以太坊区块链和Web3.0

互联网世界，经过了：

• Web1.0：用户只是被动接受内容，比如浏览新闻、文章，没有互动体验。
• Web2.0：用户可以和网页交互了，注册登录、发布内容、评论、进行网络游戏等等。

现在已经在缓缓步入Web3.0的时代。

Web3.0在用户使用上，可能并没有太大区别，但内在逻辑已经发生改变。

Web1.0和Web2.0的所有数据，包括注册的账户、评论等等，都存放在页面站点的服务器的数据库里面，一旦这个数据库被破坏、篡改，那么存在其内的数据都会受影响，如果没有备份，将再也无法恢复原版数据。

而Web3.0的运行原理，和前面两个已经有个重大区别，简单的说，Web3.0的所有数据，是存放在无数台服务器中的(截止2020年12月6日，全球共有、有8,823台)，即使想进行破坏、篡改，也只能影响这一台服务器的数据，其他所有服务器对比数据后，能立即发现这台服务器的数据不正常，坏数据将立刻被清理。

因为无法同时对几千台服务器发动攻击，所以可以认为，这无数台服务器中的数据是无法被删除、篡改的。

也就是说，我在Web3.0发布一篇文章，再也不用担心因网站关停而丢失文章，因为数据是存在节点服务器中的。

以太坊官网：https://ethereum.org/zh/。

Web3.0的技术基础，是建立在区块链这一新事物之上的。

区块链逻辑的第一次应用，是作为比特币运行机制的底层技术出现的，所以这里需要从比特币开始。

简短历史

1998，一位名叫魏岱(音)的密码学家发明了b币，这是一个“匿名、分布式电子现金系统”。

2008年，中本聪(Satoshi Nakamoto)在一份鲜为人知的密码学邮件列表上发表了比特币白皮书。白皮书提出了一种新的金融体系，取代了银行和第三方支付处理机构的角色：

“纯粹的点对点电子现金将允许在线支付直接从一方发送到另一方，而无需通过金融机构。”

2009年1月3日，中本聪在一台普通的电脑上开采了比特币的创世区块，比特币就此诞生，延续到现在。

节点服务器

首先，大家都使用银行，农行、建行等等，但每个银行的信息不互通，我在农行存了一百块，只有农行的服务器有记录，在其他银行都查不到，这种模式称为中心化存储。

但比特币就不一样了，它没有独属的服务器，它基于无数个节点服务器，任何一台联网的电脑，安上对应的软件、注册后，就可以成为一个节点服务器。

当我在比特币世界有了一个Token 令牌地址，所有的节点服务器都会通过网络互相同步，都在自己的服务器的硬盘上进行记录，当我给另一个地址转账10个比特币，同样会被同步记录。

这么看来，存储用的硬盘实在是有点浪费了，因为这么多服务器都在记一样的东西，但大家为什么要记这些交易呢？

区块、手续费和奖励

因为每隔十分钟，这十分钟的交易数据就会打包成一个区块，每个服务器自己打包自己的，然后比特币系统会发布一道类似数学计算的难题，需要大量算力来计算的数学题，所有的服务器都会拼尽自己的CPU的算力去计算。

当A服务器计算出结果，就发送给其他所有服务器去校验，当超过半数的服务器都校验通过同意答案是对的，那么A服务器就会把它打包的区块，同步给其他所有的服务器，而其他服务器打包的区块，则全部作废。

这相当于，只要这个服务器的算力获胜，那么过去十分钟的账，就是它说了算！

这里有个小bug了，如果A服务器在记账时它乱记，明明m给n转了10个比特币，但它偏偏记成n给m转了100个比特币，而最后A服务器的算力有获胜了，那m不就赚大发了吗？

确实会这样，但这里有个前提，就是A服务器计算数学题的结果，需要超过半数服务器的算力都认可。

但万一，A开了很多服务器来配合，都认同它的结果，那它最后不就仍然可以瞒天过海了？

这种情况是存在的，这就是比特币的半数攻击，又称51%攻击，但这个实施的可能性太小了，节点服务器越多，想达成半数攻击就越难，因为需要这边的算力，需要超过其他所有节点服务器的算力总和。

上面说到m给n转账，实际这个操作，是需要额外交一笔手续费的，所有需要节点服务器记账的操作都需要交，手续费是可以m在转账时自己设置的，这么多人操作，谁给的手续费高，节点服务器就会优先处理谁的订单。

所谓的处理，就是优先放进当前十分钟的区块队列里。

一个区块，也是有体积限制的，可能也就多少KB，当量满了，即使十分钟没到，这个区块也不在接受订单，那多多余的订单就只能等着了，等这个区块打包完，排到下一个区块里。

这会导致某个操作可能会等很久，比较费时。

而那些类似读取余额的读取操作，则是不需要交手续费，直接从节点服务器读取就行。

当某服务器算力获胜时，这n多笔订单的手续费，外加一份比特币系统基于的奖励，都会转到服务器指定的某个账户地址。

这个手续费和奖励，就是节点服务器们记账、打包、计算数学题的动力！

这些节点服务器还有个俗家名字，叫做矿工，这可不就和挖矿一样么，运转自己的算力吭哧吭哧挖矿，运气好就获胜，挖到币。

其实现在的节点服务器也不是单打独斗，毕竟一个普通电脑，好几年的算力可能还比不上超级计算机一天的算力，所以现在挖矿有一种按算力贡献分奖金的模式，这个就没有研究了。

区块链

上面所说的区块，每一个区块都具有唯一的Hash值，后一个区块通过记录前一个区块的Hash值，来表明父子关系，所有区块首尾相连，这就是区块链。

综上所述

比特币的记账模式和银行的那种记账方式是完全不一样的，他是分散记账，被称作去中心化，任何一个节点服务器突然掉线、被攻击、被篡改等等，只要没有达到半数攻击的规模，都不影响数据。

以太坊

上面所说的，都是比特币世界的基础，当前正在使用区块链虽然脱胎于此，但已经有了新的变化。

这个变化就是由以太坊重新设计、开发、创立的。

以太坊被开发成一个开源的、有智能合约功能的公共区块链平台。

以太坊的主推币为以太币(ETH)，是市值第二高的加密货币，在以太坊网络起到官方币的作用。

以太坊的区块、区块链和网络

以太坊中，区块和区块链的概念和比特币相同，只不过比特币是十分钟出一个区块，而以太坊是十几秒，所以以太坊的上链操作会快一些。

每条区块链的第一个区块，一个让这条区块链从无到有的区块，它没有父区块，这个区块的名字就叫创世区块(Genesis Block)通常创世区块不是由矿工挖掘出来的，而是预先生成好并将创世区块的Hash写进了钱包软件的代码中。

每个区块都包含交易数据，区块链浏览器就是链上数据可视化的主要窗口，它可以用来查看出块信息、账户信息、交易信息等等，实际落地后，区块链浏览器就是一个网站，可以搜索、查询各个地址之间的交易、账单、余额等等。

对了，区块链上的所有数据都是公开的，包括某账户的余额信息等等，前提是需要知道账户地址。

也正是因为公开，才能保证数据不被某些不良机构控制。

工作在同一条区块链上的全部节点服务器，我们称之为一个网络，可以理解为一个链就是一个网络。

通常一种区块链只有一个主网络，比如比特币，莱特币，以太坊，都只有一个主网络。

出于测试和学习的目的，便会有一小部分节点，使用与主网络不同的创世区块，开启一条全新的区块链，并在上面挖矿和测试，这就是测试网络。

区块链又分为多种类型：

• 公链：人人可参与，数据公开、人人可读可写，完全去中心化。
• 私链：权利掌握在少数人手里。
• 联盟链：部分去中心化，其参与者是被提前筛选出来或者直接指定的，数据库的读取权限可能是公开的，也可能像写入权限一样只限于系统的参与者。
• 侧链：从严格上来说，其本身并不是区块链，可以理解为区块链的一种扩展协议，侧链就像是一条条通路，将不同的区块链互相连接在一起，以实现区块链的扩展。

Token 令牌

以太坊世界的账户、币种、合约等等，对应的都是一个Token 令牌，也可以认为是一个地址，这个令牌的格式是以 0x 开头的由 0-9a-fA-F 组成的一个字符串，可以理解为传统的key、id。

在区块链浏览器输入合法的Token地址后搜索，可以看到这个令牌对应的账户、币种、合约的情况和交易记录，所有数据均可查看。

但想操作某个账户，需要有创建该账户时返回的私钥才可以。

智能合约和Web3.0

上面说的节点服务器，看上去只有记账的功能，那如何满足复杂的互联网操作？这里就需要用到智能合约了，这是应用区块链的重要工具。

智能合约（Smart Contract），是一段部署在区块链上的代码，一旦某个事件触发合约中的条款，代码就会自动执行。

其实它本质，个人认为就是一段有特定功能的程序而已，和普通页面的交互程序没什么大区别，只不过是智能合约不运行在页面，而是运行在链上。

数据同样也是存放在链上，这里说的链上，其实就是万千节点服务的硬盘中。

以太坊创始人维塔利克·布特林（Vitalik Buterin），在2018年发布推特也承认：

需要澄清的是，在这一点上，我非常后悔采用了“智能合约”这个术语。我应该把它们叫做更无聊和技术性的东西，也许类似于“持久脚本”。

当前互联网之所以可交互，不就是因为每个页面、程序、游戏的背后的服务器上运行着程序吗？

区块链中的智能合约，就起着传统互联网中的后台程序的作用。

每个人都可以开发一个智能合约，部署到支持智能合约的链上，这个合约会在所有节点服务器中运行，供万千大众就使用。

比如某个合约的作用类似一个博客的后台。

你可以调用合约中的方法，用起来就类似传统互联网的ajax接口，把文章通过合约传到链上（文章需要存到链上，需要交手续费）。

其他人浏览你的博客网站，再调用合约的方法（只读，不需要手续费），从链上下载文章展示给他们看。

用户想要评论，同样是调用合约的某个方法（评论内容需要上链）。

以上就是Web3.0的一个应用。

但这个和以前有什么不同？主要就是去中心化。

以前的文章、评论等，都存储在某个服务器中的数据库中，如果这个服务器被黑科搞了破坏，那这些就全丢失了。

但区块链不会了，它去中心化，没有中心。

智能合约和 Solidity

上面说智能合约本质就是一段部署到区块链上的代码，Solidity 就是这段代码的开发语言。

Solidity 其语法与 JavaScript 类似，文档地址：https://docs.soliditylang.org/。

DApp

这里的d就是Decentralized（去中心化），DApp 就是去中心化的app，也就是以区块链为后台服务的应用。

DApp的代码是开源的，任何人都可以去查看它的原始代码，所以整个执行过程都是对所有人透明的，所有人都知道发生了什么。

Crypto代币、ERC-20标准和单位 wei

Crypto（Cryptocurrency）就是加密货币，是一种去中心化的数字货币，也就是常说的代币，就是转账时被转移的东西，相当于现实世界中的钱。

ERC-20是最著名的标准，ERC-20标准无差异，符合此标准的代币可以互换，这相当于说，按照ERC-20标准，你有100个ETH，我有0个ETH，我们其实都有ETH，只不过数量不同而已。

ERC-20标准规定，代币应具有名称、符号、总供给量和转账、汇款等功能。此标准的优点是，只要代币符合ERC-20标准，它就可以与以太坊钱包兼容。换句话说，您可以将此代币添加到您的以太坊钱包中，并通过您的钱包将其发送给其他人。

ERC-20就相当于现实生活中的钱。

每个代币都是有单位的，比如说，人民币一般的最小单位是分（有更小的，这里就认为是分），但我们平时对外沟通时，用的都是元这个单位。

代币也一样，所有代币的最小单位是 wei ，而对WETH这个代币来说，1WETH = 10^18 wei（10的18次方个wei），那么WETH这个代币的精度是18，wei 也是以太坊世界沟通的标准单位，就因为它是最小单位。

其实我们直接在以太坊中查询自己的余额，返回的单位都是 wei，但展示的时候都已经按照对应币种的精度进行处理了，就像你给我转了1块2角钱，实际是转了120分，但我们不管在哪里查看交易记录，看到的都是转了1.2元。

NFT、ERC-721标准

ERC-20标准代币没有价值差异，它不再适用于需要唯一属性的某些资产（比如游戏道具）。

因为就算是同一件道具，比如现实生活中的同一种型号的匕首，单两把匕首的出厂编号不同，你的和我的就是不一样。

还有就是，这把匕首你有就是有，没有就是没有，不可分割，不可能说我有半把匕首。

所以ERC-721有了用武之地，符合该标准的每个代币都有一个唯一的代币ID，没有数量一说，不可分割，只能整个转移所属权。

NFT就是符合ERC-721的代币，可以称为数字财产，最近经常有一些电子版的名画被拍卖，其实拍卖的就是这幅名画的NFT的令牌地址的所属权。

手续费Gas、GasPrice和GasLimit

上链指的是，某个操作需要被节点服务器进行记账，比如转账、修改内容等等，这些需要上链的写操作，需要付出一定的代价作为手续费才可执行，这个代价就是这条链的官方币种，比如最常见的ETH。

• Gas：存在于以太坊虚拟机内部，作为矿工记录用户这一笔交易时，需要进行的工作量的计数。
• GasLimit：用户发起上链交易时，设置的允许的Gas的最高限额。
• GasPrice：用户愿意为每个 Gas 支付的价格，一般单位为 Gwei ，1ETH = 1,000,000,000 Gwei。

所以交易完成，用户需要支付的最终手续费为：Gas * GasPrice。

GasPrice设置的越高，在区块链看来，记录这笔交易的性价比就越高，就越容易被矿工记账，所以如果想让自己的操作快点完成，可以把 GasPrice 设置的高一些。

GasLimit只是个限额，如果矿工的工作量达到了用户设置的 GasLimit，但记账还未完成，那么整个操作将会失败，手续费也会被扣除，将报错提示：out of gas。

钱包和小狐狸MetaMask

一个人可以申请无数的账户，每个账户都有一个地址和一个私钥，进行操作时也比较麻烦，所以方便用户进行操作的钱包就出现了。

钱包可以是一个手机软件、浏览器插件，比如小狐狸 MetaMask就是一个浏览器插件。

用户可以通过钱包，设定好对应的**链（网络）**后，在这个网络上申请账户，也可以把自己现有的账户登记到钱包中，在钱包中可以查看账户余额、账户间转账。

因为Web3.0还是需要网页来操作，比如在网页中拍NFT，则需要以下步骤：

• 用户提前登录好小狐狸、切换到正确的网络、确保有账户，且账户下有币，也就是有钱。
• 用户点击网页中的「连接钱包」按钮，这个按钮必然存在，除非这个网站不打算和用户进行交互。
• 点击后，小狐狸插件自动弹出，询问是否连接此网站，并询问使用哪个账户连接，用户选好后选择连接。
• 网页和小狐狸连接好了，用户点击出价按钮，网页进行判断处理后，会自动给用户设置好合适的手续费和出价金额，然后调用小狐狸的方法，弹出小狐狸，让用户确认付款。
• 用户可以在弹出的界面中修改手续费，也可以直接点确认，然后等区块链打包后，付款完成，出价成功。

注意，上面确认付款那一步，本质是转账，需要上链，需要使用用户的私钥进行签名，上面小狐狸的确认付款界面，就是让用户看一下交易消息，让用户确认是否要给这一笔交易签名，因为钱包存储着账户的私钥，所以这里只要用户点了确认，后面就自动完成了。

所以，钱包大大的方便了用户。

其实是用户把自己的账户托管给了钱包，我们只要相信这个钱包就行了。

节点服务器的RPC

同一条链上，可以有千千万万个节点服务器，想要和这条链交互，我们可以连接任意一个节点服务器，和它进行交互，基于同步记账的原则，所有节点服务器都会同步，也就相当于和链交互了。

节点服务器启动时，可以配置是否放开访问连接，这个访问连接可以是一个支持 ajax 的 HTTP 接口地址，也可以是一个 WebSocket 连接地址，也可以通过 IPC 文件进行本地进程间通信，就看如何配置的了，这个地址对外统称为 RPC。

通常前端开发时，拿到某个节点服务器的RPC后，就可以使用 HTTP 请求或者 WebSocket 的形式，按照固定的规则进行交互了，这里我们常用的是 HTTP 的方式。

其实我们使用小狐狸等钱包连接各个网络，就是添加以下配置：

• 网络名称：自定义给自己看的网络名称。
• RPC URL：就是上面说的RPC。
• 链ID：这个网络对应的这条区块链的唯一id。
• 货币符号：这个网络的主要代币，获取余额、扣除手续时使用的就是这个币。
• 区块浏览器 URL（可选）：上面说过，就是这条链的区块链浏览器，用来共用户跳转查看信息用的。

以上配置一般是连接节点服务器时，节点服务器都会提供的一整套的信息。

大多数钱包，包括小狐狸，都会默认放置一些比较流行的链的网络备选，可以一键添加。