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- 一个想要不断创造的普通人
- 我会完成本次残酷学习
- Wechat: Yuansixiii
现在网上有非常多的文章介绍 Web3 时，更多的是把它当作一种技术革命，要革 Web2 的命。但是从笔者的视角来看看 Web3，它与现有的 Web2 关系并不是非此即彼的，在当前时间点，Web3 更像是对现有互联网的一种补充。我们需要容纳更多的诉求，去中心化、数据自主权、数据隐私等等。
本章在讲解 Web3 知识时，会融入一些大家现在非常熟悉的现有 Web2 知识作为对比，以便于理解，下面是本章的 3 个小节内容。
- 什么是 Web3
- Web3 与 Web2 差异和共性
- Web3 与区块链技术
你是否听说过 Web3 这个词？如果还没有，不用担心，接下来我会带你一起了解这个充满魔力的新世界！
也就是说，作为下一代互联网的设计和设想，Web 3.0将会是一个更加开放，公平和安全的网络。
Web3.0时代，用户将成为互联网真正的创作者与构建者，用户所创造的数据信息与数据资产都将归自身所有。与我们熟悉的 Web1.0（静态网页）和Web2.0（动态、互动的社交网络）不同，Web3带有一种去中心化的特色。在 Web1.0时代，我们浏览的网页内容是固定的，不能进行任何互动。而到了 Web2.0时代，社交网络、博客、论坛等应用开始兴起，我们不仅可以浏览信息，还可以与他人互动、分享自己的观点。而 Web3.0 ，则代表了一个更加开放、自由、去中心化的互联网形态。想象一下，不再有一个巨大的公司控制所有数据，而是每个人都可以参与并拥有自己的数据权益[1]。
Web3的数字化生态，在其中用户可以真正拥有自己的数据，并且交易受到了加密技术保障。
用户无需再信任品牌背书，而是可以依赖确定的软件代码逻辑来严格执行协议。
未来我们将看到一个不同于Web 1.0、2.0的互联网：
区块链让数据成为资产，智能合约打造可编程的智能经济体系，人工智能构建全球智慧大脑并创造“数字人”，物联网让物理世界的现实物体向数字空间广泛映射，AR 实现了数字世界与物理世界的叠加，5G 网络、云计算、边缘计算将构建更加宏伟的数字新空间。它是一种公开、透明、不可篡改的技术，让数据安全、公正。数据是存储在一个去中心化的网络中，每一个参与节点都拥有所有的数据备份。这也意味着，在 Web3 的世界里，我们可以创建更加公平、透明的应用，从金融、保险到娱乐、教育，各种行业都可以从中受益[2]。
你可能会问， Web3 与我有什么关系？其实， Web3 已经在悄悄地影响我们的生活。例如，NFT（非同质化代币）允许艺术家、创作者直接与粉丝交互，不再需要中间人，让创作者得到更多的收益。而智能合约技术，则可以确保双方在交易中的权益得到保障，无需担心对方不履行承诺。此外，分布式身份认证技术，则可以确保用户的隐私得到保护，不再担心个人信息被泄露或滥用[3]。
Web3 的潜力是巨大的，它可能会彻底改变我们的生活方式。从购物、社交到娱乐，都有可能发生革命性的变化。例如，在 Web3 的世界里，我们可以拥有一个真正属于自己的数字身份，所有的数据都由我们自己控制，无需担心被大公司滥用。而在购物方面，我们可以直接与生产者进行交易，无需通过中间商，既节省了成本，也确保了商品的真实性。在社交方面，我们可以创建一个真正属于自己的社交网络，而不是受限于现有的几家大公司。在娱乐方面，我们可以直接参与到内容的创作和分发中，而不是仅仅作为被动的消费者。
总之， Web3 是一个充满机会和挑战的新时代，让我们一起期待它为我们带来的惊喜！
[1] what is web3
[3] what-is-web3
你是否还记得那个时候，每次想要进行交易或获取信息，都需要依赖于某个中心机构或服务提供者？当我们谈论互联网时，我们常常提及的是信息的流通、数据的存储和服务的提供。然而，传统的互联网模型都是基于中心化的架构。这意味着所有的数据、资源和权威都集中在少数几家大公司手中。而现在，有了区块链，这一切都在发生改变。欢迎来到去中心化的世界，这里有区块链作为向导！
区块链技术可以被看作是一个数字时代的魔法书，每一个章节（或称为“区块”）都储存了一系列的交易信息。而这些章节是连续排列的，从第一页到最后一页，形成了一个不可篡改的连续故事。当提及区块链，大多数人首先想到的可能是比特币或以太坊这样的加密货币。但实际上，区块链技术远不止于此。它提供了一个去中心化、透明且安全的数据存储和交换平台，可以应用于各种场景，如供应链、医疗、娱乐和更多。
与传统的中心化系统不同，区块链技术的去中心化特性意味着每一个参与者都可以拥有这本魔法书的一份拷贝。这确保了数据的透明性和真实性，不再需要中央机构进行管理或确认。在传统的中心化系统中，信任往往是基于第三方机构，如银行或政府。但这些机构可能会受到腐败、欺诈或其他不当行为的影响。区块链通过其不可篡改的特性，为用户提供了一个不需要任何中介的信任基础。
每当有新的交易发生时，它都会被广播到网络中的所有节点。然后，这些交易会被加入到新的区块中，并通过一系列的复杂计算和验证，最终被添加到链上。区块链上的每笔交易都是公开的，任何人都可以查看。这确保了数据的真实性和透明性。此外，由于每个参与者都有数据的一份拷贝，因此很难对其进行篡改。
去中心化的概念为我们打开了一个新的世界大门。无论是金融、医疗还是娱乐，去中心化都为这些领域带来了革命性的变化。想象一下，未来的金融交易可以摆脱银行，而艺术家可以直接与粉丝进行互动，这些都得益于区块链技术的推动。尽管区块链是开放的，但它同时也为用户提供了强大的安全和隐私保护。通过复杂的加密技术，用户的数据和交易都得到了保护，而不必担心被第三方访问或窃取。
区块链技术仍在不断发展和完善中，每一天都有新的应用和解决方案出现。从加密货币到智能合约，未来的可能性是无穷无尽的[1]。去中心化的应用（DApps）是建立在区块链技术上的应用程序。与传统应用不同，DApps不受任何中心机构的控制，而是由社区驱动。这为开发者和用户提供了更大的自由度和机会。
总之，区块链与去中心化是数字时代的双胞胎魔法师，它们正在重塑我们的世界，并为我们带来前所未有的机会。所以，如果你还没有加入这场魔法之旅，现在就是最好的时机！
互联网从诞生以来,已经经历了三次重大的变革,每一次变革都对人类社会产生了深远的影响。
第一段:Web 1.0时代(数据只读时代)
特征是网站只提供静态信息,用户只能读取内容而难以交互。 网站主要以文字和图片为主,用户被动浏览内容,信息只能单向传播。内容由网站管理员发布和控制,用户无法参与其中。这就像一本静态的电子书,互联网被视为知识和信息的新来源。
第二段:Web 2.0时代(数据读写时代)
互联网成为一个交互平台,出现了博客、社交媒体等基于用户生成内容的网站。 文字、图片、音频、视频等多媒体内容激增,互联网成为一个活跃的交互平台。用户可以自由发布内容,评论、转发,网络世界被看成是一个大社区。但是,这些社交平台中心化地控制着我们的数据和关系。
第三段:Web 3.0时代(数据去中心化时代)
基于区块链、元宇宙等新技术,互联网变得更加开放和连接。
用户将真正拥有数据所有权,不再依赖中心化平台,互联网协作和价值创造将更加分散。
这是互联网理想主义初心的部分重现,网络的发展方向将人性化。Web2和Web3之间的主要差异如下。
Web2: Web2.0是目前我们主要使用的互联网模型，它的特点是中心化。这意味着大部分的数据和权力都集中在少数几家大公司手中，例如Facebook、Google和Amazon。用户在这些平台上生成内容，而平台则负责存储这些内容并从中获利。
Web3: Web3.0则主张去中心化。在这种模型下，数据不再被存储在中心服务器上，而是被分散在全球范围内的多个节点中。这大大增强了数据的安全性，因为没有单一的失败点[1] 。
Web2: 在Web2.0时代，用户虽然可以生成内容，但实际上并不真正拥有这些内容。社交媒体平台可以随时更改其使用条款，甚至删除用户的内容。
Web3: Web3.0赋予用户真正的数据所有权。这意味着用户可以控制他们的数据如何被使用，而不是将这一权力交给第三方。
Web2: Web2.0的交互主要是基于用户生成的内容，例如博客、社交媒体和评论。
Web3: Web3.0引入了智能合约的概念，允许用户与程序直接交互，而无需中间人。这开辟了无数的创新可能性，例如去中心化金融和去中心化应用。
Web2: 虽然Web2.0提供了更好的交互体验，但它也带来了许多安全隐患。中心化的数据存储使得这些平台成为了黑客的主要目标。
Web3: 由于其去中心化的特性，Web3.0提供了更高的安全性和透明性。每次数据更改都需要网络中的多数节点同意，这大大减少了恶意攻击的可能性。
Web2: Web2.0的商业模型主要是基于广告的。平台提供免费的服务，但会收集用户的数据以投放针对性的广告。
Web3: Web3.0的商业模型则更加多样化，包括加密货币、代币化和微支付。用户可以直接为他们使用的服务支付，而不是以他们的数据为代价。
总的来说，每一次变革都推动互联网成为一个更加开放、互动、充满想象力的空间。而Web 3.0时代,互联网的发展可能只受限于人类的想象力,真正实现点对点价值自由传输。
Web3.0代表了互联网的下一阶段，它将带来更多的创新、更高的安全性和更大的自由度。但与此同时，它也带来了新的挑战，例如技术的复杂性和新的监管问题。但无论如何，Web3.0都标志着我们进入了一个新的、令人兴奋的数字时代。
在了解到 Web3 世界是构建在区块链技术之上后，本章将为你介绍区块链的一些重要基础知识，虽然学习过程有些让人感觉枯燥，但是在你熟悉它们以后，面对浩瀚如海和日新月异的的 Web3 知识，你会更加得心应手。下面是本章的 5 个小节内容。
- 什么是区块链
- 区块链的核心与工作原理
- 密码学在区块链中的应用
- Layer1
- Layer2 和跨链
区块链，这个数字时代的革命性技术，为我们提供了一个去中心化、透明且不可篡改的数据存储和交易平台。但是，你是否曾经思考过，是什么使区块链如此安全和可靠？答案就是密码技术。让我们深入探索区块链中所使用的各种密码技术。
密码学是在对手存在的情况下进行安全通信的技术的实践和研究。它涉及将信息转化为代码，以防止未经授权的访问。
哈希函数是区块链安全性的基石。它可以将任意长度的输入数据转化为固定长度的输出值。在区块链中，最常用的哈希函数是SHA-256。
- 作用： 确保数据的完整性。如果交易数据发生了微小的变化，哈希值也会发生巨大的变化。
- 应用： 每个区块的哈希值都是基于前一个区块的哈希值和当前区块的交易数据计算得出的，从而形成一个连续的链条。
公钥和私钥是一对密钥，用于加密和解密信息。
- 公钥： 用于加密信息。公钥是公开的，任何人都可以使用公钥加密信息。
- 私钥： 用于解密信息。私钥是私有的，只有密钥的持有者才能解密用公钥加密的信息。
- 应用： 在区块链中，私钥用于签署交易，而公钥用于验证交易的真实性。
数字签名是一种确保交易真实性和完整性的技术。
- 作用： 通过使用私钥对交易信息进行签名，可以确保交易没有被篡改，并证明交易确实来自所声称的发送者。
- 应用： 在区块链中，发送者使用私钥对交易进行签名，而接收者或其他节点使用发送者的公钥验证签名的真实性。
零知识证明是一种允许验证者证明自己知道某个值，而无需揭示该值的密码技术。
- 作用： 保护用户的隐私。在某些区块链应用中，如隐私币，零知识证明用于证明交易的有效性，而无需揭示交易的具体细节。
- 应用： Zcash是一个使用零知识证明技术的加密货币。
多重签名是一种需要多个私钥才能签署交易的技术。
- 作用： 增加安全性。例如，一个需要三个签名的交易可能需要三个不同的人批准。
- 应用： 在区块链中，多重签名常用于创建安全的钱包和执行复杂的交易。
密码技术为区块链提供了坚如磐石的安全基础，确保了数据的完整性、交易的真实性和用户的隐私。随着技术的发展，我们可以期待更多的创新密码技术被应用于区块链，为我们提供更加安全和可靠的数字世界。
在技术进步的广阔领域中，很少有创新像区块链那样引起了如此多的关注、讨论和兴奋。区块链经常被誉为加密货币的支柱，但其潜力远远超出了数字货币。让我们开始探索这个奇迹。
从核心上讲，区块链是一个分布式的账本或数据库，对任何人都开放。与传统的数据库（如SQL数据库）不同，其中单个实体控制数据，区块链在去中心化的平台上运行。可以将其视为交易的数字账本，这些交易在区块链的整个计算机系统网络上复制和分发。
区块链(blockchain) 是一种数据以 区块(block) 为单位产生和存储，并按照时间顺序首尾相连形成 链式(chain) 结构，同时通过密码学保证不可篡改、不可伪造及数据传输访问安全的去中心化分布式账本。区块链中所谓的账本，其作用和现实生活中的账本基本一致，按照一定的格式记录流水等交易信息。特别是在各种数字货币中，交易内容就是各种转账信息。只是随着区块链的发展，记录的交易内容由各种转账记录扩展至各个领域的数据。比如，在供应链溯源应用中，区块中记录了供应链各个环节中物品所处的责任方、位置等信息。
区块是链式结构的基本数据单元，聚合了所有交易相关信息，主要包含区块头和区块主体两部分。区块头主要由父区块哈希值(Previous Hash)、时间戳(Timestamp)、默克尔树根(Merkle TreeRoot)等信息构成；区块主体一般包含一串交易的列表。每个区块中的区块头所保存的父区块的哈希值，便唯一地指定了该区块的父区块，在区块间构成了连接关系，从而组成了区块链的基本数据结构。
区块链的基础技术主要包括: 哈希运算、数字签名、P2P网络、共识算法以及智能合约等
每次发生交易时，它都会添加到“区块”中。一旦一个区块填满了交易，它就会链接到前一个区块，形成一个称为“区块链”的区块链。因此得名！
与中心化的系统不同，其中单个实体具有控制权，在区块链中，网络上的每个参与者（节点/计算机）都可以访问整个数据库和完整的交易历史记录。每个人都可以直接验证其交易合作伙伴的记录，而无需中介。
对等计算机网络(Peer-to-Peer Networking，P2P网络)，是一种消除了中心化的服务节点，将所有的网络参与者视为对等者(Peer)，并在他们之间进行任务和工作负载分配。 P2P 结构打破了传统的 C/S模式 ，去除了中心服务器，是一种依靠用户群共同维护的网络结构。由于节点间的数据传输不再依赖中心服务节点， P2P 网络具有极强的可靠性，任何单一或者少量节点故障都不会影响整个网络正常运转。同时， P2P 网络的网络容量没有上限，因为随着节点数量的增加，整个网络的资源也在同步增加。由于每个节点可以从任意(有能力的)节点处得到服务，同时由于 P2P 网络中暗含的激励机制也会尽力向其他节点提供服务，因此，实际上 P2P 网络中节点数目越多， P2P 网络提供的服务质量就越高。
在区块链系统中，要求所有节点共同维护账本数据，即每笔交易都需要发送给网络中的所有节点。如果按照传统的C/S这种依赖中心服务节点的模式，中心节点需要大量交易信息转发给所有节点，这几乎是不可能完成的任务。P2P网络的这些设计思想则同区块链的理念完美契合。在区块链中，所有交易及区块的传播并不要求发送者将消息发送给所有节点。节点只需要将消息发送给一定数量的相邻节点即可，其他节点收到消息后，会按照一定的规则转发给自己的相邻节点。最终通过一传十、十传百的方式，最终将消息发送给所有节点。
以传统的银行系统为例。传统银行系统均采用C/S网络架构，即以银行服务器为中心节点，各个网点、ATM为客户端。当我们需要发起转账时，首先提供银行卡、密码等信息证明身份，然后生成一笔转账交易，发送到中心服务器后，由中心服务器校验余额是否充足等信息，然后记录到中心服务器，即可完成一笔转账交易。
而在区块链网络中，并不存在一个中心节点来校验并记录交易信息，校验和记录工作有网络中的所有节点共同完成。当一个节点需要发起转账时，需要指明转账目的地址、转账金额等信息，同时还需要对该笔交易进行签名。由于不存在中心服务器，该交易会随机发送到网络中的邻近节点，邻近节点收到交易消息后，对交易进行签名，确认身份合法性后，再校验余额是否充足等信息。均校验完成后，它则会将该消息转发至自己的邻近节点。以此重复，直至网络中所有节点均收到该交易。最后，矿工获得记账权后，则会将该交易打包至区块，然后再广播至整个网络。区块广播过程同交易的广播过程，仍然使用一传十、十传百的方式完成。收到区块的节点完成区块内容验证后，即会将该区块永久地保存在本地，即交易生效。
哈希实现防篡改。交易是透明的，但是是私有的，每个操作对任何人都是可见的，确保了生态系统的完全透明性。一旦信息存储在区块链中，它几乎是不可能更改或删除的。
我们看看它是怎么防篡改。在区块链中，每个区块头部包含了上一个区块数据的哈希值，这些哈希层层嵌套，最终将所有区块串联起来，形成区块链。区块链里包含了自该链诞生以来发生的所有交易，因此，要篡改一笔交易，意味着它之后的所有区块的父区块哈希全部要篡改一遍。这需要进行大量的运算。如果想要篡改数据，必须靠伪造交易链实现，即保证在正确的区块产生之前能快速地运算出伪造的区块。同时在以比特币为代表的区块链系统要求连续产生一定数量的区块之后，交易才会得到确认，即需要保证连续伪造多个区块。只要网络中节点足够多，连续伪造的区块运算速度都超过其他节点几乎是不可能实现的。另一种可行的篡改区块链的方式是，某一利益方拥有全网超过 50% 的算力，利用区块链中少数服从多数的特点，篡改历史交易。然而在区块链网络中，只要有足够多的节点参与，控制网络中 50% 的算力也是不可能做到的。即使某一利益方拥有了全网超过 50% 的算力，那已经是既得利益者，肯定会更坚定地维护区块链网络的稳定性。
通过哈希构建默克尔树，实现内容改变的快速检测 在区块链中默克尔树就是当前区块所有交易信息的一个哈希值。但是这个哈希值并不是直接将所有交易内容计算得到的哈希，而是一个 哈希二叉树。首先对每笔交易计算哈希值；然后进行两两分组，对这两个哈希值再计算得到一个新的哈希值，两个旧的哈希值就作为新哈希值的叶子节点，如果哈希值数量为单数，则对最后一哈希值再次计算哈希值即可；然后重复上述计算，直至最后只剩一个哈希值，作为默克尔树的根，最终形成一个二叉树的结构。
在区块链中，我们只需要保留对自己有用的交易信息，删除或者在其他设备备份其余交易信息。如果需要验证交易内容，只需验证默克尔树即可。若根哈希验证不通过，则验证两个叶子节点，再验证其中哈希验证不通过的节点的叶子节点，最终可以准确识别被篡改的交易。
默克尔树在生活中其他领域应用也非常广泛。例如 BT下载 ，数据一般会分成很多个小块，以保证快速下载。在下载前，先下载该文件的一个默克尔树，下载完成后，重新生成默克尔树进行对比校验。若校验不通过，可根据默克尔树快速定位损坏的数据块，重新下载即可。
在密码学领域，一套数字签名算法一般包含签名和验签两种运算，数据经过签名后，非常容易验证完整性，并且不可抵赖。只需要使用配套的验签方法验证即可，不必像传统物理签名一样需要专业手段鉴别。数字签名通常采用非对称加密算法，即每个节点需要一对私钥、公钥密钥对。所谓私钥即只有本人可以拥有的密钥，签名时需要使用私钥。不同的私钥对同一段数据的签名是完全不同的，类似物理签名的字迹。数字签名一般作为额外信息附加在原消息中，以此证明消息发送者的身份。公钥即所有人都可以获取的密钥，验签时需要使用公钥。因为公钥人人可以获取，所以所有节点均可以校验身份的合法性。
这是一种用于在分布式进程或系统之间达成关于单个数据值的协议的技术。区块链使用诸如工作证明和权益证明之类的共识模型来同意交易的有效性。
为什么要共识？ 区块链通过全民记账来解决信任问题，但是所有节点都参与记录数据，那么最终以谁的记录为准？或者说，怎么保证所有节点最终都记录一份相同的正确数据，即达成共识？在传统的中心化系统中，因为有权威的中心节点背书，因此可以以中心节点记录的数据为准，其他节点仅简单复制中心节点的数据即可，很容易达成共识。然而在区块链这样的去中心化系统中，并不存在中心权威节点，所有节点对等地参与到共识过程之中。由于参与的各个节点的自身状态和所处网络环境不尽相同，而交易信息的传递又需要时间，并且消息传递本身不可靠，因此，每个节点接收到的需要记录的交易内容和顺序也难以保持一致。更不用说，由于区块链中参与的节点的身份难以控制，还可能会出现恶意节点故意阻碍消息传递或者发送不一致的信息给不同节点，以干扰整个区块链系统的记账一致性，从而从中获利的情况。因此，区块链系统的记账一致性问题，或者说共识问题，是一个十分关键的问题，它关系着整个区块链系统的正确性和安全性。
有哪些共识算法？ 当前区块链系统的共识算法有许多种，主要可以归类为如下四大类：
工作量证明(Proof of Work, PoW)类的共识算法；
Po*的凭证类共识算法；
拜占庭容错(Byzantine Fault Tolerance, BFT)类算法；
结合可信执行环境的共识算法。
POW共识算法 PoW 类的共识算法主要包括区块链鼻祖比特币所采用的 PoW 共识及一些类似项目(如莱特币等)的变种 PoW ，即为大家所熟知的 挖矿 类算法。这类共识算法的核心思想实际是所有节点竞争记账权，而对于每一批次的记账(或者说，挖出一个区块)都赋予一个 难题，要求只有能够解出这个难题的节点挖出的区块才是有效的。同时，所有节点都不断地通过试图解决难题来产生自己的区块并将自己的区块追加在现有的区块链之后，但全网络中只有最长的链才被认为是合法且正确的。
比特币类区块链系统采取这种共识算法的巧妙之处在于两点：首先，它采用的 难题 具有难以解答，但很容易验证答案的正确性的特点，同时这些难题的 难度，或者说全网节点平均解出一个难题所消耗时间，是可以很方便地通过调整难题中的部分参数来进行控制的，因此它可以很好地控制链增长的速度。同时，通过控制区块链的增长速度，它还保证了若有一个节点成功解决难题完成了出块，该区块能够以(与其他节点解决难题速度相比)更快的速度在全部节点之间传播，并且得到其他节点的验证的特性；这个特性再结合它所采取的 最长链有效 的评判机制，就能够在大多数节点都是诚实(正常记账出块，认同最长链有效)的情况下，避免恶意节点对区块链的控制。这是因为，在诚实节点占据了全网 50% 以上的算力比例时，从期望上讲，当前最长链的下一个区块很大概率也是诚实节点生成的，并且该诚实节点一旦解决了 难题 并生成了区块，就会在很快的时间内告知全网其他节点，而全网的其他节点在验证完毕该区块后，便会基于该区块继续解下一个难题以生成后续的区块，这样以来，恶意节点很难完全掌控区块的后续生成。
PoW类的共识算法所设计的 难题 一般都是需要节点通过进行大量的计算才能够解答的，为了保证节点愿意进行如此多的计算从而延续区块链的生长，这类系统都会给每个有效区块的生成者以一定的奖励。比特币中解决的难题即寻找一个符合要求的随机数。然而不得不承认的是，PoW 类算法给参与节点带来的计算开销，除了延续区块链生长外无任何其他意义，却需要耗费巨大的能源，并且该开销会随着参与的节点数目的上升而上升，是对能源的巨大浪费。
Po的凭证类共识算法 鉴于PoW的缺陷，人们提出了一些PoW的替代者—— Po类算法。这类算法引入了 凭证 的概念(即 Po* 中的 * ，代表各种算法所引入的凭证类型)：根据每个节点的某些属性(拥有的币数、持币时间、可贡献的计算资源、声誉等)，定义每个节点进行出块的难度或优先级，并且取凭证排序最优的节点，或是取凭证最高的小部分节点进行加权随机抽取某一节点，进行下一段时间的记账出块。这种类型的共识算法在一定程度上降低了整体的出块开销，同时能够有选择地分配出块资源，即可根据应用场景选择 凭证 的获取来源，是一个较大的改进。然而，凭证的引入提高了算法的中心化程度，一定程度上有悖于区块链 去中心化 的思想，且多数该类型的算法都未经过大规模的正确性验证实验，部分该类算法的矿工激励不够明确，节点缺乏参与该类共识的动力。
BFT类算法 无论是 PoW 类算法还是 Po* 类算法，其中心思想都是将所有节点视作竞争对手，每个节点都需要进行一些计算或提供一些凭证来竞争出块的权利(以获取相应的出块好处)。BFT 类算法则采取了不同的思路，它希望所有节点协同工作，通过协商的方式来产生能被所有(诚实)节点认可的区块
具体地，BFT 类共识算法一般都会定期选出一个领导者，由领导者来接收并排序区块链系统中的交易，领导者产生区块并递交给所有其他节点对区块进行验证，进而其他节点“举手”表决时接受或拒绝该领导者的提议。如果大部分节点认为当前领导者存在问题，这些节点也可以通过多轮的投票协商过程将现有领导者推翻，再以某种预先定好的协议协商产生出新的领导者节点。
BFT 类算法一般都有完备的安全性证明，能在算法流程上保证在群体中恶意节点数量不超过三分之一时，诚实节点的账本保持一致。然而，这类算法的协商轮次也很多，协商的通信开销也比较大，导致这类算法普遍不适用于节点数目较大的系统。业界普遍认为，BFT 算法所能承受的最大节点数目不超过100
结合可信执行环境的共识算法 上述三类共识算法均为纯软件的共识算法。除此之外，还有一些共识算法对硬件进行了利用，如一些利用可信执行环境(Trusted Execution Environment, TEE)的软硬件结合的共识算法。
可信执行环境是一类能够保证在该类环境中执行的操作绝对安全可信、无法被外界干预修改的运行环境，它与设备上的普通操作系统(Rich OS)并存，并且能给Rich OS提供安全服务。
可信执行环境所能够访问的软硬件资源是与Rich OS完全分离的，从而保证了可信执行环境的安全性。利用可信执行环境，可以对区块链系统中参与共识的节点进行限制，很大程度上可以消除恶意节点的不规范或恶意操作，从而能够减少共识算法在设计时需要考虑的异常场景，一般来说能够大幅提升共识算法的性能。
简单来说，智能合约是一种在满足一定条件时，就自动执行的计算机程序。例如自动售货机，就可以视为一个智能合约系统。客户需要选择商品，并完成支付，这两个条件都满足后售货机就会自动吐出货物。合约在生活中处处可见：租赁合同、借条等。传统合约依靠法律进行背书，当产生违约及纠纷时，往往需要借助法院等政府机构的力量进行裁决。智能合约，不仅仅是将传统的合约电子化，它的真正意义在革命性地将传统合约的背书执行由法律替换成了代码。俗话说，规则是死的，人是活的 ，程序作为一种运行在计算机上的规则，同样是死的。但是死的也不总是贬义词，因为它意味着会严格执行。
比如，球赛期间的打赌即可以通过智能合约实现。首先在球赛前发布智能合约，规定：今天凌晨2：45，欧冠皇马VS拜仁慕尼黑，如果皇马赢，则小明给我1000元；如果拜仁赢，我给小明1000元。我和小明都将1000元存入智能合约账户，比赛结果发布，皇马4:2胜拜仁，触发智能合约响应条件，钱直接打入我的账户，完成履约。整个过程非常高效、简单，不需要第三方的中间人进行裁决，也完全不会有赖账等问题。
为什么区块链的出现使智能合约受到了广泛的关注 尽管智能合约这个如此前卫的理念早在1995年就被提出，但是一直没有引起广泛的关注。虽然这个理念很美好，但是缺少一个良好的运行智能合约的平台，确保智能合约一定会被执行，执行的逻辑没有被中途修改。区块链这种去中心化、防篡改的平台，完美地解决了这些问题。智能合约一旦在区块链上部署，所有参与节点都会严格按照既定逻辑执行。基于区块链上大部分节点都是诚实的基本原则，如果某个节点修改了智能合约逻辑，那么执行结果就无法通过其他节点的校验而不会被承认，即修改无效。
智能合约的原理 一个基于区块链的智能合约需要包括事务处理机制、数据存储机制以及完备的状态机，用于接收和处理各种条件。并且事务的触发、处理及数据保存都必须在链上进行。当满足触发条件后，智能合约即会根据预设逻辑，读取相应数据并进行计算，最后将计算结果永久保存在链式结构中。智能合约在区块链中的运行逻辑如图所示：
在记录之前必须同意交易。交易获得批准后，它会被加密并链接到先前的交易。加上信息存储在计算机网络上的事实，这使区块链高度抵抗恶意攻击。
通过消除中间人，我们有了创建更开放、可访问和公平的系统的工具，为每个人创造了平等的竞技场。
对公共区块链的更改对所有方都是公开的，从而创造了透明性，所有交易都是不可变的。
区块链允许点对点和企业对企业的交易在没有第三方的情况下完成，这通常会减少费用。
尽管区块链被认为是加密货币背后的技术，但其潜在应用是广泛的：
- 供应链和物流： 监控商品在供应链中的移动和转手。
- 房地产： 减少房地产销售中的欺诈并简化房地产销售过程。
- 投票： 创建一个不可变和透明的系统，其中投票不能被更改。
- 身份验证： 为用户提供一种安全、去中心化的身份验证方法。
- 医疗保健： 安全地存储医疗记录并仅与授权个人共享。
尽管区块链具有潜力，但它并非没有挑战：
- 可扩展性： 当前的主要系统面临着扩展和快速处理大量交易的问题。
- 网络规模： 当网络的规模较小时，区块链更加安全。但是，如果网络规模较小，它更容易受到攻击。
- 可用性： 该技术仍处于起步阶段，用户友好的工具和界面仍在开发中。
- 法规和政策： 区块链的去中心化性质在法规和政策监督方面带来了挑战。
从本质上讲，区块链是一种革命性的协议，允许多方拥有单一真实版本。区块链潜力所带来的影响才刚刚开始显现，它有望重塑行业，创造新的价值。
Layer1 ，作为区块链技术的心脏，是一个充满奇迹和机遇的数字世界的基石。在这篇文章中，我们将深入探索 Layer1 的本质，它的起源，以及构成它的多种技术流派。
Layer1 是什么？
想象一下，如果区块链是一座巨大的数字城市，那么Layer1 就是它的地基和基础设施。Layer1 是区块链的第一层，是所有区块链活动发生的地方，包括交易的处理、验证和记录。
Layer1 的起源
Layer1 的概念诞生于区块链的早期发展阶段。最初，当比特币这样的数字货币开始流行时，人们开始探索如何在没有中央权威的情况下安全地记录交易。这种探索导致了 Layer1 技术的发展，它成为了构建去中心化网络的基础。
Layer1 的技术流派
共识机制：协调的艺术 共识机制是 Layer1 的核心。它就像是城市中的交通信号灯，协调着所有数据流动和交易处理的顺序。主要的共识机制包括：
工作量证明（PoW）：一种通过解决复杂数学难题来验证交易并创建新区块的机制，比如在比特币中使用。 权益证明（PoS）：一种更为节能的机制，通过持币量和持币时间来选出验证者。
网络结构：构建数字交通系统
Layer1 的网络结构决定了信息在区块链中的传播方式。它就像是城市的道路系统，决定了数据如何高效、安全地流动。有的网络设计重视速度和效率，而有的则更加强调安全和去中心化。
公链是 Layer1 技术的最广泛应用形式，代表着区块链技术的核心特质：开放性、去中心化和透明性。公链（如比特币和以太坊）就像是开放给所有人的大道。在这些网络中，任何人都可以参与验证交易，加强了网络的去中心化和透明性。
公链的代表
比特币（Bitcoin）：作为第一个和最著名的公链，比特币引领了数字货币的革命。
以太坊（Ethereum）：不仅作为货币，还通过其智能合约功能扩展了区块链的应用范围。
莱特币（Litecoin）、卡尔达诺（Cardano）等：这些公链通过不同的技术和特性，进一步丰富了公链生态系统。
公链的挑战
可扩展性：随着用户数量的增加，处理大量交易的能力成为一个挑战。 能源消耗：特别是对于采用 PoW 共识机制的公链，如比特币。
联盟链是一种介于公链和私链之间的区块链形式，它在特定的组织群体之间建立起了信任和合作的桥梁。
联盟链的应用
R3 Corda：金融服务行业中的联盟链，旨在提高银行间交易的效率。
Hyperledger Fabric：由Linux基金会发起，用于企业级区块链解决方案。
Quorum：由摩根大通开发，是一个基于以太坊的企业焦点的区块链平台。
联盟链的优势
高效率和低成本：较少的节点数量意味着更快的交易处理速度和更低的运行成本。
更好的隐私保护：适用于需要保护敏感数据的场景。
联盟链是由一群组织共同管理的区块链，它们像是只对特定成员开放的专用小径。私链则更加封闭，像是个人的秘密花园，只有拥有者才能访问和控制。
私链在 Layer1 的世界里就像是被高墙围绕的私人领地。在这种类型的区块链中，访问和参与都受到严格的控制。私链主要用于特定的组织或企业内部，提供了一种既安全又高效的数据管理方式。
受限访问
- 定义：只有经过授权的个人或实体才能参与网络。
- 影响：这种受限的参与方式保障了网络的私密性和专属性。
更高的效率
- 原因：参与者数量有限。
- 结果：私链通常能够更快速地处理交易和数据。
定制化的控制
- 特性：组织可以根据自己的需要定制网络规则和协议。
- 优势：这种灵活性使私链成为特定需求的理想选择。
私链的应用场景
企业数据管理
- 用途：利用私链安全地存储和管理敏感数据。
- 适用性：特别适用于对数据保密性有高要求的企业。
内部记录保持
- 功能：记录内部交易和日常操作。
- 目的：确保数据不被外界访问，增加业务操作的透明度。
供应链跟踪
- 比较：虽然公链和联盟链在此领域也有应用，但私链提供了额外的安全性。
- 重要性：对于需要严格数据控制和隐私的企业尤其重要。
私链的挑战
- 问题：去中心化程度较低，控制集中在单一实体手中，降低了去中心化程度。
- 后果：这可能影响网络的透明度和公正性。
安全性考量
- 挑战：尽管控制严格，但私链可能更容易受到内部威胁的影响。
- 应对：需要强化内部安全措施和协议，以防止内部风险。
Layer1 的发展仍在继续。随着技术的进步，我们可以预见到一个更加高效、安全、去中心化的数字世界。Layer1 不仅是数字货币的基础，也是未来数字社会的支柱。
通过探索 Layer1 ，我们可以更好地理解区块链技术的本质。从公链到私链，Layer1 在数字世界中扮演着无可替代的角色，就像城市的基础设施一样，它是连接和支持整个数字生态系统的关键。
在区块链的世界中，技术的进步从未停止。随着更多的应用和用户涌入这个领域，我们面临着扩展性和互操作性的挑战。Layer2（第二层）解决方案和跨链桥应运而生，为我们提供了解决这些问题的方法。让我们深入探索这两个概念及其在区块链中的应用。
Layer2 解决方案是建立在现有区块链之上的技术，旨在提高其扩展性和效率，而不改变其底层结构。
随着区块链的普及，交易量激增，导致网络拥堵和交易费用上升。Layer2 解决方案旨在解决这些问题，提供更快、更便宜的交易。
- 状态通道（State Channels）： 允许两方在链下进行多次交易，然后将结果提交到主链。
- 侧链（Sidechains）： 是与主链并行运行的独立链，允许资产和数据在两者之间转移。
- Plasma： 是一个框架，允许创建多个子链，每个子链都与主链相互作用。
- Rollups： 通过在链下处理交易并将其结果打包到主链来提高效率。
跨链桥是一种允许在不同的区块链之间转移资产和数据的技术。
随着多个区块链平台的出现，互操作性成为一个关键问题。跨链桥提供了一种方法，使资产和数据能够在不同的链之间自由流动。
- 简单支付验证（SPV）桥： 通过验证另一个链上的交易来工作。
- 联邦桥： 由一组验证者管理，负责在两个链之间转移资产。
- TSS（阈值签名方案）桥： 使用多方计算来创建跨链交易的签名。
- 扩展性： Layer2 解决方案提供了一种方法，使区块链能够处理更多的交易，满足日益增长的需求。
- 互操作性： 跨链桥确保了区块链的互操作性，使得不同的链可以互相通信和互相支持。
- 创新： 这两种技术为开发者提供了更多的工具和机会，推动了区块链领域的创新。
Layer2 解决方案和跨链桥是区块链技术发展的下一步。它们不仅解决了当前的问题，而且为未来的创新和发展打开了大门。随着这些技术的进一步完善和应用，我们可以期待一个更加高效、互联和去中心化的区块链世界。
在学习完枯燥的区块链知识后，下面要学习的内容将是你们熟悉且感兴趣的，本章将要介绍的是 Web3 数字资产。
它与你所熟知的现实资产有着巨大差别，你可能会感觉好奇、怀疑、否定、赞同，或者狂热，不管怎么样，Web3 数字资产已经实实在在的影响着现实世界，它的规模在逐年扩大，特别是 DeFi 领域。下面是本章的 5 个小节内容。
- 什么是数字资产
- 比特币
- 以太坊
- 代币
- 钱包
你是否曾经听说过“数字资产”这个词，然后想：“这是什么新鲜玩意儿？”或者“听起来很高大上。在这里，我们将以最简单、最风趣的方式为你解开数字资产的神秘面纱。
首先，让我们来定义一下“数字资产”。简单来说，数字资产是一种存在于数字形式的资产。听起来很简单，对吧？但等等，这还不是全部。数字资产可以是你的电子邮件、照片、音乐、电子书，甚至是那些神秘的加密货币，如比特币和以太坊。所以，如果你有一个电子钱包里有一些比特币，恭喜你，你现在是一个数字资产的拥有者！🎉
在过去的几年里，数字资产的价值飙升，吸引了大量的投资者和媒体关注。但为什么呢？原因有很多：
- 稀缺性：与传统的货币不同，许多数字资产（如比特币）的数量是有限的。这意味着，随着时间的推移，它们可能会变得越来越稀缺，从而增加其价值。
- 去中心化：数字资产不受任何中央机构或政府的控制。这意味着，没有人可以随意增加货币供应或决定它的价值。
- 安全性：通过使用先进的加密技术，数字资产提供了一种安全、透明和不可篡改的交易方式。
数字资产的世界是多姿多彩的，有各种各样的资产供你选择：
- 加密货币：如比特币、以太坊和瑞波币。它们是基于区块链技术的数字货币，可以用来购买商品和服务，或作为一种投资。
- 非同质化代币 (NFTs)：这是一种独特的数字资产，代表了某种独特的东西，如艺术品、音乐或虚拟土地。
- 数字证券：这是传统的金融资产（如股票和债券）的数字版本。
- 其他：还有许多其他类型的数字资产，如数字收藏品、虚拟商品和数字身份。
正如任何投资一样，数字资产也有其风险。价格波动、技术问题、法规变化和安全问题都可能影响你的投资。所以，在决定投资之前，一定要做足够的研究，并咨询专家的意见。
对于初学者来说，进入数字资产的世界可能会感到有点吓人。但不用担心，只需遵循以下几个简单的步骤，你就可以开始你的数字资产之旅：
- 研究：首先，花一些时间了解不同的数字资产和它们的工作原理。
- 选择一个钱包：你需要一个地方存储你的数字资产。有许多不同类型的钱包可供选择，包括硬件钱包、软件钱包和在线钱包。
- 购买数字资产：一旦你选择了一个钱包，你就可以开始购买数字资产了。有许多不同的交易所和