这破玩意就是区块链？

Posted 2022-12-23

eth tron 快速入门

这破玩意就是区块链？

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web3.0、区块链、比特币、以太坊这些一定有听过，这篇带你快速入门。通过学习你可以掌握以太坊的运转，实现原理，及如何搭建自己的区块链节点。

历史

说到区块链，我们马上就会想到比特币、中本聪、当下最火的链以太坊，以及华人孙宇晨创立的波场[tron]。

但是今天我们不讨论金融和娱乐，单纯讲解什么是区块链技术，如果你打算涉猎，希望可以帮助到你，我是 JavaPub 博主。

前提

在开始阅读本文以前，你可以先了解区块链中的一些专有名词，例如：什么是外部账户、合约账户、双重支付、同质化代币、工作量证明等。

掌握这些概念会让你接下来的阅读更轻松。如果你了解可以访问以太坊浏览器：https://ethereum.org/zh/glossary/#contract-account

本篇我们以以太坊为例讲解，它也目前社区活跃度最高的区块链。

区块链节点

我们知道区块链是一个去中心化的账本，每个人都可以参与记账和对账，更多的人参与也造就了区块链被篡改的高成本。

以太坊有三种节点方式。

1、轻节点；轻节点只包含区块标头Block Header，没有储存Body，借此大幅降低储存空间的需求。当需要验证交易时会向邻近的全节点发起相关信息请求以进行验证。应用在个人钱包，个人本地测试时使用。

2、全节点储存了所有区块的Block Header与Body（交易列表）。因为存储全部历史交易，它可以验证每一个交易的合法性；参与全网络的验证并广播。

3、归档节点相对于全节点，它存储了每个区块高度时的区块状态。比如当需要查询某个账户在指定时间点的余额时，归档节点就派上了用场。 --syncmode snap --gcmode archive

那么如何搭建自己的区块链节点呢？

搭建以太坊包含俩个服务。

• 共识端是处理区块传播和分叉选择、也就是向执行客户端提供权益证明共识机制。

• 执行端是处理和传播交易，因为我们在以太坊上执行操作都是发起一次转账交易。

全节点搭建命令

参数解析

重要参数

--datadir “xxx”                 数据库和keystore密钥的数据目录

--cache value                       分配给内部缓存的内存MB数量，缓存值(最低16 mb /数据库强制要求)(默认:128)

--maxpeers value                 最大的网络节点数量(如果设置为0，网络将被禁用)(默认值:25)

--ws                                      启用WS-RPC服务器，允许以 websocket 方式提供访问

--http                                    启用HTTP服务器

--http.api		             基于Http.rpc 提供的api

--http.vhosts "*" 	             设置访问来源设置

--http.corsdomain value       允许跨域请求的域名列表(逗号分隔)(浏览器强制)

--http-web3provider 指定可信任的ETH节点

https://learnblockchain.cn/2017/11/29/geth_cmd_options/

当然全节点是比较占用资源的，主要是磁盘资源，到目前为止，大概需要准备 4T 硬盘空间可正常运行。

轻节点搭建

如果我们做测试使用，轻节点也足够使用。

mac 安装方式

只需简单三步

数据模型

数据模型是维持区块链正常运转的底层结构，也是介绍区块链的核心。

这是一张区块链的大体模型图，一个接一个的区块。

下面这张是一个区块的内部数据结构模型图。

既然有模型，我们来看看区块链对外暴露的数据结构长什么样。

到这里，我们对区块链的数据结构有了一定掌握。

MPT

在开始了解区块链数据以前，看一下以太坊中最重要、也是基础的一个数据结构；

第一张图是一个普通的二叉树，第二张是一个压缩前缀树。可以明显看到它的优势：

1. 减少空间消耗。
2. 也增加了查询速度。

再来看一下这棵默克尔树。树根值是由从子叶开始不断进行哈希计 算得到最终能代表这棵树数据的哈希值。提供了很好地防篡改性。

下面这棵就是以太坊中使用最广泛的默克尔前缀数了。

以太坊的默克尔前缀树是在默克尔树和前缀树的基础上又做了优化，衍生出了扩展节点、分支节点和叶子节点。以使用更少的空间、更快速的查询到vaule值。

• 扩展节点：它是一个k-v结构，这里的value是其他节点的hash值，通过hash可以快速连接到其他节点。
• 分支节点：分支节点是16长度数组，故该节点有效减少了层高和存储空间。
• 叶子节点：也就是我们树结构的叶子节点，存储了真实的数据。

区块结构

了解完默克尔前缀树后，来看一下以太坊中最重要的三棵树。

首先是状态树、也称为全球状态树。从右往左看，这棵树主要存储来外部账户和合约账户。外部账户也就是用户账户、由密钥控制。合约账户由智能合约的代码控制。

外部账户包含交易次数和账户余额，合约账户除了包含交易次数和账户余额、还包含合约代码的哈希值和合约代码用到的存储树。

第二棵重要的树是交易树，它是在每个区块中单独维护、由打包区块的矿工打包后永远不再修改。

交易树也是一棵默克尔前缀树，它包含了当前区块中中打包的交易、叶子节点记录了每笔交易的信息。包括当前交易的双方地址、交易的gas费用、转账费用等。

第三棵是交易收据树，记录了每笔交易发生的详细信息。

案例

在使用中，我们一般使用 geth 和以太坊服务端做交互。

这里出几个题，可以自我检验一下自己有没有掌握。答案可以来公号 JavaPub 获取。

1. 如何监控新合约？

2. 如何监控合约产生新交易？（如何做到实时监控）

3. 查询指定区块时，某外部用户余额？

4. 如何监控产生了erc20合约

最后

推荐一套北大肖臻老师的课程，这套课程也被当做国内最好的入门课程。https://www.bilibili.com/video/BV1Vt411X7JF

参考

1. 以太坊黄皮书：https://ethereum.github.io/yellowpaper/paper.pdf

2. 以太坊节点安装：https://ethereum.org/zh/developers/docs/nodes-and-clients/

3. web3js命令交互：https://learnblockchain.cn/docs/web3js-0.2x/web3.eth.html

4. chainID: https://learnblockchain.cn/books/geth/part1/config.html

5. 关键词：https://ethereum.org/zh/glossary/#contract-account

6. web3js：https://web3.tryblockchain.org/Web3.js-api-refrence.html

7. MPT：https://learnblockchain.cn/books/geth/part3/mpt.html

8. https://www.npmjs.com/package/@ethereumjs/tx

9. 部署新合约： https://blog.csdn.net/ffzhihua/article/details/81502844

10. 共识：https://www.8btc.com/books/834/ethereum-book/_book/第十五章.html