区块链/web3基础概念

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Aug 19, 2023

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区块链的原理

狭义上，区块链是一种以区块为单位的链式数据结构，区块中利用数字摘要对之前的交易历史进行校验，可以有效防止篡改。

广义上，区块链还指代基于区块链结构实现的分布式记账技术，包括分布式共识，隐私与安全保护，点对点通信，网络协议，智能合约等。

每个用户都有一个全量的账本，如果想要篡改，那么需要全网超过一半的人同意，所谓的共识，这几乎是不可能的，所以十分安全。

合约基础

运行在区块链上的程序，代码公开透明，每一步操作都有记录，任何人可以查看。

所谓的合约，在技术视角就是用solidity实现一个类函数，里面定义了合约的变量方法等。

写完之后部署到区块链网络上成为一个实例，就可以交互了

POW(工作量证明) & POS（权益证明）

Proof-of-Stake (POS) uses randomly selected validators to confirm transactions and create new blocks. Proof-of-Work (POW) uses a competitive validation method to confirm transactions and add new blocks to the blockchain.

两个都是共识算法都是sybil resistence的机制

POW通过让miner去完成超复杂的数学计算获得处理下一个区块链节点的机会，并得到报酬。这样可以防止一个人创建大量匿名账户获取不公正的比例优势，因为每个匿名账户都还是得消耗巨大的的计算量。缺点是费电。

POS下了一些赌注来保证他们行为端正，这个机制下，miner被称为validator，下一个交易/提议的作者会被随机选取，其他的validator会去验证他是否诚实。优点是省电，缺点是去中心化程度偏低（争议。

BlockChain Trilema

decentralization: 没有任何个体可以控制整个网络。这是一个基本理念，能够保证没有中介，可以通过共识机制提供信任。提升去中心化会降低交易速度提高能耗。

security：交易不可篡改，信息公开透明准确，抵御攻击。提升安全意味着更多复杂的加密流程和能耗，会影响scalability。

scalability：能够在处理更多交易的同时性能不会下降。响应时间和耗能都应该保持在能让人接受的水平。尤其是在交易量大/并发高的场景。提升会影响去中心化程度和安全。

解决方案：

新的共识算法

碎片化：区块链分区能够并行处理交易。ETH2.0，

Layer2 扩容方案：减轻主链的负担，比如，lightning network（for bitcoin）。

侧链扩容方案： polygon（for eth）

offchain computation：一些复杂的计算工作不放到主链上

Layer2 vs SideChain

Layer2

目的是在不改变底层共识策略和安全策略的基础上所做出的扩容增强方案。

某些特定的交易可以放在链下，费用更低而且更快

适用于实时交易的场景， lightning network for bitcoin。

SideChain

独立于主链，有自己的安全和共识算法

也是用于处理特定类型的交易，能够帮助减轻主链上的交易拥堵

双向钩子机制能够让资产在主链/侧链上转移

RSK for Bitcoinl, Polygon for ETH

适用于特殊场景，比如智能合约

EVM

以太网虚拟机，链上执行智能合约和去中心化应用的运行环境，包括部署，交易执行等

去中心化执行，以太网分布式执行防止单点失败

gas机制防止滥用链上资源，鼓励我们去写高效的代码

独立于共识机制

EVM指令叫Opcodes，在机器上运行的指令最后都是被编译为bytecode，

Trustless, Code is Law, Immutability

不需要一个中心化的机构去管理你的信用。

而是利用去中心化的个体，通过共识机制，加密算法去保证交易的安全准确。比如说现实里的转账，我们不再需要银行这样的中间机构了。

这个概念主要是说链上智能合约的交易行为都是有代码自动执行决定的，不需要任何人工的干预，而且代码本身是公开的，交易过程结果都是可追溯可以预判结果，不可被篡改的。 trustless, immutable

桥

链桥接技术，可能允许在一个区块链上创建的智能合约与其他区块链进行互操作。

在这种情况下，可能会有一些特殊的机制来确保智能合约在多个区块链上具有相同的标识或地址，以实现跨链互操作性。

实现交换资产，数据，甚至可以互相调用智能合约的逻辑。这样能创造一个更节省资源的生态。

几种桥协议：

WBTC（wrapped bitcoin）一个在以太网上的ERC-20合约，能够在以太网和Defi应用上交易BTC。

polygon bridge：更便宜快速的交易

Binance Smart Chain Bridge

Avalanche—Ethereum bridge