Книга Біткойн користувачам та програмістам. Освоюємо Біткойн. Програмування відкритого блокчейну. майнінг

Книга Біткойн користувачам та програмістам. Освоюємо Біткойн. Програмування відкритого блокчейну.

Формат А5, чорно-біла, російська, м'яка обкладинка. 384 сторінки

Книга включає докладне введення в найвідомішу
криптовалюту - біткойн, а також в технологію блокчейн, що лежить в її основі.
Наведено опис технічних основ біткойну та інших валют, опис децентралізованої мережі Біткойн, пірингової архітектури, життєвого циклу транзакцій та принципів забезпечення безпеки. Показано методики розробки блокчейн-додатків із численними прикладами коду. Книга буде цікава розробникам, інженерам, архітекторам програмних та інших систем, а також усім, хто хоче глибше дізнатися про криптовалюти та блокчейн-технології.

Глава 1. Введение...............................................................................................28
История Биткойна.................................................................................................31
Приступая к работе................................................................................................32
Выбор биткойн-кошелька.................................................................................32
Быстрый старт....................................................................................................35
Коды восстановления........................................................................................35
Биткойн-адреса.................................................................................................36
Получение биткойнов.......................................................................................37
Получение вашего первого биткойна..............................................................37
Определение актуальной цены биткойна.......................................................38
Отправка и получение биткойнов....................................................................39
Глава 2. Как устроен Биткойн..........................................................................42
Общие сведения о Биткойне.................................................................................42
Покупка в интернет-магазине..............................................................................43
Транзакции биткойна...........................................................................................44
Входные и выходные данные транзакций.......................................................45
Цепочки транзакций.........................................................................................45
Выдача сдачи.....................................................................................................46
Выбор номинала монет.....................................................................................47
Типичные формы транзакций..........................................................................47
Построение транзакции........................................................................................48
Получение правильных входных данных........................................................49
Создание выходов.............................................................................................49
Добавление транзакции в блокчейн................................................................50
Майнинг биткойнов..............................................................................................51
Расходование транзакции.....................................................................................54
Глава 3. Bitcoin Core: эталонная реализация..............................................56
От Биткойна к Bitcoin Core....................................................................................56
Среда разработки Биткойна.................................................................................58
Компиляция Bitcoin Core из исходного кода.......................................................58
Содержание  7
Выбор версии Bitcoin Core................................................................................59
Настройка сборки Bitcoin Core..........................................................................60
Сборка исполняемых файлов Bitcoin Core.......................................................62
Запуск узла Bitcoin Core........................................................................................63
Настройка узла Bitcoin Core..................................................................................64
API Bitcoin Core......................................................................................................68
Сбор информации о состоянии Bitcoin Core....................................................69
Исследование и декодирование транзакций...................................................70
Изучение блоков................................................................................................72
Использование программного интерфейса Bitcoin Core................................73
Альтернативные клиенты, библиотеки и инструментарии...............................76
C/C++...................................................................................................................77
JavaScript............................................................................................................77
Java......................................................................................................................77
Python.....................................................................................................................77
Go........................................................................................................................77
Rust.....................................................................................................................77
Scala....................................................................................................................77
C#........................................................................................................................78
Глава 4. Ключи и адреса...................................................................................79
Криптография с открытым ключом.....................................................................80
Секретные ключи..............................................................................................81
Объяснение криптографии на эллиптических кривых..................................82
Открытые ключи...............................................................................................85
Скрипты выхода и входа.......................................................................................86
IP-адреса: исходный адрес для Биткойна (P2PK)................................................87
Устаревшие адреса для P2PKH..............................................................................88
Кодирование Base58check.....................................................................................91
Сжатые открытые ключи......................................................................................93
Устаревший скрипт Pay to Script Hash (P2SH)......................................................96
Адреса Bech32........................................................................................................98
Проблемы с адресами Bech32.........................................................................101
Bech32m............................................................................................................101
Форматы секретных ключей...........................................................................105
Сжатые секретные ключи...............................................................................106
Расширенные ключи и адреса............................................................................107
Престижные адреса.........................................................................................107
Генерация престижных адресов.....................................................................108
Бумажные кошельки.......................................................................................110
Глава 5. Восстановление кошелька.............................................................112
Независимая генерация ключей........................................................................112
Детерминированная генерация ключей........................................................113
8  Содержание
Деривация открытого дочернего ключа........................................................114
Иерархическая детерминированная (HD) генерация ключей (BIP32).........116
Seed-числа и коды восстановления................................................................117
Сохранение данных, не связанных с ключами..............................................121
Резервное копирование путей извлечения ключей......................................122
Подробнее о технологическом стеке кошелька.................................................124
Коды восстановления BIP39............................................................................125
Создание HD-кошелька из seed-числа...........................................................130
Использование расширенного открытого ключа в интернет-магазине.....136
Глава 6. Транзакции.........................................................................................142
Сериализованная транзакция Биткойна...........................................................142
Версия...................................................................................................................144
Расширенные маркер и флаг..........................................................................145
Входы....................................................................................................................145
Длина списка входных данных транзакции..................................................145
Поле Outpoint...................................................................................................147
Поле Input Script..............................................................................................149
Поле Sequence..................................................................................................149
Выходы.................................................................................................................153
Количество выходов........................................................................................153
Сумма...............................................................................................................153
Скрипты выхода..............................................................................................155
Структура свидетеля.......................................................................................156
Циклические зависимости..............................................................................157
Изменение транзакций третьей стороной....................................................157
Изменение транзакций второй стороной......................................................158
Сегрегированный свидетель (Segregated Witness)........................................159
Сериализация структуры свидетеля..............................................................161
Время блокировки...............................................................................................161
Транзакции coinbase............................................................................................162
Объем данных транзакции: weight и vbyte........................................................163
Унаследованная сериализация...........................................................................164
Глава 7. Авторизация и аутентификация....................................................166
Скрипты транзакций и язык скриптов..............................................................166
Неполнота по Тьюрингу..................................................................................167
Верификация без сохранения состояния.......................................................167
Структура скриптов.........................................................................................167
Скрипт Pay to Public Key Hash (P2PKH)..........................................................171
Скриптовые мультиподписи..............................................................................172
Нестандартное выполнение CHECKMULTISIG...............................................174
Скрипт Pay to Script Hash (P2SH)........................................................................176
Адреса P2SH.....................................................................................................178
Содержание  9
Преимущества P2SH........................................................................................178
Скрипт погашения и проверка корректности...............................................178
Выход записи данных (OP_RETURN)..................................................................179
Ограничения времени блокировки транзакций...........................................180
Проверка времени блокировки (OP_CLTV)....................................................181
Относительные блокировки по времени.......................................................183
Относительные блокировки по времени с OP_CSV......................................183
Скрипты с контролем потока (условные предложения)...................................184
Условные предложения с оператором VERIFY..............................................185
Использование управления потоком в скриптах..........................................186
Пример сложного скрипта..................................................................................187
Примеры выхода сегрегированного свидетеля и транзакций.....................189
Обновление до Segregated Witness.................................................................192
Деревья альтернативных скриптов (Merklized Alternative Script Trees,
MAST)....................................................................................................................194
Платеж Pay to Contract (P2C)...............................................................................198
Мультиподписи без скриптов и подписи с порогом.........................................199
Главный корень (Taproot) ...................................................................................200
Tapscript................................................................................................................203
Глава 8. Цифровые подписи..........................................................................204
Принцип работы цифровых подписей...............................................................204
Создание цифровой подписи.........................................................................205
Верификация подписи....................................................................................205
Типы хеширования подписи (SIGHASH)........................................................205
Подписи Шнорра.................................................................................................208
Сериализация подписей Шнорра...................................................................214
Мультиподписи без скриптов на основе алгоритма Шнорра.......................214
Пороговые подписи без скриптов на основе алгоритма Шнорра................216
Подписи ECDSA....................................................................................................219
Алгоритм ECDSA..................................................................................................220
Сериализация подписей ECDSA (DER)...........................................................220
Важность случайности в подписях.....................................................................221
Новый алгоритм подписи Segregated Witness...................................................222
Глава 9. Комиссия за транзакцию................................................................223
Кто платит комиссию за транзакцию?...............................................................224
Комиссии и ставки комиссий.............................................................................225
Оценка приемлемых ставок комиссии..............................................................225
Повышение комиссии Replace By Fee (RBF).......................................................226
Повышение комиссии Child Pays for Parent (CPFP)...........................................229
Пакетная пересылка............................................................................................230
Закрепление транзакций....................................................................................231
Исключение для CPFP и якорные выходы.........................................................233
10  Содержание
Добавление комиссии в транзакции..................................................................234
Блокировка по времени для защиты от перехвата комиссии..........................235
Глава 10. Сеть Биткойн....................................................................................236
Типы и роли узлов...............................................................................................237
Сеть ......................................................................................................................237
Компактная передача блоков.............................................................................237
Частные сети для передачи блоков....................................................................240
Обнаружение сети...............................................................................................241
Полные узлы........................................................................................................245
Обмен «запасами»...............................................................................................246
Облегченные клиенты.........................................................................................247
Фильтры Блума....................................................................................................249
Принцип работы фильтров Блума..................................................................250
Использование фильтров Блума облегченными клиентами.......................253
Компактные фильтры блоков.............................................................................255
Кодированные множества Голомба–Райса (GCS)..........................................256
Какие данные включать в фильтр блоков......................................................257
Загрузка фильтров блоков от нескольких пиров...........................................258
Экономия трафика за счет кодирования с потерями...................................259
Использование компактных фильтров блоков.............................................260
Облегченные клиенты и конфиденциальность................................................260
Соединения с шифрованием и аутентификацией............................................261
Мемпулы и орфанные пулы................................................................................261
Глава 11. Блокчейн...........................................................................................263
Структура блока...................................................................................................264
Заголовок блока...................................................................................................265
Идентификаторы блока: хеш заголовка блока и высота блока........................265
Блок генезиса.......................................................................................................266
Взаимосвязь блоков в блокчейне.......................................................................267
Деревья Меркла...................................................................................................268
Деревья Меркла и облегченные клиенты..........................................................273
Тестовые блокчейны Биткойна...........................................................................273
Testnet: площадка для тестирования Биткойна............................................274
Signet: доказательство полномочий сети testnet..........................................275
Regtest: локальный блокчейн.........................................................................277
Использование тестовых блокчейнов для разработки.....................................278
Глава 12. Майнинг и консенсус.....................................................................280
Экономика Биткойна и создание денежных средств........................................282
Децентрализованный консенсус........................................................................284
Независимая верификация транзакций............................................................285
Узлы майнинга.....................................................................................................286
Содержание  11
Транзакция Coinbase.......................................................................................287
Вознаграждение и комиссии coinbase...........................................................287
Структура транзакции coinbase......................................................................288
Данные coinbase...............................................................................................289
Построение заголовка блока...............................................................................289
Майнинг блока.....................................................................................................291
Алгоритм доказательства работы..................................................................291
Отображение цели...........................................................................................293
Ретаргетинг для корректировки сложности..................................................294
Медианное время прошедшего периода (MTP).................................................296
Успешный майнинг блока...................................................................................297
Проверка нового блока........................................................................................298
Сборка и выбор цепочек блоков.........................................................................299
Майнинг и лотерея хешей...................................................................................300
Решение проблемы дополнительного нонса.................................................300
Пулы майнинга................................................................................................301
Атаки на хешрейт................................................................................................305
Изменение правил консенсуса...........................................................................307
Хард-форки......................................................................................................308
Софт-форки......................................................................................................311
Разработка ПО для консенсуса.......................................................................318
Глава 13. Безопасность Биткойна................................................................319
Принципы безопасности.....................................................................................319
Безопасная разработка систем Биткойн........................................................320
Корень доверия................................................................................................321
Лучшие практики безопасности для пользователей........................................322
Физическое хранение биткойнов...................................................................323
Аппаратные устройства подписи...................................................................323
Безопасность вашего доступа.........................................................................323
Диверсификация рисков.................................................................................324
Мультиподпись и управление........................................................................324
Жизнестойкость...............................................................................................324
Глава 14. Приложения второго уровня.......................................................326
Строительные блоки (примитивы)....................................................................326
Приложения из строительных блоков................................................................328
Цветные (окрашенные) монеты.........................................................................329
Одноразовые пломбы......................................................................................330
Платеж по контракту (P2C).............................................................................330
Проверка на стороне клиента.........................................................................331
Протокол RGB...................................................................................................332
Протокол Taproot Assets..................................................................................332
Каналы платежей и каналы состояний..............................................................333
12  Содержание
Каналы состояния – основные принципы и терминология.........................334
Пример простого платежного канала............................................................335
Создание бездоверительных каналов............................................................338
Асимметричные отзывные обязательства.....................................................342
Контракты с хеш-таймером (HTLC)...............................................................346
Маршрутизированные платежные каналы (Lightning Network)......................347
Базовый пример Lightning Network...............................................................347
Транспорт и маршрутизация в Lightning Network........................................350
Преимущества Lightning Network...................................................................352
Приложение А. Техническое описание Биткойна от Сатоши
Накамото ...........................................................................................................354
Биткойн – одноранговая система электронных денег......................................354
Введение...........................................................................................................355
Транзакции......................................................................................................355
Сервер временных меток................................................................................356
Доказательство работы...................................................................................357
Сеть...................................................................................................................358
Стимулирование..............................................................................................358
Использование дискового пространства.......................................................359
Упрощенная верификация платежей.............................................................360
Объединение и разделение стоимости..........................................................360
Конфиденциальность......................................................................................361
Вычисления......................................................................................................362
Заключение......................................................................................................364
Список литературы..........................................................................................365
Лицензия..............................................................................................................365
Приложение В. Ошибки в техническом описании Биткойна................367
Аннотация............................................................................................................367
Транзакции..........................................................................................................368
Доказательство работы.......................................................................................369
Использование дискового пространства...........................................................370
Упрощенная верификация платежей.................................................................370
Конфиденциальность..........................................................................................370
Вычисления..........................................................................................................371
Приложение С. Предложения по улучшению Биткойна........................372
Предметный указатель...................................................................................377