應用”科普講座，聽眾經常達300多人。

為了做好每場報告，我學習了很多相關材料，深切地感受到大家對區塊鏈技術滿懷期待，越來越覺得應該把區塊鏈的知識系統梳理一下，形成一本講義，并準備申請在南京大學計算機系給本科生和研究生開設一門課程。

恰逢2020年的全球新冠肺炎疫情，大家都居家辦公，無人來訪，我也不能訪問別人，正好安心讀書，安心著書立說。于是先做一本講義，試用了三年時間，改進后再出版為教材。

其實，促成這本教材的關鍵是2020年年初我遇見了30年前的學長鄭志強教授，他目前擔任得克薩斯大學達拉斯分校Ashbel Smith講席教授，是信息系統和金融學雙聘教授，博士畢業于沃頓商學院信息系統專業，是信息系統領域國際知名學者，目前研究領域包括區塊鏈、金融科技、智慧健康等。鄭教授在區塊鏈研究中專長于數據資產的通證化設計和管理，帶領團隊自主開發了多項區塊鏈應用，包括水產品區塊鏈溯源、數據算法交易等。他還為多家金融科技初創公司提供技術支持，包括資產通證化估值和管理、供應鏈金融區塊鏈化等。他是在美國管理學院最早一批開設區塊鏈課程的教授，從2015年開始就講授區塊鏈技術和應用。

我的博士生陸超逸從2017年開始，一直研究分布式系統的測試與形式化驗證。2019年年初，他響應政府號召，順應時代發展潮流，開始轉戰區塊鏈系統的測試和形式化驗證。他對這個領域進行了系統的調研和深入的研究，并為本書的編寫做了大量的工作。

高維忠是美國甲骨文公司的資深程序員，也是我在南京大學和園的鄰居，一直對區塊鏈懷有很高的興趣。我們晚上一起在南京大學和園西邊的九鄉河公園散步時，經常討論區塊鏈的精髓和各種應用，探索下一個區塊鏈的殺手級應用會出現在哪里，以及區塊鏈如何像互聯網那樣深刻地改變人們的生活。

內容組織

市面上關于區塊鏈的書有不少，但缺乏把區塊鏈核心技術、工程開發及應用系統地講述透徹且適合于中高級層次（如研究生）學習的教材。本書首先闡述區塊鏈在數字經濟中的意義；然后從區塊鏈基礎技術入手，系統地解釋了加密算法、共識、分布式計算、通證、去中心化、智能合約等核心技術在區塊鏈中如何實現；其后分別開單章全面介紹比特幣、以太坊、超級賬本三個目前最通用的區塊鏈體系，涵蓋公有鏈、聯盟鏈和私有鏈的三大體系，總結了區塊鏈的一般技術體系，并專門介紹了公有鏈技術架構和BaaS；之后，介紹了區塊鏈工程開發，包括常用的以太坊體系的Solidity和超級賬本體系的Fabric，以及區塊鏈項目開發中的軟件測試方法、區塊鏈的安全與監控；再后，結合實例介紹了各種應用場景，如溯源、存證、票據、支付、供應鏈金融等，并著眼于未來，探討了區塊鏈的一些可能應用，如通證經濟、去中心化金融、數據交易等；最后，本書以討論區塊鏈的未來發展收尾，探討了新興技術（如量子計算和零知識證明）對區塊鏈的影響，以及未來區塊鏈如何與大數據、物聯網、人工智能相結合。

致謝

本書編寫過程中得到了南京大學計算機系各位老師的幫助，這里特別感謝計算機系副主任仲盛教授，以及陳力軍教授、申富饒教授和柏文陽副教授等給予的鼓勵和支持。感謝江蘇省計算機學會金瑩秘書長的大力支持。

感謝2017～2022年這6年來選修我的區塊鏈技術與應用課程的本科生和研究生，他們為我的講義提出了很多有價值的意見和建議。

本書的編寫得到國家自然科學項目“智能軟件測試的若干關鍵問題研究”（項目編號：62072226）的資助。區塊鏈技術已經成為信息技術的基礎，將來也是智能化軟件的基礎，未來要做好這個關于智能化軟件測試的研究項目，深入研究區塊鏈技術與應用是必不可少的基礎。同時，我們也得到了南京大學軟件新技術國家重點實驗室、南京大學計算機科學與技術系、華為科技有限公司等項目和單位的支持，在此一并表示感謝。

編者于南京大學仙林校區計算機科學與技術樓

2022年5月10日