Preface 前言

背景与动机

具体哪一年第一次听说区块链这个词，我已经记不清了，但对当时那种新奇的感觉记忆犹新。在我每个学年开设的软件质量保证课程中，“软件新技术介绍”部分是从2017年开始引入区块链知识点的，因为有课件可查，所以我记得清楚。到2019年，随着中共中央政治局组织集体学习区块链，区块链技术的热度到达了顶峰，全国各地的各级政府都开始学习和了解这项新技术。凭着前面几年的学习和积累，在朋友和同事们的鼓励和支持下，我也应邀开始进行“区块链技术及应用”科普讲座，听众经常达300多人。

为了做好每场报告，我学习了很多相关材料，深切地感受到大家对区块链技术满怀期待，越来越觉得应该把区块链的知识系统梳理一下，形成一本讲义，并准备申请在南京大学计算机系给本科生和研究生开设一门课程。

恰逢2020年的全球新冠肺炎疫情，大家都居家办公，无人来访，我也不能访问别人，正好安心读书，安心著书立说。于是先做一本讲义，试用了三年时间，改进后再出版为教材。

其实，促成这本教材的关键是2020年年初我遇见了30年前的学长郑志强教授，他目前担任得克萨斯大学达拉斯分校Ashbel Smith讲席教授，是信息系统和金融学双聘教授，博士毕业于沃顿商学院信息系统专业，是信息系统领域国际知名学者，目前研究领域包括区块链、金融科技、智慧健康等。郑教授在区块链研究中专长于数据资产的通证化设计和管理，带领团队自主开发了多项区块链应用，包括水产品区块链溯源、数据算法交易等。他还为多家金融科技初创公司提供技术支持，包括资产通证化估值和管理、供应链金融区块链化等。他是在美国管理学院最早一批开设区块链课程的教授，从2015年开始就讲授区块链技术和应用。

我的博士生陆超逸从2017年开始，一直研究分布式系统的测试与形式化验证。2019年年初，他响应政府号召，顺应时代发展潮流，开始转战区块链系统的测试和形式化验证。他对这个领域进行了系统的调研和深入的研究，并为本书的编写做了大量的工作。

高维忠是美国甲骨文公司的资深程序员，也是我在南京大学和园的邻居，一直对区块链怀有很高的兴趣。我们晚上一起在南京大学和园西边的九乡河公园散步时，经常讨论区块链的精髓和各种应用，探索下一个区块链的杀手级应用会出现在哪里，以及区块链如何像互联网那样深刻地改变人们的生活。

内容组织

市面上关于区块链的书有不少，但缺乏把区块链核心技术、工程开发及应用系统地讲述透彻且适合于中高级层次（如研究生）学习的教材。本书首先阐述区块链在数字经济中的意义；然后从区块链基础技术入手，系统地解释了加密算法、共识、分布式计算、通证、去中心化、智能合约等核心技术在区块链中如何实现；其后分别开单章全面介绍比特币、以太坊、超级账本三个目前最通用的区块链体系，涵盖公有链、联盟链和私有链的三大体系，总结了区块链的一般技术体系，并专门介绍了公有链技术架构和BaaS；之后，介绍了区块链工程开发，包括常用的以太坊体系的Solidity和超级账本体系的Fabric，以及区块链项目开发中的软件测试方法、区块链的安全与监控；再后，结合实例介绍了各种应用场景，如溯源、存证、票据、支付、供应链金融等，并着眼于未来，探讨了区块链的一些可能应用，如通证经济、去中心化金融、数据交易等；最后，本书以讨论区块链的未来发展收尾，探讨了新兴技术（如量子计算和零知识证明）对区块链的影响，以及未来区块链如何与大数据、物联网、人工智能相结合。

致谢

本书编写过程中得到了南京大学计算机系各位老师的帮助，这里特别感谢计算机系副主任仲盛教授，以及陈力军教授、申富饶教授和柏文阳副教授等给予的鼓励和支持。感谢江苏省计算机学会金莹秘书长的大力支持。

感谢2017～2022年这6年来选修我的区块链技术与应用课程的本科生和研究生，他们为我的讲义提出了很多有价值的意见和建议。

本书的编写得到国家自然科学项目“智能软件测试的若干关键问题研究”（项目编号：62072226）的资助。区块链技术已经成为信息技术的基础，将来也是智能化软件的基础，未来要做好这个关于智能化软件测试的研究项目，深入研究区块链技术与应用是必不可少的基础。同时，我们也得到了南京大学软件新技术国家重点实验室、南京大学计算机科学与技术系、华为科技有限公司等项目和单位的支持，在此一并表示感谢。

编者于南京大学仙林校区计算机科学与技术楼

2022年5月10日