web3小白入门：区块链的了解

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这篇文章主要说明区块链的一些概念

为什么要了解区块链？

Web3 是以区块链技术为核心,构建新一代的去中心化互联网组件,再基于它们来构建我们想要提供的服务、应用。

虽然在实际开发中不太可能写区块链，但是了解区块链对我们的Web3开发有一定的帮助

区块

定义：一种数据块，它采用密码学的方法将电子数据永远的记录下来，每个“区块”就是一本账本。

从上面的图可以看到，每个区块记录了position、nonce、data，然后将3个合并生成 hash。

Tips：hash存在碰撞（即不同的输入得到一样的结果），但这种概率非常的低

注意：nonce的值，是根据生成的hash是否落在指定区域来得出；只要hash值的前4位是0，即可满足。

区块链

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定义：就是一个又一个区块组成的链条；是共享的、不可篡改的账本；用于记录交易、跟踪资产和建立信任。

特性：分布式存储，点对点传输、共识机制、加密算法等。

• 区块链1.0技术 -> 比特币

• 区块链2.0技术 -> 以太坊2.0

在区块链中，第一个区块叫：创世区块

区块链的运行机制

到了区块链这里，可以看到每一个区块都有一个前指针，这个是记录前一个区块的hash。

如上图，对于第一个区块，即创世区块的上一个hash是000000....00000000。

为什么要记录上一个区块的hash值，因为这样基本能做到防篡改。如果某一个区块的hash值的被更改，那么其对应的下一个区块算的hash会不满足0000开头的条件，需要重新计算nonce，然后得出最新的hash。这样子后面所有的区块都需要重新计算nonce。

签名交易

在区块链中，如何验证一笔交易是真实的？

区块链中，用的是非对称加密（加密和解密的密钥不一样），生成签名的时候，用个人私钥生成，验证的时候是用个人的公钥验证

Gas手续费

在区块链中，区块能存储交易的空间有限。为了能让交易被写在某个区块中，需要支付手续费。手续费会根据需求变化。比如以太坊的费用会上下调节，调节的依据是有正在交易人数的量。

链的类型

公有链（Public Blockchain）：公有的区块链，读写权限对所有人开放。

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真正的完全去中心的区块链，代表：比特币块链、以太坊智能合约

用户不用注册就能匿名参与的链，无需授权就能访问网络的区块链。公链的任何区块对外公开，任何人都可以发送价值。比特币以太坊是著名公链，公链适合虚拟货币，电子商务互联网金融等领域。

公有链能够稳定运行，得益于特定的共识机制，例如比特币块链依赖工作量证明（PoW）、以太坊目前依赖权益证明（PoS）等，其中Token（代币，也有人称“通证”）能够激励所有参与节点“愿意主动合作”，共同维护链上数据的安全性。因此，公有链的运行离不开代币。

优点：

1：所有交易数据公开、透明。

虽然公有链上所有节点是匿名（更确切一点，“非实名”）加入网络，但任何节点都可以查看其他节点的账户余额以及交易活动。

2：无法篡改。

公有链是高度去中心化的分布式账本，篡改交易数据几乎不可能实现，除非篡改者控制了全网51%的算力，以及超过5亿RMB的运作资金。

缺点：

1：低吞吐量（TPS）。

高度去中心化和低吞吐量是公有链不得不面对的两难境地，例如最成熟的公有链——比特币块链——每秒只能处理7笔交易信息（按照每笔交易大小为250字节），高峰期能处理的交易笔数就更低了。

2：交易速度缓慢。

低吞吐量的必然带来缓慢的交易速度。比特币网络极度拥堵，有时一笔交易需要几天才能处理完毕，还需要缴纳几百块转账费。

私有链（Private Blockchain）：私有的区块链，读写权限对某个节点控制。

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机构内私有定制区块链，代表：蚂蚁金服

私有链的读写权限掌握在某个组织或机构手里，由该组织根据自身需求决定区块链链的公开程度；适用于数据管理、审计等金融场景，私有链的价值主要是提供安全可追溯不可篡改自动执行的运算平台，必须先注册取得许可才可以访问和使用。央行发行的数字货币就是私有链。

优点：

1：更快的交易速度、更低的交易成本链上只有少量的节点也都具有很高的信任度，并不需要每个节点来验证一个交易。因此，相比需要通过大多数节点验证的公有链，私有链的交易速度更快，交易成本也更低。

2：不容易被恶意攻击相比中心化数据库，私有链能够防止内部某个节点篡改数据。故意隐瞒或篡改数据的情况很容易被发现，发生错误时也能追踪错误来源。

3：更好地保护组织自身的隐私，交易数据不会对全网公开。

缺点：

区块链是构建社会信任的最佳解决方案，“去中心化”是区块链的核心价值。而由某个组织或机构控制的私有链与“去中心化”理念有所出入。如果过于中心化，那就跟其他中心化数据库没有太大区别。

联盟链（Consortium Blockchain）：联盟区块链，读写权限对加入联盟的节点开放。

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行业内的可监管区块链，代表：超级账本（Hyperledger）

联盟链仅限于联盟成员参与，成员参与区块链运行需要按照规则获取读写记账的权限。成员需要注册才可使用。联盟链由机构成员共同维护，提供成员管理，认证，授权，监控，审计功能。由40多家银行参与的R3区块链联盟和Linux基金会成立的超级账本项目属于联盟链构架。

联盟链适合机构间交易清算结算B2B场景，用于节省对账和清算成本，减少人为错误的发生。联盟链对安全性能要求比公链高。

联盟链是私有链的一种，只是私有程度不同，而且其权限设计要求比私有链更复杂；但联盟链比纯粹的私有链更具可信度。

在对可信度、安全性有很高要求，而对交易速度不苛求的落地场景，公有链更有发展潜力。

从本质上讲，公有、私有和联盟链并不矛盾，它们只是使用了不同的技术：

• 精心设计的公有链在防审计性方面往往更具优势，但代价是速度和吞吐量较低。这些是对交易结算（或智能合约）提供安全性保证的最佳选择。

• 私有链可以优先考虑系统的速度，因为它无需像公共区块链那样担心核心故障。理想情况下，将私有链部署在个人或组织可控且信息保密的情况下。

• 联盟链可减轻私有链中交易对手的风险（通过消除集中控制），并且较少的节点数通常可使它们能够比公共链更有效率的运行。联盟链适合于彼此之间需要相互沟通的单位组织。