区块链基础（上）

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职场进阶: https://dukeweb3.com

讲师介绍

资深web3开发者，前bybit交易所defi团队Tech Lead，MoleDAO技术顾问，国内第一批区块链布道者，专注海外defi,dex,AA钱包等业务方向。

学习收获

  • 区块链入门基础知识：区块链、比特币、以太坊、Hash算法、加密算法、共识机制
  • 钱包相关知识：私钥、地址、钱包分类、cex与dex、钱包未来趋势
  • 智能合约知识：合约简介、部署合约、与合约交互

学习路径

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一、区块链概述

1. 区块链

什么是区块链？这本是一个笼统的概念，网上描述的天花乱坠，我这里将其简化为几个小概念，消化了就入门了：

  1. 交易：在区块链世界里面，我们把所有的交互行为（买东西、投票、转账）统称为一个交易（Transaction，简写为Tx）
  2. 区块：在一个特定的时间段内（如10分钟）会产生N笔交易，我们把这些交易打包到一起之后，称之为区块（Block）
  3. 区块链：在更长的一段时间内（如60分钟）会产生很多区块，我们这些区块（Block）以特定的规则链接🔗到一起之后，就称之为区块链（Blockchain）

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快速记忆：

  • 交易：需要存储的用户信息 （一封信）
  • 区块：对多个交易打包（一个盒子，里面装了一沓信）
  • 区块链：对多个盒子按照序号关联起来（关联意味着记账）
  • 共识机制：竞争规则（谁来记账）
  • 哈希算法：每个盒子序号的生成以来的算法

哈希算法

hash就是内容的指纹，与内容一一对应，在线演示，hash在区块链中的用途：

  • 将区块前后链接起来
  • 将私钥和地址链接起来：私钥-> 公钥-> 地址
  • 私钥签名
  • 快速校验交易有效性

Hash算法的特点：

  • 唯一性（你的指纹不会变化）
  • 抗碰撞性（没有人和你撞指纹）
  • 不可逆性（通过指纹无法还原你这个人）

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传统记账方式

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区块链记账方式

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记账方式对比

对比项 传统记账 比特币记账
交易记录存储位置 账单 区块
周期 记账 写满了翻⻚(无论时间多久) 10分钟翻⻚(无论交易多少)，==地铁==
记账人 老会计 比特币客户端节点
奖励 死工资 记账奖励+手续费
记账成本 鸵⻦蓝黑墨水 非常耗电/ 设备损耗
账本数量 1 所有节点人手一份

区块链记账完整过程

  • 交易签名（第二节会讲细节）

  • P2P网络（Peer-To-Peer）

  • 矿工、挖矿、算力

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对于一个特定的区块链项目，其区块的产生、链接、同步方式、同步时间等是有特定的规则的，大体上可以用下面这张图来描述。

  • 第一步：由用户自己创建交易（转账等），私钥签名
  • 第二步：由矿工校验交易，打包到本地交易池，并广播改交易
  • 第三步：下一个记账周期开始时，开始进行挖矿竞争
  • 第四步：矿工A挖矿成功，全网广播
  • 第五步：多个矿工对挖矿交易进行确认无误
  • 第六步：矿工A获得挖矿奖励，全网同步账本，重复第一步

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出块逻辑：

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2. 比特币

还是要说说比特币，它诞生于2009年，最初是C++实现的，它的功能非常纯粹：就是用来转账的，基本没法在上面做二次开发，比如想自己基于比特币开发一个DAPP（去中心化应用），这个是不可能的。

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这也是为什么后来会出现以太坊这个区块链项目，以太坊的存在弥补了比特币无法二次开发的问题，不过这也是中本聪（比特币的创造者）的本意，咱不搞那些花里胡哨的功能，聚焦金融，安全稳定。

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在线演示

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在币圈一般都称之为：大饼，各种牛鬼蛇神币种的涨跌基本完全看大饼的脸色，大饼每四年减产一次（即挖矿的奖励减半），大约在2140年时会全部挖完（2100w枚），比特币总量计算如下：totalBTC.go

package main

import "fmt"

func main() {
    total := 0.0     //总量
    interval := 21.0 //区块间隔，万单位

    reward := 50.0 //奖励数量，最初50个

    for reward != 0 {
        //累加挖矿值
        amount := reward * interval

        total += amount //总量

        reward *= 0.5 //奖励减半
    }

    fmt.Printf("total : %fw\n", total)
}

3. 以太坊

在比特币问世前期，只有小范围内的人了解它。4年之后，一个俄罗斯的小伙子受到了比特币设计的启示，来了灵感，并于2013年首次提出了以太坊（Ethereum）的概念，并将其定位为：下一代加密货币与去中心化应用平台，并拉开了一个新时代的序幕。

v_ethereum

比特币vs以太坊

  • 功能定位不同：BTC为金融转账而设计，Ethereum是一个操作系统，==可以运行程序==（世界级计算机）；
  • 账户体系不同：BTC和以太坊的账户体系完全不同，比特币是找零机制，以太坊是账户体系；

功能定位不同

  • 比特币本身就是有价值的数字黄金，专用于金融。
  • 以太坊ETH自身不是为了金融转账，以太坊的主要目的是支持智能合约。由于需要用ETH来支付调用合约的gasfee，所以ETH才有价值。

账户模型对比

UTXO：unspent transaction output，未消费的output，里面是用户持有的btc，相当于零钱

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4. 公链｜联盟链｜私链

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5. 共识机制

POW

工作量证明(POW:Proof of work)是指出示结果表示你做过一件事情，获取结果的过程很曲折，验证 却很简单。

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计算过程如下图：（在线工具演示）

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POS

Proof of Stake权益证明，2022年9月15日，以太坊由pow转为pos，为后续的以太坊2.0做准备，pos特点如下：

  1. slot：出块时间固定，每隔12秒为一个slot；
  2. epoch：每32个slot组成一个epoch（6.4分钟/epoch）；
  3. 用户如果想要参与共识网络，需要先质押32个ETH，然后等待专门的交易将其加入验证者集合；
  4. 每个epoch之前，会通过VRF将验证者集合均匀的分配到32个slot中，每个slot中会随机的选出一个区块提议者。在每个slot中，提议者生成区块，分配到该slot的验证者子集对区块进行验证和投票；
  5. 在POS模式之下，区块生成不再需要比拼算力，而是按照随机指派而来
  6. POW：概率确定性、POS：最终确定性
  7. ==POS是以太坊发展重要一环，扩容前置条件、结合L2==
  8. 深入理解pos，点击查看

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6. 其他概念

  • 分叉、双花，详细介绍，点击查看

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  • 不可能三角：可扩展性、去中心化、安全性

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