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區(qū)塊鏈的秘密--區(qū)塊鏈開發(fā)入門

區(qū)塊鏈這么火,可是你很快就會(huì)發(fā)現(xiàn),想要入門區(qū)塊鏈編程,尤其是想要從零開始學(xué)習(xí)區(qū)塊鏈編程,根本都找不到突破口!

那么,要掌握區(qū)塊鏈開發(fā)技術(shù),應(yīng)該學(xué)習(xí)哪些知識,應(yīng)該學(xué)習(xí)哪些編程語言,才能快速入門區(qū)塊鏈編程?

區(qū)塊鏈?zhǔn)鞘裁?/h2>

區(qū)塊鏈?zhǔn)鞘裁?一句話,它是一種特殊的分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。

首先,區(qū)塊鏈的主要作用是儲存信息。任何需要保存的信息,都可以寫入?yún)^(qū)塊鏈,也可以從里面讀取,所以它是數(shù)據(jù)庫。

其次,任何人都可以架設(shè)服務(wù)器,加入?yún)^(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò),成為一個(gè)節(jié)點(diǎn)。區(qū)塊鏈的世界里面,沒有中心節(jié)點(diǎn),每個(gè)節(jié)點(diǎn)都是平等的,都保存著整個(gè)數(shù)據(jù)庫。你可以向任何一個(gè)節(jié)點(diǎn),寫入/讀取數(shù)據(jù),因?yàn)樗泄?jié)點(diǎn)最后都會(huì)同步,保證區(qū)塊鏈一致。

分布式數(shù)據(jù)庫并非新發(fā)明,市場上早有此類產(chǎn)品。但是,區(qū)塊鏈有一個(gè)革命性特點(diǎn)。

區(qū)塊鏈沒有管理員,它是徹底無中心的。其他的數(shù)據(jù)庫都有管理員,但是區(qū)塊鏈沒有。如果有人想對區(qū)塊鏈添加審核,也實(shí)現(xiàn)不了,因?yàn)樗脑O(shè)計(jì)目標(biāo)就是防止出現(xiàn)居于中心地位的管理當(dāng)局。

正是因?yàn)闊o法管理,區(qū)塊鏈才能做到無法被控制。否則一旦大公司大集團(tuán)控制了管理權(quán),他們就會(huì)控制整個(gè)平臺,其他使用者就都必須聽命于他們了。

但是,沒有了管理員,人人都可以往里面寫入數(shù)據(jù),怎么才能保證數(shù)據(jù)是可信的呢?被壞人改了怎么辦?請接著往下讀,這就是區(qū)塊鏈奇妙的地方。

那么,什么是區(qū)塊?

區(qū)塊鏈由一個(gè)個(gè)區(qū)塊(block)組成。區(qū)塊很像數(shù)據(jù)庫的記錄,每次寫入數(shù)據(jù),就是創(chuàng)建一個(gè)區(qū)塊。

每個(gè)區(qū)塊包含兩個(gè)部分。

  • 區(qū)塊頭(Head):記錄當(dāng)前區(qū)塊的特征值
  • 區(qū)塊體(Body):實(shí)際數(shù)據(jù)

區(qū)塊頭包含了當(dāng)前區(qū)塊的多項(xiàng)特征值。

  • 生成時(shí)間
  • 實(shí)際數(shù)據(jù)(即區(qū)塊體)的哈希
  • 上一個(gè)區(qū)塊的哈希

這里,你需要理解什么叫哈希(hash),這是理解區(qū)塊鏈必需的。

什么是哈希?

所謂”哈希”就是計(jì)算機(jī)可以對任意內(nèi)容,計(jì)算出一個(gè)長度相同的特征值。區(qū)塊鏈的 哈希長度是256位,這就是說,不管原始內(nèi)容是什么,最后都會(huì)計(jì)算出一個(gè)256位的二進(jìn)制數(shù)字。而且可以保證,只要原始內(nèi)容不同,對應(yīng)的哈希一定是不同的。

舉例來說,字符串123的哈希是a8fdc205a9f19cc1c7507a60c4f01b13d11d7fd0(十六進(jìn)制),轉(zhuǎn)成二進(jìn)制就是256位,而且只有123能得到這個(gè)哈希。(理論上,其他字符串也有可能得到這個(gè)哈希,但是概率極低,可以近似認(rèn)為不可能發(fā)生。)

因此,就有兩個(gè)重要的推論。

  • 推論1:每個(gè)區(qū)塊的哈希都是不一樣的,可以通過哈希標(biāo)識區(qū)塊。
  • 推論2:如果區(qū)塊的內(nèi)容變了,它的哈希一定會(huì)改變。

為什么叫區(qū)塊鏈?

區(qū)塊與哈希是一一對應(yīng)的,每個(gè)區(qū)塊的哈希都是針對”區(qū)塊頭”(Head)計(jì)算的。也就是說,把區(qū)塊頭的各項(xiàng)特征值,按照順序連接在一起,組成一個(gè)很長的字符串,再對這個(gè)字符串計(jì)算哈希。

Hash = SHA256( 區(qū)塊頭 )
  • 1

上面就是區(qū)塊哈希的計(jì)算公式,SHA256是區(qū)塊鏈的哈希算法。注意,這個(gè)公式里面只包含區(qū)塊頭,不包含區(qū)塊體,也就是說,哈希由區(qū)塊頭唯一決定,

前面說過,區(qū)塊頭包含很多內(nèi)容,其中有當(dāng)前區(qū)塊體的哈希,還有上一個(gè)區(qū)塊的哈希。這意味著,如果當(dāng)前區(qū)塊體的內(nèi)容變了,或者上一個(gè)區(qū)塊的哈希變了,一定會(huì)引起當(dāng)前區(qū)塊的哈希改變。

這一點(diǎn)對區(qū)塊鏈有重大意義。如果有人修改了一個(gè)區(qū)塊,該區(qū)塊的哈希就變了。為了讓后面的區(qū)塊還能連到它(因?yàn)橄乱粋(gè)區(qū)塊包含上一個(gè)區(qū)塊的哈希),該人必須依次修改后面所有的區(qū)塊,否則被改掉的區(qū)塊就脫離區(qū)塊鏈了。由于后面要提到的原因,哈希的計(jì)算很耗時(shí),短時(shí)間內(nèi)修改多個(gè)區(qū)塊幾乎不可能發(fā)生,除非有人掌握了全網(wǎng)51%以上的計(jì)算能力。

正是通過這種聯(lián)動(dòng)機(jī)制,區(qū)塊鏈保證了自身的可靠性,數(shù)據(jù)一旦寫入,就無法被篡改。這就像歷史一樣,發(fā)生了就是發(fā)生了,從此再無法改變。

每個(gè)區(qū)塊都連著上一個(gè)區(qū)塊,這也是”區(qū)塊鏈”這個(gè)名字的由來。

區(qū)塊鏈適合的應(yīng)用場景

我們都知道,在技術(shù)上不存在銀彈,區(qū)塊鏈也不是。

區(qū)塊鏈作為無人管理的分布式數(shù)據(jù)庫,從2009年開始已經(jīng)運(yùn)行了8年,沒有出現(xiàn)大的問題。這證明它是可行的。

但是,為了保證數(shù)據(jù)的可靠性,區(qū)塊鏈也有自己的代價(jià)。一是效率,數(shù)據(jù)寫入?yún)^(qū)塊鏈,最少要等待十分鐘,所有節(jié)點(diǎn)都同步數(shù)據(jù),則需要更多的時(shí)間;二是能耗,區(qū)塊的生成需要礦工進(jìn)行無數(shù)無意義的計(jì)算,這是非常耗費(fèi)能源的。

因此,區(qū)塊鏈有它自己的適用場景:

  • 不存在所有成員都信任的管理當(dāng)局
  • 寫入的數(shù)據(jù)不要求實(shí)時(shí)使用
  • 挖礦的收益能夠彌補(bǔ)本身的成本

如果無法滿足上述的條件,那么傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫是更好的解決方案。

區(qū)塊鏈平臺選擇

如果你要學(xué)習(xí)區(qū)塊鏈的開發(fā),首先需要選擇合適的區(qū)塊鏈平臺。目前區(qū)塊鏈有1.0和2.0之說。

區(qū)塊鏈 1.0

主要由數(shù)字貨幣和支付行為組成。特征包括:

  • 以區(qū)塊為單位的鏈狀數(shù)據(jù)塊結(jié)構(gòu);
  • 共享賬本;
  • 非對稱加密;
  • 源代碼開源

區(qū)塊鏈1.0主要具備的是去中心化的數(shù)字貨幣和支付平臺的功能 ; 目標(biāo)是為了去中心化,典型代表就是比特幣(Bitcoin)。區(qū)塊鏈1.0對開發(fā)者并不是很友好。

區(qū)塊鏈 2.0

主要特點(diǎn)是支持智能合約和去中心化應(yīng)用開發(fā)。

  • 智能合約:區(qū)塊鏈系統(tǒng)中的應(yīng)用,是已編碼的可自動(dòng)運(yùn)行的業(yè)務(wù)邏輯,通常有自己的代幣和專用開發(fā)語言;
  • 去中心化應(yīng)用:即DApp,包含用戶界面 的應(yīng)用,包括但不限于各種加密貨幣,如以太錢包;虛擬機(jī),用于執(zhí)行智能合約編譯后 的代碼,虛擬機(jī)是圖靈完備的。智能合約開始在區(qū)塊鏈上應(yīng)用,用機(jī)器合約指令代替 人工操作,讓一切變得更加透明,沒人有人為操作,干擾。比如以太坊上的ICO,就大大降低了融資成本。

因此,區(qū)塊鏈2.0是對開發(fā)者友好的區(qū)塊鏈平臺。以太坊是區(qū)塊鏈2.0的典型代表。

區(qū)塊鏈開發(fā)語言選擇

開發(fā)語言的選擇取決于你要做什么事情。

如果你要自己實(shí)現(xiàn)一個(gè)區(qū)塊鏈平臺,那選擇什么開發(fā)語言都可以,比如:java、c/c++、python、nodejs、go…

如果你要對已有的區(qū)塊鏈平臺進(jìn)行底層改造,那就看這個(gè)平臺的主流開發(fā)語言是什么。例如以太坊的底層協(xié)議實(shí)現(xiàn)最流行的版本是采用go語言,那么你可以學(xué)習(xí)go。

如果你要基于已有的區(qū)塊鏈進(jìn)行應(yīng)用開發(fā),那么就要看這個(gè)平臺的約束。例如以太坊上智能合約的主流開發(fā)語言是solidity,去中心化應(yīng)用的開發(fā)語言是nodejs和html/javascript/css。

因此,對于希望學(xué)習(xí)區(qū)塊鏈開發(fā)技術(shù)的工程師而言,從以太坊應(yīng)用開發(fā)入手是最佳的區(qū)塊鏈開發(fā)入門方式,如果你已經(jīng)有web開發(fā)基礎(chǔ),只需要先理解智能合約的概念和作用,然后學(xué)習(xí)solidity來開發(fā)以太坊區(qū)塊鏈的智能合約,結(jié)合web前端,就可以快速開發(fā)出一個(gè)基于區(qū)塊鏈的去中心化應(yīng)用了!

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