前 言 由于你正在阅读本书，因此我假设你有兴趣学习更多有关在Oracle环境中使用区块链技术的知识，本书将尽力为你提供这方面的知识。本书将详细解释区块链背后的概念和术语，以及它们是如何影响Oracle开发人员和客户的。本书的几个章节研究了几个主要行业的实际用例。除了这些信息丰富的章节之外，本书还提供了在Oracle云上设置和运行私有区块链的示例。 在谈到区块链时，我们指的是一个分布式（键-值）数据库，它使一组实体能够共享一个统一的数字账本，并快速安全地进行交易，而无须通过中央机构。每个实体通过私钥控制其资产，并独立验证所有交易。区块链不会有单点故障，因此实体可以随时出现、消失或发生故障，而不会影响整个组。 在深入研究区块链之前，我们首先介绍区块链的广泛历史及其来源。 区块链的历史 2008年10月，区块链被中本聪（Satoshi Nakamoto）设想为比特币的基础技术（中本聪究竟是谁？目前仍不得而知，一般认为，中本聪是一个假名，它背后可能是一个人或一个团队）。这虽然不是第一次，但是它详细描述了加密保护数据块链的想法。在整个20世纪90年代，有多位作者出版了多本书，它们出版的时间差不多。在20世纪90年代末和2000年年初，出版了第一批书，其中谈到了去中心化的数字货币和密码保护链理论。在发明该技术之前，有两个人也是很重要的，他们就是早期致力于创造功能性电子货币的知名人物魏黛（Wei Dai）和尼克?萨博（Nick Szabo）。 然而，直到2008年，这些概念才导致第一个区块链的产生，它是在中本聪的白皮书Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronics Cash System（《比特币：点对点电子现金系统》）中完成的。该白皮书仍然可以在以下地址获得： http://www.bitcoin.org/bitcoin.pdf 该白皮书描述了最终成为区块链的基础技术背后的概念。 在该白皮书发布仅3个月后，比特币的代码于2009年1月9日以免费的开源格式发布。 比特币网络本身于2009年1月3日开始，当时中本聪使用该代码“挖掘”出第一个比特币。几天后，第一笔交易发生了。在随后的几个月中，比特币网络获得了越来越多的关注和成员，这导致了2009年10月5日的第一个官方货币汇率。那时，一个比特币（BTC）的价值约为0.76美元，这是基于一个等式计算出来的，其中包括计算机节点生成比特币所需的电费。在本书撰写期间（2018年6月7日），比特币的价值约为7693.50美元，但它的历史最高价曾经达到过19783.06美元。2010年2月6日，个人可以使用新建立的美元货币兑换系统来买卖比特币。在同一年，由于参与成员增加，市值超过了100万美元，在3年内，比特币的市值就超过了10亿美元。更详细的历史（见图P.1）可以在以下链接地址找到： http://www.historyofbitcoin.org 图P.1 比特币和区块链历史的时间表 请记住，这本书并不单纯是和比特币有关的，而是关乎它背后的技术的。如果我们按区块链发展的时间快进，那么就可以看到许多替代区块链货币的崛起。因为比特币核心代码是开源的，所以任何知识较为广博的个人都可以通过更改此代码来启动新的区块链货币。因此，你可以理解为什么会有这么多的代币，其中最引人注目的可能是莱特币（Litecoin），其官网链接地址如下： https://litecoin.org 莱特币是跟随比特币的最初加密货币之一，于2011年10月7日推出，它也是开源的。它是比特币核心代码的一个分支，这意味着它改变了当前代码（或协议），而改为采用由前谷歌员工李启威发布的规则。如果将比特币视为黄金，那么莱特币就可以被视为白银（莱特币的营销口号确实是“比特金，莱特银”），因为莱特币的整体交易量较高且价格较低。莱特币主要通过减少区块生成时间（仅需要2.5分钟而不是10分钟）、增加最大硬币数量（莱特币网络预期产出8400万个莱特币，是比特币网络发行货币量的4倍之多）和不同的哈希算法来区别于比特币。如果你还不了解这些概念，请不要担心，因为我将在接下来的章节中详细介绍这些概念。 其他值得一提的代币还包括Dash、Zcash和Ripple，它们的官网链接如下： ? https://dash.org ? https://z.cash ? https://ripple.com Dash将自己定义为更具秘密性的比特币版本，因为它通过去中心化网络进行交易而几乎无法追踪，从而提供更大的匿名性。另一方面，Zcash则声称可基于交易的选择性透明度提供安全性或隐私，方法是将发件人、收件人和金额等详细信息设为私有。所有这些加密货币都是对原始比特币核心代码的改编，或者他们采用这些代码背后的概念，并创造出一些全新的东西。Ripple在技术上是一个公共区块链，因其专注于银行而脱颖而出。这是一个有趣的例子，就好像它是一个基于公众的平台，它通过中央所有权进行私有控制，代码是封闭源代码，这使得银行能够以较低的成本实时结算跨境支付。 同样，如果我们将时间向前推进到2015年就会发现，从那时起，几家初创企业就出现了，它们研究了区块链用于不同目的的情况。其中最著名的是以太坊，它是一个开源的、基于公共区块链的分布式计算平台。以太坊的一个显著特点是智能合约，智能合约是一种（脚本）功能，旨在使用图灵完备虚拟机促进合同协议，这意味着它具有条件分支（例如，if和goto语句，或branch if zero指令）。 由于以太坊仍然是公共区块链，因此它提供了自己的加密货币“以太币”来补偿帮助在平台上执行计算的参与者。在本书第5章“区块链入门—安全、隐私和智能合约”中，我们将详细介绍这些协议。 如图P.2所示是到目前为止出现过的一些基于区块链代码的著名加密货币和平台。 图P.2 基于区块链技术的加密货币和平台 到目前为止，我们只讨论过公共区块链。2015年之后，由于众多软件可以公开运行自己的私有区块链网络，因此情况发生了变化。由于交易成本高，在交换信息时，公共区块链（如比特币和以太坊）非常糟糕，因此，人们引入了私有区块链来解决这些与成本相关的问题。此外，它们旨在通过管理区块链用户权限来提供更多隐私和开放性。 注意： 私有区块链执行以下操作： ? 确保区块链上的活动仅对选定的参与者可见。 ? 引入对权限的控制以管理允许哪些交易。 ? 在没有与工作量证明（Proof of Work，PoW）相关的成本的情况下实现交易的验证（挖掘）。 有若干个私有区块链，一些是基于云的，而另一些则是在内部部署运行的。有一些企业，例如Deloitte（德勤，世界四大会计师事务所之一）的Rubix和Eris Industries的Monax等公司，直接向企业出售私有区块链的一体化解决方案。例如，Monax为金融、保险和物流行业提供了现成可用的SDK。其他公司，如Microsoft和IBM，都在自己的云基础架构上提供区块链即服务（Blockchain as a Service，BaaS），两者都运行Hyperledger Fabric，其官网链接地址如下： https://www.hyperledger.org/ Microsoft也运行以太坊。此外，它还提供打包为Azure快速入门模板的私有区块链节点，有关详细信息，可访问以下链接： https://azure.microsoft.com/en-us/resources/templates/?term=blockchain 自2016年以来，提供开源软件以运行自己的私有区块链的供应商数量有所增加。已经提到的是Hyperledger Fabric。它是Java项目Hyperledger的一部分，该项目最初由Linux基金会于2016年年初启动。该项目提供了来自不同贡献者的多个开源区块链和工具，每一个都提供不同的机制和功能，可用的工具包括Composer（包管理）和Explorer（分析）。 Hyperledger Fabric中的区块链是为在Linux上运行而构建的，但它们也可以使用Docker在macOS和Windows上运行。有关Docker的详细信息，可访问以下链接： https://www.docker.com/ Hyperledger的强大竞争对手是MultiChain，其官网链接地址如下： https://www.multichain.com MultiChain采用桌面路由方式，即使在Windows环境中也可以在桌面上部署私有区块链。它也是开源的，允许根据自定义规范快速设计、部署和操作私有区块链。使用MultiChain，可以创建多种类型的数据流，包括键-值或身份数据库。 为了实现我们自己的区块链，本书在第8章中仔细比较了两个私有区块链，即以太坊和Hyperledger，以及它们彼此不同的原因。 很多大公司，例如Visa、美国第一资本投资国际集团、纳斯达克和飞利浦等都正在投资各种可用的区块链平台，并在日常业务中实现这些平台。图P.3显示了区块链发展历史中的一些大事件。 图P.3 区块链发展历史中的大事件 表P.1 原文、译文对照表 原 文 译 文 HISTORY OF THE BLOCKCHAIN CODE 区块链发展历史 LATE 90S/2000 First publications about Decentralized digital currency and Cryptographic chains 20世纪90年代后期—2000年 关于去中心化数字货币和加密链的首批出版物面世 NOVEMBER 2008 Unkonwn person or group publishes whitepaper that conceptualize Bitcoin, creating the first Blockchain 2008年11月 一个至今无法知晓的人或团体发布概念化比特币的白皮书，创建了第一个区块链 JANUARY 3th 2009 The “Genesis block” is “mined”, which validated the code by processing 1st collection of transactions 2009年1月3日 比特币的“创世块”被“挖掘”出来，它通过处理第一个交易集合来验证代码 JANUARY 9th 2009 Code of Bitcoin released as free available, open-source via GitHub 2009年1月9日 比特币代码通过GitHub以开源方式免费提供 OCTOBER 7th 2011 One of the initial forks of Bitcoin code, released by former Google employee, was Litecoin, which changed parts of algorithm 2011年10月7日 由前谷歌员工发布的比特币代码的最初分支之一莱特币出现，后者改变了部分算法 2013-2014 Rise of popular forks of the Blockchain code like Dash, Zcash and Ripple, where each fork has different characteristics 2013—2014 区块链代码的流行分支兴起，如Dash、Zcash和Ripple，其中每个分支具有不同的特征 JULY 30th 2015 Ethereum introduces smart contracts, which facilitates contractual agreements using a Turing-complete virtual machine 2015年7月30日 以太坊引入智能合约，使用图灵完备虚拟机促进合约的一致性 1st QUARTER OF 2016 Linux-Foundation launches the Hyperledger project, which aims to develop open Protocols and standards for creating a Blockchain 2016年第1季度 Linux基金启动了Hyperledger项目，该项目旨在开发用于创建区块链的开放协议和标准 2016-2018 Multiple Platforms offering rapid design, deployment and operation of custom private Blockchains, e.g. Multichain and Hyperledger Fabric 2016—2018 多个平台（如Multichain和Hyperledger Fabric）均可提供定制专用区块链的快速设计、部署和操作 本书内容综述 本书的目的是说明区块链的功能，并展示如何跨越Oracle Red Stack应用这些功能。本书将介绍相应的概念和技术，允许你在Oracle环境中实现自己的区块链。它不会深入讨论实现和设置你自己的私有区块链的技术细节，但它将详细阐述相关的基础知识，并且还提供了许可区块链的实现示例。该书还讨论了区块链对于5个主要行业的颠覆性影响，以及区块链如何用于这些行业项目的示例。它还将告诉你如何找到更多有关区块链的最新信息，因为单凭一本书不可能涵盖区块链背后的技术的每个方面。 本书分为以下四个部分： ? 第一部分介绍了对于使用Oracle的各个行业来说，区块链所代表的意义，并从高屋建瓴的角度，概述了本书后续内容。第一部分的章节适用于那些迫切想要了解区块链的关键概念的读者，并且他们还将了解到，区块链如何影响当前Oracle项目，以及哪些行业将从实现区块链技术中受益。 ? 第二部分详细介绍了区块链核心概念和术语。在阅读完本书第二部分的章节时，相信你将对区块链背后的技术有深入的了解。 ? 第三部分通过帮助你建立和运行自己的联盟/私有区块链，讨论了如何使用区块链作为传统跨组织（B2B）应用程序的替代品。 ? 第四部分描述了5个主要行业的用例。本部分的最后一章将讨论未来的行业方向。 以下是每个部分中每章的更详细说明。 第1部分：区块链的启示 第1章“区块链简介”，概述了使用区块链时需要了解的思想和术语，并介绍了使用区块链的常见特征。 第2章“区块链如何成为颠覆行业的技术”，概述了区块链可能对你的日常工作量和你参与的客户项目产生的影响。 第2部分：区块链核心概念和术语 第3章“区块链入门—资产、交易和哈希”，详细阐述了哈希、区块、（分布式）区块链和挖掘过程的概念。 第4章“区块链入门—区块、链和共识”，在前一章的基础上，揭示了不同类型资产的技术细节、交易如何运作，以及区块链中各实体之间达成共识的算法。 第5章“区块链入门—安全、隐私和智能合约”，证明在使用区块链时，信任是最高价值。它还讨论了如何知道区块链中的资产是安全的。除了安全性，本章还解释了区块链如何保护隐私。最后，本章介绍了条件交易的智能合约。 第6章“理解区块链的数据流”，阐述了前面几章所讨论的区块链技术是如何结合在一起的。本章通过演示交易的流程对此做了很好的说明。 第7章“公共区块链与许可区块链及其提供商”，讨论了公共区块链和私有/联盟区块链之间的确切差异。重要的是你要知道：不必自己构建区块链，因为有很多的提供商。 第3部分：实现许可区块链 第8章“以太坊与Hyperledger”，讨论了两个主要的你可以自己运行的私有区块链：以太坊和Hyperledger。本章详细介绍了这些平台之间的差异，并讨论了哪一个平台更适合实现联盟区块链。 第9章“构建下一代Oracle B2B平台”，解释了区块链的概念以及它可以替换的Oracle中间件的位置。本章提出了一个保险和索赔流程示例，并展示了如何使用区块链重建传统的跨组织应用程序以克服当前的低效率状况。 第10章“Oracle区块链云服务”，探讨了Oracle对于运行联盟区块链的答案，该区块链使用Hyperledger Fabric作为核心。本章回答了有关Oracle战略的问题以及它们在Fabric上作为云服务提供的内容。 第11章“建立许可区块链”，将指导你完成第9章“构建下一代Oracle B2B平台”中描述的实际用例的实现，建立自己的许可区块链，并提供了较为详细的步骤。现在我们应该知道Oracle区块链云服务能够实现的功能。 第12章“设计和开发第一个智能合约”，将帮助你设计和开发一个智能合约。在此过程中，我们还将建立一个开发环境。 第13章“部署和测试第一个智能合约”，使你能够在Oracle区块链云服务上部署和测试在第12章中开发的智能合约（基于第9章“构建下一代Oracle B2B平台”中描述的用例开发），并使用REST代理测试它的功能。 第14章“配置、扩展和监控网络”，通过添加外部Hyperledger Fabric参与者，有助于扩展我们在第10章“Oracle区块链云服务”中设置的区块链网络。这个新成员组织将加入现有网络并安装相同的智能合约。 第4部分：真实世界的行业案例研究 第15章“跨越金融服务行业的区块链”，探讨金融服务行业的真实用法/研究案例。我们将阐述区块链对这个行业的影响，以及哪些日常运营已经在转变。 第16章“跨越交通运输行业的区块链”，讨论了交通运输行业的实际例子，区块链的影响，以及为什么它是该行业的可行技术。我们详细解释了区块链如何改变货运/车队跟踪和国际航运（供应链）。 第17章“跨越医疗保健行业的区块链”，揭示了哪些类型的医疗保健用例在区块链上运行时效果会很好。可以考虑的类型包括安全的电子病历、药物供应链、欺诈检测和高级临床试验等。 第18章“未来的行业和技术方向”，探讨了能源和农业等其他行业的区块链的未来发展方向，以及为什么这些行业需要更长的时间才能实现转型。本章还讨论了未来10年区块链技术本身的发展。 本书编写体例 本书的编写体例值得做一番解释。我们的目标受众不仅针对开发者社区，而且也针对使用Oracle的更广泛的客户群。为了帮助做到这一点，我已经设置了一些参数来帮助你理解本书的编写方式。请注意以下事项： （1）本书分为多个部分，第一部分是区块链的概述；第二部分详细介绍了区块链核心概念和术语；第三部分讨论了如何实现一个许可区块链；第四部分提供了跨多个行业的区块链实现的实际示例。你可以根据自己的需要阅读这些部分，以便在你可用的时间内从书中获得最大价值。 （2）本书的第三部分专门适用于使用Oracle区块链云服务（OBCS）实现区块链的开发人员。在本部分中，我们将详细介绍Oracle云上区块链的设置和运行，但智能合约代码也可以部署在其他供应商上。 （3）围绕“任何事物都可以联系在一起”的合理想法来构建示例。为实现这一目标，我产生了将以前的专业工作项目作为用例来实现区块链技术的想法。 （4）努力以最佳实践而不是纯粹教条主义的方式传达这些想法和概念。 （5）尽量不要陷入可能产生的任何不必要的复杂性，以确保每个人都了解区块链中的数据流。所有这些示例都应该在你的家中或工作计算机上运行，而无须与你的互联网接入服务提供商或网络管理员谈论IP地址的问题。 （6）本书使用了全部目标受众都可以理解和使用的工具。“好”的软件和工具不一定在本书中使用。我们讨论的软件和工具都是最受欢迎和常用的软件和工具。 本书适合的读者 本书旨在适合于最广泛的读者，从业务经理到软件架构师和开发人员，都是我们的目标受众。前两章对于想要了解区块链对其业务可能产生的影响的人来说特别有用。除了一开始的概述外，本书还介绍了区块链的技术细节，例如典型区块链网络的构建模块。 我们将共同探讨在你当前的IT架构中添加区块链的影响。最后，本书面向开发人员，将在Oracle自主云服务上完成设置和运行许可区块链的过程，并通过连接到本地区块链网络进行扩展。示例实现部分主要在Oracle提供的云服务上完成，但我们开发的智能合约则可以部署在任何Hyperledger Fabric区块链网络上。 充分利用本书 本书的大部分内容都不需要任何其他前置学习条件。它已经介绍了实现你自己的区块链所需的所有内容。我尽可能利用免费的服务和工具。我将在本书中更详细地解释不同的工具和服务，下面首先介绍所需的内容。 ? 为了实现区块链智能合约，我们将使用来自Hyperledger Fabric的软件，其链接地址如下： https://www.hyperledger.org/projects/fabric ? 我们的区块链将在Oracle自主区块链云服务上运行，但你也可以使用Docker镜像在本地运行Fabric区块链。要在本地运行，你需要下载并安装一些预先要求的环境，有关详细信息，请访问以下链接： https://hyperledger-fabric.readthedocs.io/en/release-1.1/install.html ? Oracle云账户：Oracle区块链云服务的试用对于大多数事情都是足够的（只要你尝试在试用期内运行区块链即可）。 ? 我们还使用了Postman作为与区块链软件提供的API交互的工具。Postman是免费的，其下载地址如下： https://www.getpostman.com 下载示例代码文件 读者可以从www.packt.com上面下载本书的示例代码文件，具体步骤如下： （1）注册并登录www.packt.com。 （2）选择Support（支持）选项卡。 （3）单击Code Downloads＆Errata（代码下载和勘误表）。 （4）在Search（搜索）框中输入文件名称Blockchain across Oracle，然后按屏幕提示操作。 下载文件后，请确保使用最新版本解压软件解压文件夹： ? WinRAR/7-Zip（Windows系统） ? Zipeg/iZip/UnRarX（Mac系统） ? 7-Zip/PeaZip（Linux系统） 该书的代码包也已经在GitHub上托管，网址如下： https://github.com/PacktPublishing/blockchain-across-oracle 我们还提供了丰富的书籍和视频目录中的其他代码包，可从https://github.com/ PacktPublishing/上面获得。 下载彩色图像 我们还提供了一个PDF文件，其中包含本书中使用的屏幕截图/图表的彩色图像。其链接地址如下： https://www.packtpub.com/sites/default/files/downloads/9781788474290_ColorImages.pdf 本书约定 本书将可以看到许多区分不同类型信息的文本样式。以下是这些样式的一些示例以及对它们的含义的解释。 （1）CodeInText：表示文本中的代码字、数据库表名、文件夹名、文件名、文件扩展名、路径名、虚拟URL、用户输入和Twitter句柄等。以下段落就是一个示例： 如图13.13所示的屏幕截图即显示了交易调用的deploy函数的详细信息。该函数是iscc系统链代码的一部分。 （2）代码块显示如下： { "channel": "insurancechain", "chaincode": "insurancechain", "method": "setupAssets", "chaincodeVer": "v2", "args": [], "proposalWaitTime": 50000, "transactionWaitTime": 60000 } （3）如果要提示你注意代码中的特定部分，则相关的行或项目将以加粗形式表示，例如： [default] exten => s,1,Dial(Zap/1|30) exten => s,2,Voicemail(u100) exten => s,102,Voicemail(b100) exten => i,1,Voicemail(s0) （4）任何命令行输入或输出都采用如下所示的粗体代码形式： $> curl -sSL https://goo.gl/6wtTN5 | bash -s 1.1.0 $> sudo dpkg -i ~/Downloads/code_*.deb; sudo apt -f install -y （5）新术语和重要单词以粗体显示，并提供了中英文对照的形式： 该表单最重要的部分是背书策略（Endorsement Policy）。如果将其留空，则在通过排序服务将交易提供给其他对等者之前，只需要有一个成员背书该交易即可。在我们的例子中，将所有5个组织都添加到身份列表中。 （6）为方便图文对应，英文界面词汇以粗体显示，同样提供了中英文对照的形式，只不过顺序颠倒，这一次是界面词汇的中文翻译放置在括号中： 导航回到Chaincodes（链代码）页面。现在我们的通道上已经激活了该链代码，可以使用该链代码条目右侧的选项菜单升级链代码，方法是从菜单中选择Upgrade（升级）选项，如图13.14所示。 该图标旁边的文字表示警告或重要的信息。 该图标旁边的文字表示提示或技巧。

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