Blockchain. Przewodnik po łańcuchu bloków - od kryptografii po DeFi i NFT - ebook

Potencjał łańcucha bloków jest ogromny. W skrócie: blockchain to publiczny rejestr, który staje się ogólnoświatową, zdecentralizowaną księgą służącą do rejestrowania, inwentaryzacji i organizowania transferów wszelkiego rodzaju aktywów. Łańcuchy bloków są podstawą kryptowalut, znajdują też zastosowanie w wielu innych sektorach. Zrozumienie tej technologii jest warunkiem skorzystania ze wszystkich jej zalet.

To kolejne, uzupełnione i zaktualizowane wydanie praktycznego podręcznika dla każdego, kto chce korzystać z tej technologii w praktyce. Opisuje techniczne podstawy łańcuchów bloków, kryptografii i protokołów osiągania konsensusu, przedstawia też bardziej zaawansowane zagadnienia, jak tworzenie zdecentralizowanych aplikacji (DApp) przy użyciu inteligentnych kontraktów czy też łączenie internetu rzeczy z łańcuchami bloków, korporacyjne łańcuchy bloków i tokenizacja. Dodatkowo w książce znalazły się nowe rozdziały na temat zdecentralizowanych finansów, zdecentralizowanej tożsamości, prywatności, skalowalności i bezpieczeństwa w łańcuchach bloków, a także rozważania na temat przyszłości tej fascynującej technologii.

W trakcie lektury:

• poznasz mechanizmy działania bitcoina, Ethereum i innych łańcuchów bloków
• zrozumiesz zastosowania kryptografii w łańcuchach bloków
• poznasz algorytmy osiągania konsensusu i zasady tworzenia inteligentnych kontraktów
• nauczysz się zapewniać skalowalność, prywatność i bezpieczeństwo w łańcuchach bloków
• poznasz nowe trendy, w tym tożsamość zdecentralizowaną i suwerenną, DeFi, tokeny NFT i metaverse
• uzyskasz wgląd w przyszłość technologii łańcuchów bloków

Już dziś zacznij wdrażać technologię, o której inni dowiedzą się jutro!

O autorze

O korektorach merytorycznych

Przedmowa

Rozdział 1. ABC łańcucha bloków

• Rozwój technologii łańcucha bloków
  • Droga do dojrzałości
  • Rosnące zainteresowanie
• Systemy rozproszone
  • Twierdzenie CAP
  • Twierdzenie PACELC
• Historia łańcucha bloków
  • Bitcoin
  • Elektroniczne pieniądze
• Wprowadzenie do łańcucha bloków
  • Architektura łańcucha bloków
  • Uniwersalne elementy łańcucha bloków
  • Działanie łańcucha bloków
  • Zalety i funkcje łańcucha bloków
  • Ograniczenia technologii łańcucha bloków
• Typy łańcuchów bloków
  • Rozproszone rejestry
  • Wspólny rejestr
  • Publiczne łańcuchy bloków
  • Prywatne łańcuchy bloków
  • Częściowo prywatne łańcuchy bloków
  • Rejestr oparty na uprawnieniach
  • W pełni prywatne i zastrzeżone łańcuchy bloków
  • Łańcuchy bloków z tokenami
  • Łańcuchy bloków bez tokenów
  • Łańcuchy bloków warstwy pierwszej
  • Łańcuchy bloków warstwy drugiej
• Podsumowanie

Rozdział 2. Decentralizacja

• Wprowadzenie do decentralizacji
  • Metody decentralizacji
  • Eliminowanie pośrednictwa
  • Decentralizacja oparta na współzawodnictwie
  • Ilościowe ujęcie decentralizacji
  • Zalety decentralizacji
  • Ocena wymagań
• Decentralizacja całego ekosystemu
  • Składowanie danych
  • Komunikacja
  • Moc obliczeniowa
• Decentralizacja w praktyce
  • Inteligentne kontrakty
  • Autonomiczne agenty
  • Zdecentralizowane organizacje
  • Zdecentralizowane organizacje autonomiczne
  • Zdecentralizowane korporacje autonomiczne
  • Zdecentralizowane społeczności autonomiczne
  • Zdecentralizowane aplikacje (DApps)
  • Wymogi stawiane zdecentralizowanym aplikacjom
  • Operacje w zdecentralizowanych aplikacjach
  • Projekt zdecentralizowanej aplikacji
• Innowacyjne trendy
  • Zdecentralizowany internet
  • Web 1
  • Web 2
  • Web 3
• Podsumowanie

Rozdział 3. Kryptografia symetryczna

• Wprowadzenie do kryptografii
  • Usługi zapewniane dzięki kryptografii
• Podstawowe mechanizmy kryptograficzne
  • Podstawowe mechanizmy kryptografii bez kluczy
  • Podstawowe mechanizmy w kryptografii z kluczami symetrycznymi
• AES
  • DES
  • Działanie algorytmu AES
  • Szyfrowanie i deszyfrowanie z użyciem algorytmu AES
• Podsumowanie

Rozdział 4. Kryptografia asymetryczna

• Podstawy matematyczne
• Kryptografia asymetryczna
  • Klucze publiczny i prywatny
  • Algorytmy w kryptografii asymetrycznej
  • System IES
• Wprowadzenie do algorytmu RSA
  • Szyfrowanie i deszyfrowanie z użyciem algorytmu RSA
• Wprowadzenie do ECC
  • Matematyka wykorzystywana w ECC
  • Problem logarytmu dyskretnego w ECC
  • Generowanie kluczy za pomocą algorytmu ECC
• Podpisy cyfrowe
  • Algorytm tworzenia podpisów cyfrowych za pomocą RSA
  • Algorytm ECDSA
  • Różne typy podpisów cyfrowych
• Zagadnienia kryptograficzne i technologia łańcucha bloków
  • Szyfrowanie homomorficzne
  • Dzielenie sekretu
  • Systemy składania zobowiązań
  • Dowody ZKP
  • Schematy kodowania
  • Funkcje VRF
• Podsumowanie

Rozdział 5. Algorytmy osiągania konsensusu

• Wprowadzenie do konsensusu
  • Odporność na błędy
  • FLP
• Analizowanie i projektowanie
  • Model
  • Procesy
  • Założenia dotyczące czasu
• Klasyfikacja
• Algorytmy
  • Algorytmy CFT
  • Algorytmy BFT
• Wybór algorytmu
  • Nieodwracalność
  • Szybkość, wydajność i skalowalność
• Podsumowanie

Rozdział 6. Architektura Bitcoina

• Wprowadzenie do Bitcoina
• Klucze kryptograficzne
  • Klucze prywatne w Bitcoinie
  • Klucze publiczne w Bitcoinie
• Adresy
  • Typowe adresy Bitcoin
  • Zaawansowane adresy Bitcoin
• Transakcje
  • Transakcje coinbase
  • Cykl życia transakcji
  • Struktura danych transakcji
  • Język Script
  • Błędy związane z transakcjami
• Łańcuch bloków
  • Struktura
  • Blok początkowy
  • Bloki nieaktualne i osierocone
  • Forki
  • Cechy Bitcoina
• Górnicy
  • Dowód pracy
  • Systemy wydobywania
  • Kopalnie
• Sieć
  • Typy komunikatów
  • Oprogramowanie klienckie
  • Filtry Blooma
• Portfele
• Podsumowanie

Rozdział 7. Bitcoin w praktyce

• Bitcoin w rzeczywistym świecie
• Płatności w bitcoinach
• Innowacje w Bitcoinie
  • Dokumenty BIP
  • Zaawansowane protokoły
  • Rozszerzone protokoły oparte na Bitcoinie
  • Alternatywne kryptowaluty oparte na Bitcoinie
• Instalowanie Bitcoina
  • Typy klientów i narzędzi
  • Przygotowywanie węzła Bitcoina
  • Uruchamianie węzła w sieci testnet
  • Uruchamianie węzła w sieci regtest
• Dalsze eksperymenty z interfejsem bitcoin-cli
  • Obsługa Bitcoina za pomocą narzędzia działającego w wierszu poleceń
  • Stosowanie interfejsu JSON-RPC
  • Korzystanie z interfejsu HTTP REST
• Programowanie w świecie Bitcoina
• Podsumowanie

Rozdział 8. Inteligentne kontrakty

• Wprowadzenie do inteligentnych kontraktów
  • Definicje
  • Cechy
  • Praktyczne zastosowania
• Kontrakty ricardiańskie
• Szablony inteligentnych kontraktów
• Wyrocznie
  • Dowody generowane z wykorzystaniem oprogramowania i sieci
  • Dowody z wykorzystaniem sprzętu
  • Typy wyroczni dla łańcuchów bloków
  • Usługi wyroczni dla łańcuchów bloków
• Umieszczanie inteligentnych kontraktów w łańcuchu bloków
• The DAO
• Postępy w technologii inteligentnych kontraktów
  • Solana Sealevel
  • Digital Asset Modeling Language
• Podsumowanie

Rozdział 9. Architektura Ethereum

• Wprowadzenie do Ethereum
• Kryptowaluta
• Klucze i adresy
• Konta
• Transakcje i komunikaty
  • Drzewa MPT
  • Komponenty transakcji
  • Format RLP
  • Paliwo
  • Typy transakcji
  • Komunikaty
  • Sprawdzanie poprawności i wykonywanie transakcji
  • Stan i składowanie w łańcuchu bloków Ethereum
• Maszyna EVM w Ethereum
  • Środowisko uruchomieniowe
  • Stan maszyny
• Bloki i łańcuchy bloków
  • Blok początkowy
  • Sprawdzanie poprawności, finalizowanie i przetwarzanie bloków
  • Mechanizm zmiany trudności wydobywania bloku
• Węzły i górnicy
  • Mechanizm osiągania konsensusu
  • Forki w łańcuchu bloków
• Sieć Ethereum
  • Mainnet
  • Sieci testowe
  • Sieci prywatne
• Prekompilowane inteligentne kontrakty
  • Języki programowania
• Portfele i oprogramowanie klienckie
  • Portfele
  • Geth
  • Uproszczone klienty
• Protokoły pomocnicze
  • Whisper
  • Swarm
• Podsumowanie

Rozdział 10. Ethereum w praktyce

• Płatności w Ethereum
• Innowacje w Ethereum
  • Bomba trudności
  • EIP 1559
  • The Merge i nadchodzące aktualizacje
• Programowanie z użyciem klienta Geth
  • Instalowanie i konfigurowanie klienta Geth
  • Tworzenie nowego konta za pomocą klienta Geth
  • Kierowanie zapytań do łańcucha bloków za pomocą klienta Geth
• Konfigurowanie środowiska programistycznego
  • Łączenie się z sieciami testowymi
  • Tworzenie sieci prywatnej
• Wprowadzenie do środowiska IDE Remix
• Komunikowanie się z łańcuchem bloków Ethereum za pomocą narzędzia MetaMask
  • Instalowanie narzędzia MetaMask
  • Tworzenie i zasilanie konta za pomocą narzędzia MetaMask
  • Stosowanie narzędzia MetaMask i środowiska IDE Remix do umieszczania inteligentnego kontraktu w łańcuchu
• Podsumowanie

Rozdział 11. Narzędzia, języki i platformy dla programistów Ethereum

• Języki
• Kompilator języka Solidity
  • Instalowanie kompilatora solc
  • Eksperymentowanie z kompilatorem solc
• Narzędzia, biblioteki i platformy
  • Node.js
  • Ganache
  • Truffle
  • Drizzle
  • Inne narzędzia
• Pisanie i dodawanie kontraktów
  • Pisanie inteligentnych kontraktów
  • Testowanie inteligentnych kontraktów
  • Dodawanie inteligentnych kontraktów
• Język Solidity
  • Funkcje
  • Zmienne
  • Typy danych
  • Struktury sterujące
  • Zdarzenia
  • Dziedziczenie
  • Biblioteki
  • Obsługa błędów
• Podsumowanie

Rozdział 12. Programowanie w Ethereum z użyciem biblioteki Web3

• Interakcja z kontraktami za pomocą interfejsu Web3 i klienta Geth
  • Dodawanie kontraktów
  • Stosowanie kompilatora solc do generowania interfejsu ABI i kodu
  • Kierowanie zapytań do kontraktów za pomocą klienta Geth
  • Interakcje z klientem Geth za pomocą żądań POST
• Interakcja z kontraktami za pomocą frontendów
  • Instalowanie javascriptowej biblioteki web3.js
  • Tworzenie obiektu web3
  • Tworzenie javascriptowego pliku app.js
  • Tworzenie strony internetowej używanej jako frontend
  • Wywoływanie funkcji kontraktu
  • Tworzenie strony internetowej używanej jako frontend
• Dodawanie kontraktów i komunikowanie się z nimi za pomocą platformy Truffle
  • Instalowanie i inicjalizowanie platformy Truffle
  • Kompilowanie, testowanie i przenoszenie kontraktów za pomocą platformy Truffle
  • Interakcja z kontraktem
  • Używanie platformy Truffle do testowania i dodawania inteligentnych kontraktów
  • Umieszczanie danych w zdecentralizowanym magazynie w systemie IPFS
• Podsumowanie

Rozdział 13. The Merge i późniejsze aktualizacje

• Wprowadzenie
• Ethereum po aktualizacji The Merge
  • Beacon Chain
  • Interfejs P2P (sieci)
• The Merge
• Sharding
• Plan przyszłych prac nad Ethereum
• Podsumowanie

Rozdział 14. Hyperledger

• Projekty w ramach programu Hyperledger
  • Rejestry rozproszone
  • Biblioteki
  • Narzędzia
  • Projekty specyficzne dla dziedziny
• Architektura wzorcowa w programie Hyperledger
  • Cele projektowe związane z platformą Hyperledger
• Hyperledger Fabric
  • Najważniejsze zagadnienia
  • Komponenty
  • Aplikacje
  • Mechanizm osiągania konsensusu
  • Cykl życia transakcji
• Fabric 2.0
  • Nowy sposób zarządzania cyklem życia kontraktów chaincode
  • Nowe wzorce stosowania kontraktów chaincode
• Podsumowanie

Rozdział 15. Tokenizacja

• Tokenizacja w łańcuchu bloków
  • Zalety tokenizacji
  • Wady tokenizacji
• Rodzaje tokenów
  • Tokeny wymienialne
  • Tokeny niewymienialne
  • Stabilne tokeny
  • Tokeny inwestycyjne
• Proces tokenizacji
• Oferty tokenów
  • Pierwsza oferta tokenów
  • Oferty STO
  • Oferty IEO
  • Oferty ETO
  • Oferty DAICO
  • Inne oferty tokenów
• Standardy związane z tokenami
  • ERC-20
  • ERC-223
  • ERC-777
  • ERC-721
  • ERC-884
  • ERC-1400
  • ERC-1404
  • ERC-1155
  • ERC-4626
• Tworzenie tokenów ERC-20
  • Tworzenie kontraktu w języku Solidity
  • Dodawanie kontraktu za pomocą maszyny wirtualnej JavaScriptu w środowisku Remix
  • Dodawanie tokenów w narzędziu MetaMask
• Nowe koncepcje
  • Tokenomia (ekonomia tokenów)
  • Inżynieria tokenów
  • Taksonomia tokenów
• Podsumowanie

Rozdział 16. Korporacyjne łańcuchy bloków

• Rozwiązania korporacyjne a łańcuch bloków
  • Czynniki wpływające na powodzenie
  • Czynniki ograniczające
• Wymagania
  • Prywatność
  • Wydajność
  • Zarządzanie dostępem
  • Dodatkowe wymagania
• Łańcuchy korporacyjne a łańcuchy publiczne
• Architektura korporacyjnego łańcucha bloków
• Projektowanie rozwiązań opartych na korporacyjnym łańcuchu bloków
  • TOGAF
  • Metoda rozwoju architektury
  • Łańcuch bloków w chmurze
• Obecnie dostępne korporacyjne łańcuchy bloków
• Wyzwania związane z korporacyjnymi łańcuchami bloków
  • Interoperacyjność
  • Brak standaryzacji
  • Zgodność z przepisami
  • Wyzwania biznesowe
• Łańcuch VMBC
  • Komponenty
  • Protokół osiągania konsensusu
  • Architektura
  • VMBC for Ethereum
• Quorum
  • Architektura
  • Kryptografia
  • Prywatność
  • Kontrola dostępu oparta na uprawnieniach
  • Wydajność
  • Wymienne algorytmy osiągania konsensusu
• Konfigurowanie sieci z algorytmem IBFT
  • Instalowanie i uruchamianie narzędzia Quorum Wizard
  • Przeprowadzanie transakcji prywatnej
  • Dołączanie klienta Geth do węzłów
  • Wyświetlanie transakcji w narzędziu Cakeshop
  • Dalsze sprawdzanie w kliencie Geth
• Inne projekty na platformie Quorum
  • Wtyczka dla środowiska Remix
  • Architektura oparta na wtyczkach
• Podsumowanie

Rozdział 17. Skalowalność

• Czym jest skalowalność?
  • Trylemat łańcuchów bloków
  • Metody zwiększania skalowalności
  • Rollupy
• Podsumowanie

Rozdział 18. Prywatność

• Prywatność
  • Anonimowość
  • Poufność
• Techniki osiągania prywatności
  • Warstwa 0.
  • Prywatność oparta na dowodach ZK
  • Przykład
• Podsumowanie

Rozdział 19. Bezpieczeństwo w łańcuchach bloków

• Bezpieczeństwo
• Warstwy i ataki w łańcuchach bloków
  • Warstwa sprzętu
  • Warstwa sieci
  • Warstwa łańcucha bloków
  • Warstwa aplikacji łańcucha bloków
  • Warstwa interfejsu
• Ataki na łańcuchy bloków warstwy 2.
  • Warstwa kryptografii
• Narzędzia i mechanizmy do analizy zabezpieczeń
  • Formalna weryfikacja
  • Bezpieczeństwo inteligentnych kontraktów
  • Solgraph
• Modelowanie zagrożeń
• Regulacje i zgodność z przepisami
• Podsumowanie

Rozdział 20. Zdecentralizowana tożsamość

• Tożsamość
• Tożsamość cyfrowa
• Tożsamość w Ethereum
• Tożsamość w świecie Web3, DeFi i metawersum
• Projekty łańcuchów bloków specyficznych dla tożsamości suwerennej
  • Hyperledger Indy, Aries, Ursa i AnonCreds
  • Inne projekty
  • Inne inicjatywy
• Wyzwania
• Podsumowanie

Rozdział 21. Zdecentralizowane finanse

• Wprowadzenie
• Rynki finansowe
  • Handel
  • Giełdy
• Zastosowania łańcucha bloków w finansach
  • Ubezpieczenia
  • Rozliczenia potransakcyjne
  • Zapobieganie przestępstwom finansowym
  • Płatności
• Zdecentralizowane finanse
  • Cechy rozwiązań z obszaru DeFi
  • Warstwy w DeFi
  • Podstawowe elementy ekosystemu DeFi
  • Usługi DeFi
  • Zalety DeFi
  • Uniswap
  • Wymiana tokenów
  • Pula płynności na giełdzie Uniswap
• Podsumowanie

Rozdział 22. Zastosowania i przyszłość łańcuchów bloków

• Zastosowania
  • Internet rzeczy
• Architektura internetu rzeczy
  • Warstwa obiektów fizycznych
  • Warstwa urządzeń
  • Warstwa sieci
  • Warstwa zarządzania
  • Warstwa aplikacji
  • Korzyści z łączenia internetu rzeczy z łańcuchem bloków
• Implementowanie internetu rzeczy opartego na łańcuchach bloków w praktyce
  • Konfigurowanie Raspberry Pi
  • Konfigurowanie pierwszego węzła
  • Konfigurowanie węzła w Raspberry Pi
  • Instalowanie Node.js
  • Budowanie obwodu elektronicznego
  • Tworzenie i uruchamianie kontraktu w języku Solidity
• Administracja publiczna
  • Kontrola graniczna
  • Wybory
  • Identyfikacja obywateli
• Opieka zdrowotna
• Media
• Łańcuchy bloków a sztuczna inteligencja
• Wybrane nowe trendy
• Wybrane wyzwania
• Podsumowanie

Rozdział 23. Inne rozwiązania z obszaru łańcuchów bloków

• Wprowadzenie
• Kadena
  • Pact
• EOS
  • Zasoby
  • Komponenty
  • Programowanie w łańcuchu bloków EOS
• Tezos
  • Architektura
  • Sieć
  • Klient
  • Węzeł
  • Jednostka zatwierdzająca
  • "Piekarz"
  • Oskarżyciel
  • Konta
  • Tworzenie kontraktów
  • Portfele
• Ripple
  • Transakcje
  • Interledger
• Stellar
  • Protokół osiągania konsensusu w systemie Stellar
  • Rootstock
• Solana
  • Dowód historii
• Projekty łańcuchów bloków dla warstwy przechowywania
  • Storj
  • MaidSafe
• Inne platformy
  • MultiChain
  • Tendermint
• Podsumowanie