區塊鏈開發(1)基本概念

最近一直沒更新博客了，一方面是在技術轉型，游戲行業的不景氣，不再將重心放在游戲開發了，一方面也是在積累與學習中(懶惰)，缺乏動力。希望通過這次能堅持下去:)。言歸正傳，來記錄和總結下自己在區塊鏈開發方面的經驗。

區塊鏈的發展由第一代比特幣區塊鏈，到第二代以太坊智能合約的區塊鏈技術，再到現在第三代基於石墨烯的EOS區塊鏈。其中，涉及到的知識面之廣，概念繁多，本篇作為開篇，主要來梳理下其中常見概念的含義，結合個人的理解，不涉及相關技術與操作演示(期待后續)，也會不定期更新。如有任何你覺得不對的地方或給你造成了誤導，歡迎討論與指正。

1. 區塊鏈技術

• 鏈式數據結構，每個區塊的頭部都保存着指向上一個節點的哈希值，依次相連。
• 基於P2P網絡，分布式節點共識算法來維護和更新數據，來保證數據的"不可篡改"。
• 利用密碼學原理，來保證數據傳輸、訪問的安全。
• 自動化腳本(智能合約)來可編程和操作數據。
• 本質是去中心化的數據庫，最終要解決的是互聯網傳輸中的信任問題。

2. 去中心化

• 整個網絡由每個節點共同參與，共同維護，不依賴中央處理節點，每個節點都是中心。
• 數據的存儲與更新是分布式的，不需要中介與信任結構背書。

3. 私有鏈、公有鏈與聯盟鏈

私有鏈：

• 參與節點的資格有限且可控、讀取與寫入受限。
• 弱中心化，解決"隊友"(機構內)間的信任問題。

公有鏈：

• 開放的，任何人都可以讀取鏈上的數據、參與交易。
• 完全去中心化的，鏈上數據不受任何人或機構篡改。
• 通過獎勵代幣機制來鼓勵參與者競爭記賬權。
• 解決"人類"(所有人)不可信問題。

聯盟鏈：

• 由多個機構間共同參與、維護、管理，鏈上數據只允許系統內的機構讀寫、交易。
• 部分去中心化，每個機構運行一個或多個節點。
• 解決"組織"(機構間)不可信問題。

4. 挖礦

• 競爭記賬權，對一段時間內的網絡中的交易進行確認，並記錄在區塊鏈上的過程。
• 原理是重復計算區塊頭的哈希值，不斷修改隨機數nonce值，直到算出與難度目標值匹配。從而，會產生一個區塊(每個區塊都對應一個賬單)。
• 通常算力越高，計算哈希值的速度越快，挖礦成功的概率越大。

5. 智能合約

• 一個可以自動執行的計算機程序(代碼)。 將現實世界中的合同進行數字化而定義的"承諾"，以及合約方執行這些"承諾"的協議。
• 合約由一組代碼(合約的函數)和數據(合約的狀態)組成，運行在虛擬機上。
• 用於處理交易雙方之間的交易行為(接收、存儲、發送等)。
• 一旦合約被部署，就不能被更改。

6. 錢包

• 控制用戶的訪問權限。
• 管理數字貨幣地址、密鑰。
• 跟蹤余額、創建交易和簽名交易。

7. 公私鑰

• 非對稱加密算法。兩個密鑰，一個是公開密鑰，一個是私有密鑰，公鑰和私鑰成對出現。
• 一個用作加密，一個用作解密。
• 私鑰可以推倒出公鑰。

8. 共識算法

共識：

• 分布式系統中，大部分節點對某個"提案"達成一致性的機制。

拜占庭容錯：

• 概念：網絡通信可靠，允許存在少數節點作惡場景(消息可能被偽造)下的一致性達成問題。
• POW：工作量證明機制。根據每個節點的計算力來決定，誰得算力強，誰就可獲得記賬權。
• POS：股權證明機制。根據每個節點具有的資源來決定，誰投入的資源多，誰就可以獲得記賬權。
• DPOS：代理股權證明機制。選舉出n個記賬節點，在節點中提案者提交的提案被這些記賬節點投票決定。

非拜占庭容錯：

• 概念： 分布式的系統中存在故障，但不存在惡意節點的場景(即可能消息丟失或重復，但無錯誤消息)下的共識達成問題。

9. 哈希算法與數字簽名

哈希算法：

• 概念：將任意長度的二進制值(明文)映射為較短的固定長度的二進制值(hash值)。不同的明文很難映射為相同的哈希值(哈希值也稱為指紋或摘要)。
• MD5：映射為32位16進制數字。
• SHA-1：映射為40位16進制數字。
• SHA-256: 映射為64位16進制數字。
• SHA-512：映射為128位16進制數字。

數字簽名：

• 由數字摘要和非對稱加密技術組成。
• 原理：
  1. 將明文用接收方公鑰進行加密，得到密文。
  2. 用發送方私鑰對明文進行哈希后得到的信息摘要進行加密，得到發送方簽名。
  3. 將密文和簽名一起發送給接收方。
  4. 接收方用私鑰對接接收到的密文進行解密，得到原來的明文。
  5. 用發送方公鑰對接收到的簽名進行解密，得到明文的哈希值，即信息摘要。
  6. 對明文進行哈希與簽名解密算出的哈希值對比，一致則原文沒有被篡改。

10. P2P網絡

• 無中心服務器，網絡健壯，高容錯。
• 共享用戶的帶寬、存儲空間和計算能力。
• 用戶節點越多，速度越快。

11. 數字貨幣與Token

數字貨幣：

• 一般指基於區塊鏈技術和加密算法產生的一種數字化資產，也常稱為"加密貨幣"。
• 可用於真實的商品和服務交易。

Token：

• 基於區塊鏈(例如：以太坊ERC20，EOS等)發行的一種自定義貨幣，也稱為代幣。

12. ERC20與ERC721

ERC20：

• 以太坊定義的一套自定義貨幣的API接口標准。

ERC721：

• 同樣是基於以太坊，與ERC20不同的是，ERC721定義的代幣具有不可替代的、唯一性。

13. Gas Price與Gas Limit

以太坊在執行交易、轉賬，部署智能合約等操作時，需要花費Gas費用。Gas費用的計算為：
Gas = Gas Price * Gas Limit + Value

• Gas Price：指用戶願意花費每個Gas單位的價錢，單位是Gwei。即：價格單位。
• Gas Limit：指用戶願意為執行某個操作花費的最大Gas量(最少21000)，即：數量單位。

暫時先總結到這里，后面會不定期更新其它區塊鏈開發中的相關概念，下一篇暫定為以太坊私鏈的搭建。如果覺得本篇對你有幫助，歡迎點贊支持。如果覺得本篇中有任何異議的地方，也歡迎留言與我討論。

作者：AlphaGL。版權所有，歡迎保留原文鏈接進行轉載 😃