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| 本文作者： 白及 | 2018-04-08 18:26 |
雷鋒網(wǎng)AI金融評(píng)論按：您想知道區(qū)塊鏈到底是什么嗎？想了解區(qū)塊鏈的基本原理嗎？想知道區(qū)塊鏈技術(shù)到底如何發(fā)展嗎？本指南將為您一一解答。您還可以親身體驗(yàn)構(gòu)建屬于您自己的分布式應(yīng)用程序（DApp）。接下來(lái)，您只需按照我們?yōu)槟鷾?zhǔn)備的分步說(shuō)明逐步操作即可。本文來(lái)自howtotoken，一份區(qū)塊鏈應(yīng)用開(kāi)發(fā)指南。雷鋒網(wǎng)AI金融評(píng)論編譯如下：
1. 什么是區(qū)塊鏈？
1.1 區(qū)塊鏈的關(guān)鍵組成部分
1.2 區(qū)塊鏈系統(tǒng)的類型
1.3 區(qū)塊鏈的演變
2. 區(qū)塊鏈發(fā)展簡(jiǎn)介
2.1 DApp 開(kāi)發(fā)的主要問(wèn)題
2.2 區(qū)塊鏈上的 DApp 開(kāi)發(fā)工具
2.3 如何開(kāi)發(fā) DApp
3. 深入探索
區(qū)塊鏈?zhǔn)且粋€(gè)分布式的且不斷擴(kuò)大的數(shù)據(jù)塊或數(shù)據(jù)表，每個(gè)數(shù)據(jù)記錄都被加密。每個(gè)區(qū)塊包含所有或部分最近交易的信息，一個(gè)交易計(jì)算器，以及區(qū)塊鏈版本號(hào)，和幻數(shù)——前一區(qū)塊的加密哈希函數(shù)（添加一個(gè)新區(qū)塊時(shí)，由計(jì)算機(jī)隨機(jī)為新區(qū)塊給出幻數(shù)，所有每個(gè)區(qū)塊都是獨(dú)一無(wú)二的）。
由于每個(gè)區(qū)塊都有前一個(gè)區(qū)塊的加密散列值，時(shí)間戳和交易數(shù)據(jù)，區(qū)塊鏈的信息很容易被驗(yàn)證并且無(wú)法刪除。當(dāng)數(shù)據(jù)記錄在一個(gè)區(qū)塊上，在后續(xù)區(qū)塊中不能修改前面區(qū)塊的數(shù)據(jù)，因?yàn)閰^(qū)塊鏈?zhǔn)欠植际降?，并且新區(qū)塊一般采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)管理方式。
簡(jiǎn)單地說(shuō)，區(qū)塊鏈與 Google 文檔非常相似。只有有權(quán)訪問(wèn)共享文檔的人才可以修改文檔，并且所有人可以立即看到更改后的文檔。但是，區(qū)塊鏈與 Google 文檔相比，有兩個(gè)主要的特點(diǎn)：
在區(qū)塊鏈中，不能刪除或編輯已經(jīng)發(fā)布的信息。您可以添加新的信息，但不能刪除或更改已添加到系統(tǒng)中的任何信息。
區(qū)塊鏈?zhǔn)欠植际降模瑳](méi)有專設(shè)權(quán)威機(jī)構(gòu)來(lái)控制它，它被系統(tǒng)中的每個(gè)使用者所擁有。Google 文檔存儲(chǔ)于 Google 服務(wù)器，原則上說(shuō)，Google 是管理這些文檔的權(quán)威機(jī)構(gòu)。
為了讓您更好地了解區(qū)塊鏈，我們將解釋區(qū)塊鏈的主要組成部分，區(qū)塊鏈的類型以及區(qū)塊鏈系統(tǒng)是如何誕生的。
所有區(qū)塊鏈系統(tǒng)都包含以下部分：
應(yīng)用節(jié)點(diǎn)
每個(gè)區(qū)塊鏈系統(tǒng)都有自己的節(jié)點(diǎn)應(yīng)用程序，用戶需要安裝應(yīng)用程序才能訪問(wèn)區(qū)塊鏈。比特幣錢(qián)包就是一個(gè)例子。
區(qū)塊鏈生態(tài)系統(tǒng)有兩種不同類型的節(jié)點(diǎn)應(yīng)用程序：輕節(jié)點(diǎn)和全節(jié)點(diǎn)。輕節(jié)點(diǎn)對(duì)于適用于簡(jiǎn)單訪問(wèn)區(qū)塊鏈并在系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行交易的用戶，若需要更多服務(wù)則用全節(jié)點(diǎn)。兩者之間的主要區(qū)別在于全節(jié)點(diǎn)需要下載完整的區(qū)塊鏈，而輕節(jié)點(diǎn)只需下載驗(yàn)證數(shù)據(jù)真實(shí)性的區(qū)塊頭即可。區(qū)塊鏈上的大部分節(jié)點(diǎn)都是輕節(jié)點(diǎn)。全節(jié)點(diǎn)雖然占用更多的存儲(chǔ)空間并消耗更多的流量，卻可以為用戶提供更多的安全保障。
共享分類賬
它是在節(jié)點(diǎn)應(yīng)用程序內(nèi)部發(fā)揮管理作用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。當(dāng)用戶安裝節(jié)點(diǎn)應(yīng)用程序時(shí)，內(nèi)部的分類賬數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以查看該區(qū)塊鏈上所有區(qū)塊和交易的信息。
每個(gè)區(qū)塊鏈生態(tài)系統(tǒng)只存在一個(gè)共享分類賬，所以的節(jié)點(diǎn)應(yīng)用程序都使用同一個(gè)共享分類賬。例如，有很多客戶端（節(jié)點(diǎn)應(yīng)用程序）允許訪問(wèn)以太坊，并且這些客戶端均可以同時(shí)運(yùn)行，但您通過(guò)所有客戶端訪問(wèn)的以太坊分類賬都是相同的。
共識(shí)算法
共識(shí)算法為區(qū)塊鏈生態(tài)系統(tǒng)提供了基本規(guī)則，一部分節(jié)點(diǎn)應(yīng)用程序也應(yīng)用共識(shí)算法。共識(shí)算法可以確定區(qū)塊鏈系統(tǒng)為所有節(jié)點(diǎn)獲取共享分類賬的方式。區(qū)塊鏈生態(tài)系統(tǒng)根據(jù)需要和目的使用不同的共識(shí)算法。比特幣需要幾分鐘才能達(dá)成對(duì)于分類賬的共識(shí)（通過(guò)全節(jié)點(diǎn)驗(yàn)證分類賬），但 Ripple 能保證在短短幾秒內(nèi)達(dá)成共識(shí)。
驗(yàn)證分類賬的主要方法是通過(guò)時(shí)間證明，工作量證明和權(quán)益證明。在允許他們參與建立共識(shí)之前，可以使用不同的方法來(lái)驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)。建立不同的共識(shí)算法，所需的共識(shí)算法建立費(fèi)用和交易費(fèi)用會(huì)有所不同。
區(qū)塊鏈生態(tài)系統(tǒng)主要有兩種類型：公共和私有。
在公共區(qū)塊鏈中，只要用戶安裝了相關(guān)區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)應(yīng)用程序，便可以訪問(wèn)系統(tǒng)并在其中進(jìn)行交易。眾所周知的比特幣和以太坊便是公共區(qū)塊鏈。
在聯(lián)盟區(qū)塊鏈中，用戶參與前需要通過(guò)驗(yàn)證。例如，網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)器需要對(duì)使用網(wǎng)絡(luò)的新用戶進(jìn)行驗(yàn)證。所以只有“已驗(yàn)證”或“受邀”的用戶才能訪問(wèn)系統(tǒng)。聯(lián)盟鏈通常應(yīng)用于企業(yè)的商業(yè)運(yùn)營(yíng)。目前，最流行在 Hyperledger Fabric 平臺(tái)上構(gòu)建區(qū)塊鏈聯(lián)盟。在 IBM 網(wǎng)站上有基于 Hyperledger Fabric 平臺(tái)的聯(lián)盟鏈構(gòu)建案例。
公共區(qū)塊鏈適合普通用戶使用，私有區(qū)塊鏈一般供公司內(nèi)部使用。
2008 年，Satoshi Nakamoto 首次推出比特幣。但是，Nakamoto 并不是第一個(gè)想到使用數(shù)字現(xiàn)金或者使用分布式統(tǒng)進(jìn)行直接交易的人。可以說(shuō)比特幣是站在密碼領(lǐng)域這個(gè)巨人的肩膀上的。Stuart Haber 和 W. Scott Stornetta 于 1991 年描繪了一個(gè)與區(qū)塊鏈基本相似的密碼保護(hù)鏈塊。
1997 年 Hashcash 工作量證明算法問(wèn)世，目前這個(gè)算法是比特幣挖礦系統(tǒng)的核心。Wei Dai 早在 1998 年就提出了一個(gè)名為 “B-Money” 的分散式電子現(xiàn)金系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過(guò)工作量來(lái)“創(chuàng)造”金錢(qián)。Satoshi Nakamoto 創(chuàng)作的一篇關(guān)于比特幣的文章中引用了 B-Money。然而，Nakamoto 是第一個(gè)將這些成就融合在一起的人，并將分布式點(diǎn)對(duì)點(diǎn)系統(tǒng)（現(xiàn)稱為區(qū)塊鏈）帶入生活，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)字貨幣交易。
從 2008 年問(wèn)世至今，區(qū)塊鏈生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生了許多變化。這些系統(tǒng)分別是區(qū)塊鏈技術(shù)的幾個(gè)“代”。區(qū)塊鏈生態(tài)系統(tǒng)總共有四代，每一代都試圖解決不同的問(wèn)題，為區(qū)塊鏈技術(shù)增加新的功能。接下來(lái)我們將更詳細(xì)地介紹每一代區(qū)塊鏈生態(tài)系統(tǒng)，以便讓您了解四代區(qū)塊鏈系統(tǒng)之間的不同以及新一代的系統(tǒng)到底帶來(lái)了什么樣的新功能。
第一代
Bitcoin, Litecoin, Monero, Dash 等均為第一代區(qū)塊鏈系統(tǒng)。
第一代區(qū)塊鏈系統(tǒng)是第一批應(yīng)用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)分布式網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)。Satoshi Nakamoto 在比特幣的白皮書(shū)中提到，這些系統(tǒng)可以在兩方之間直接進(jìn)行“電子現(xiàn)金”交易，無(wú)需通過(guò)第三方金融機(jī)構(gòu)。第一代區(qū)塊鏈作為完美的開(kāi)源支付系統(tǒng)，無(wú)需第三方參與。
第二代
Ethereum，NEO，Qtum 等均為第二代區(qū)塊鏈系統(tǒng)。
系統(tǒng)可以為區(qū)塊鏈添加了定制交易的智能合約技術(shù)，還擴(kuò)大了區(qū)塊鏈上的交易記錄，融入了編程語(yǔ)言。以太坊為用戶提供了創(chuàng)建“智能合約”的機(jī)會(huì)，使用 Solidity 語(yǔ)言添加幾行代碼來(lái)設(shè)置區(qū)塊鏈系統(tǒng)內(nèi)可定制交易的監(jiān)管規(guī)則。
第三代
Bitshares，Lisk，ARK 等均為第三代區(qū)塊鏈系統(tǒng)。
第三代區(qū)塊鏈主要解決可擴(kuò)展性的問(wèn)題。隨著比特幣和其他系統(tǒng)的用戶量不斷壯大，需要進(jìn)行大量交易，系統(tǒng)出現(xiàn)了低效率的問(wèn)題。
為了解決擴(kuò)展問(wèn)題，第三代區(qū)塊鏈在共識(shí)算法中引入了權(quán)益證明方法，該方法比傳統(tǒng)的權(quán)益證明或價(jià)值證明方法更高效，更簡(jiǎn)潔。簡(jiǎn)而言之，它的工作原理如下：系統(tǒng)上所有的節(jié)點(diǎn)都有相同的投票權(quán)，然后他們選舉出少量的“證人”。證人是挖礦和監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的人。獲得挖礦機(jī)會(huì)是證人參與監(jiān)測(cè)和建立共識(shí)的動(dòng)力。通過(guò)少數(shù)目擊者建立共識(shí)比通過(guò)所有節(jié)點(diǎn)建立共識(shí)更快，更高效，從而解決了可擴(kuò)展性問(wèn)題。
第四代
IOTA，EOS 等均為第四代區(qū)塊鏈系統(tǒng)。
這些系統(tǒng)也解決了可擴(kuò)展性這個(gè)問(wèn)題，但解決方式與上一代不同。
EOS 通過(guò)構(gòu)建一個(gè)“類似操作系統(tǒng)”的網(wǎng)絡(luò)來(lái)解決可擴(kuò)展性問(wèn)題，該網(wǎng)絡(luò)被委托權(quán)益證明，來(lái)實(shí)現(xiàn)水平擴(kuò)展和垂直擴(kuò)展。IOTA引入了一個(gè)新的區(qū)塊鏈系統(tǒng)來(lái)解決問(wèn)題，新的區(qū)塊鏈系統(tǒng)完全不同于已經(jīng)存在的區(qū)塊鏈系統(tǒng)。新的區(qū)塊鏈系統(tǒng)應(yīng)用 Tangle 網(wǎng)絡(luò)，是一種無(wú)區(qū)塊，可擴(kuò)展，輕量的分散式分類賬。因?yàn)橄到y(tǒng)的共識(shí)算法，并且Tangle網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)在組成決定網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)自我調(diào)節(jié)。
值得注意的是，第四代區(qū)塊鏈仍然沒(méi)有達(dá)成共識(shí)。有些人聲稱區(qū)塊鏈共識(shí)已經(jīng)出現(xiàn)，而另有一些人說(shuō)像 EOS 和 IOTA 這樣的項(xiàng)目并不是新一代的區(qū)塊鏈技術(shù)，因?yàn)樗鼈冎皇墙鉀Q了與第三代區(qū)塊鏈相同的問(wèn)題。
您可以關(guān)注另一個(gè)項(xiàng)目：閃電網(wǎng)絡(luò)（Lightning Network）。于 2018 年 3 月 19 日發(fā)布測(cè)試版，閃電網(wǎng)絡(luò)正在引入非連鎖交易。基本上，目前所有基于區(qū)塊鏈的項(xiàng)目都使用鏈上交易：用戶之間的所有交易信息都被寫(xiě)入?yún)^(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的公共分類賬中。將交易信息寫(xiě)入分類賬中需要時(shí)間，并且只有通過(guò)全節(jié)點(diǎn)才能驗(yàn)證每筆交易。這就是為什么交易處理時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)（比特幣至少需要 10 分鐘），而且交易費(fèi)用高。
閃電網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)“第二層”網(wǎng)絡(luò)，將在區(qū)塊鏈的基礎(chǔ)上進(jìn)行脫鏈交易。工作方式是這樣的：兩個(gè)愿意進(jìn)行交易的用戶將通過(guò)受保護(hù)的支付渠道直接進(jìn)行交易（這是中本聰在比特幣開(kāi)發(fā)初期所設(shè)想的）。交易之后，這兩個(gè)用戶會(huì)將一些加密貨幣放入多重簽名地址，并更改其他用戶從該地址兌換的金額。每個(gè)參與方都可以隨時(shí)關(guān)閉這個(gè)支付渠道，兩個(gè)用戶的最新余額將被寫(xiě)入公共賬中。這項(xiàng)技術(shù)可為用戶提供立即付款服務(wù)，減少交易費(fèi)用。并且保護(hù)了用戶隱私，因?yàn)椴⒎撬械男☆~交易都被寫(xiě)入公共賬中，只有最后一筆余額記錄公共賬。雖然閃電網(wǎng)絡(luò)仍處于測(cè)試階段，但這個(gè)項(xiàng)目非常具有前景。誕生的阿爾特幣可能會(huì)“殺死”比特幣，因?yàn)楦阋?，更快速的交易就是它的主要?yōu)勢(shì)。
我們已經(jīng)了解了什么是區(qū)塊鏈，接下來(lái)讓我們來(lái)仔細(xì)研究一下區(qū)塊鏈的發(fā)展。 區(qū)塊鏈技術(shù)最受歡迎的應(yīng)用之一是 Dapps （分散式應(yīng)用程序）。這些基本都是適用于區(qū)塊鏈上的應(yīng)用程序。聽(tīng)上去似乎很酷！
你也許會(huì)想，在區(qū)塊鏈系統(tǒng)飽受關(guān)注的情況下，為什么只有這么少的 DApps 可用？答案很簡(jiǎn)單：并不是所有即將成功開(kāi)發(fā) DApp 的公司都已經(jīng)把所有組件準(zhǔn)備好。
DApp 開(kāi)發(fā)需要類似于網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)所需的工具：計(jì)算，文件存儲(chǔ)，外部數(shù)據(jù)，貨幣化和支付。到 2017 年底，大約已經(jīng)籌備完成 70％，貨幣化和支付工具已經(jīng)開(kāi)發(fā)完全并可以開(kāi)始運(yùn)營(yíng)，但計(jì)算，文件存儲(chǔ)和外部數(shù)據(jù)組件仍在開(kāi)發(fā)中。
在很多人使用的 DApp 時(shí)，堆棧開(kāi)發(fā)相關(guān)的問(wèn)題才會(huì)變得很重要，需要良好的可擴(kuò)展性來(lái)支撐。所以這些問(wèn)題暫時(shí)不會(huì)阻止 DApp 的創(chuàng)建，只是目前難以擴(kuò)展它。這個(gè)行業(yè)發(fā)展非常迅速，今年早些時(shí)候堆棧可能會(huì)全面完成，我們便可以看到 DApp 數(shù)量的爆炸式增長(zhǎng)。如果你也想?yún)⑴c DApp 的未來(lái)，那你需要從開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單的 DApps 開(kāi)始。我們希望這篇指南能為您提供幫助。
正如您在下文將要看到的那樣，創(chuàng)建一個(gè)簡(jiǎn)單的 DApp 是可以實(shí)現(xiàn)的，并沒(méi)有那么困難。我們將指導(dǎo)您完成這個(gè)過(guò)程，以便您可以獲得區(qū)塊鏈的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。本指南將會(huì)一步一步地進(jìn)行指導(dǎo)，即使您之前沒(méi)有任何編程經(jīng)驗(yàn)，您也能夠理解每個(gè)步驟。當(dāng)然，如果您曾經(jīng)使用過(guò) Solidity 或者嘗試編寫(xiě)過(guò)一些智能合約，那對(duì)于創(chuàng)建 DApp 來(lái)說(shuō)，肯定有很大幫助。
首先，我們來(lái)看看 DApp 開(kāi)發(fā)需要的主要工具：
Geth：用于運(yùn)行以太坊全節(jié)點(diǎn)的命令行接口。簡(jiǎn)而言之，這是一個(gè)連接以太坊區(qū)塊鏈的應(yīng)用程序。以太坊在此為所有操作系統(tǒng)提供安裝說(shuō)明。您將需要它，因?yàn)橐蕴粎^(qū)塊鏈?zhǔn)情_(kāi)發(fā) DApps 的主要平臺(tái)。
Solidity：在以太坊編寫(xiě)智能合約的編程語(yǔ)言。您可以在其網(wǎng)站上找到安裝說(shuō)明。您還需要安裝 Solidity 編譯器才能使用 Solidity 語(yǔ)言編寫(xiě)代碼。
Truffle： DApps 的開(kāi)發(fā)環(huán)境。您將需要?jiǎng)?chuàng)建，運(yùn)行和測(cè)試所有分散的應(yīng)用程序。Truffle 的安裝方法見(jiàn)此超鏈接。
Ganache：這是一個(gè)區(qū)塊鏈模擬器。您可以使用它來(lái)測(cè)試您的 DApp，而無(wú)需連接到真實(shí)的以太坊區(qū)塊鏈上。此超鏈接可安裝 Ganache。
現(xiàn)在讓我們來(lái)看看開(kāi)發(fā) DApp 需要進(jìn)行的主要步驟。不會(huì)涉及太多關(guān)于編碼的細(xì)節(jié)，我們的目標(biāo)是概述 DApp 開(kāi)發(fā)到底是什么樣子的。如果您想按照所有步驟進(jìn)行編碼，通過(guò)閱讀每個(gè)步驟中的超鏈接也可完成。
1.安裝 Geth。如上所述，您將需要它連接到以太坊的區(qū)塊鏈。
2.啟動(dòng)以太坊節(jié)點(diǎn)，并連接其他節(jié)點(diǎn)，開(kāi)始下載區(qū)塊鏈。當(dāng)您安裝了 Geth 時(shí)，可以通過(guò)命令行完成區(qū)塊鏈的下載。區(qū)塊鏈下載大約需要10-15分鐘，具體時(shí)間取決于您的互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)速。在控制臺(tái)的輸出中，您可以看到區(qū)塊號(hào)。下載完成后，輸出中的區(qū)塊號(hào)應(yīng)接近此頁(yè)面上的區(qū)塊號(hào)。
3.如果你還沒(méi)有安裝 Truffle，那么現(xiàn)在安裝。
4.創(chuàng)建一個(gè) Truffle 項(xiàng)目，Truffle 將創(chuàng)建運(yùn)行整個(gè)堆棧 DApp 所需的文件和目錄，還會(huì)創(chuàng)建一個(gè)示例應(yīng)用程序。
5.下一步是使用 Solidity 語(yǔ)言創(chuàng)建一個(gè)智能合約代碼。這里有一個(gè)案例，關(guān)于如何創(chuàng)建一個(gè)簡(jiǎn)單的“投票”智能合約。
6.您需要用 Solidity 語(yǔ)言將代碼添加到 Truffle 項(xiàng)目中。這里可以在這里找到詳細(xì)的解釋。
7.繼續(xù)開(kāi)發(fā)您的智能合約。為此，您需要一個(gè)測(cè)試賬戶和一些以太幣。更多關(guān)于設(shè)置賬戶和獲取以太幣的詳細(xì)信息。
8.當(dāng)你有一個(gè)帳戶和以太幣時(shí)，在區(qū)塊鏈上運(yùn)行您已經(jīng)準(zhǔn)備好的合約。這里有個(gè)關(guān)于在測(cè)試網(wǎng)絡(luò)上開(kāi)發(fā)合同的教程。這個(gè)過(guò)程需要幾分鐘時(shí)間，具體時(shí)間取決于您合約的復(fù)雜程度和您計(jì)算機(jī)的容量。
9.試著通過(guò) Truffle 您的合約。如果一切正常運(yùn)行，說(shuō)明您的合同是完全正常的，您可以繼續(xù)下一步。
10.啟動(dòng)服務(wù)器。如果一切正確，您將看到一個(gè)網(wǎng)頁(yè)，顯示您在合約中編寫(xiě)的內(nèi)容，現(xiàn)在您便可以運(yùn)行您的 DApp。
如果您已經(jīng)按照教程中的所有步驟進(jìn)行操作，那么您便可以創(chuàng)建了一個(gè)本地運(yùn)行的 DApp。希望本教程能夠讓您體驗(yàn)在區(qū)塊鏈上開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序。
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