區(qū)塊鏈的秘密--區(qū)塊鏈開(kāi)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(kāi)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(kāi)發(fā)技術(shù)，應(yīng)該學(xué)習(xí)哪些知識(shí)，應(yīng)該學(xué)習(xí)哪些編程語(yǔ)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)鞘裁矗恳痪湓挘且环N特殊的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。
首先，區(qū)塊鏈的主要作用是儲(chǔ)存信息。任何需要保存的信息，都可以寫(xiě)入?yún)^(qū)塊鏈，也可以從里面讀取，所以它是數(shù)據(jù)庫(kù)。
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(méi)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(kù)。你可以向任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)，寫(xiě)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(kù)并非新發(fā)明，市場(chǎng)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(méi)有管理員，它是徹底無(wú)中心的。其他的數(shù)據(jù)庫(kù)都有管理員，但是區(qū)塊鏈沒(méi)有。如果有人想對(duì)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(wú)法管理，區(qū)塊鏈才能做到無(wú)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(tái)，其他使用者就都必須聽(tīng)命于他們了。
但是，沒(méi)有了管理員，人人都可以往里面寫(xiě)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(qǐng)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(kù)的記錄，每次寫(xiě)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(duì)任意內(nèi)容，計(jì)算出一個(gè)長(zhǎng)度相同的特征值。區(qū)塊鏈的 哈希長(zhǎng)度是256位，這就是說(shuō)，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(duì)應(yīng)的哈希一定是不同的。
舉例來(lái)說(shuō)，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(guò)哈希標(biāo)識(shí)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(duì)應(yīng)的，每個(gè)區(qū)塊的哈希都是針對(duì)”區(qū)塊頭”（Head）計(jì)算的。也就是說(shuō)，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(zhǎng)的字符串，再對(duì)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(shuō)，哈希由區(qū)塊頭唯一決定，
前面說(shuō)過(guò)，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(duì)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(guò)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(xiě)入，就無(wú)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(wú)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(lái)。
區(qū)塊鏈適合的應(yīng)用場(chǎng)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(wú)人管理的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)，從2009年開(kāi)始已經(jīng)運(yùn)行了8年，沒(méi)有出現(xiàn)大的問(wèn)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(xiě)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(wú)數(shù)無(wú)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(chǎng)景：
- 不存在所有成員都信任的管理當(dāng)局
- 寫(xiě)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(wú)法滿足上述的條件，那么傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)是更好的解決方案。
區(qū)塊鏈平臺(tái)選擇
如果你要學(xué)習(xí)區(qū)塊鏈的開(kāi)發(fā)，首先需要選擇合適的區(qū)塊鏈平臺(tái)。目前區(qū)塊鏈有1.0和2.0之說(shuō)。
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(duì)稱加密；
- 源代碼開(kāi)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(tái)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(duì)開(kāi)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(kāi)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(kāi)發(fā)語(yǔ)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(kāi)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(méi)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(duì)開(kāi)發(fā)者友好的區(qū)塊鏈平臺(tái)。以太坊是區(qū)塊鏈2.0的典型代表。
區(qū)塊鏈開(kāi)發(fā)語(yǔ)言選擇
開(kāi)發(fā)語(yǔ)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(tái)，那選擇什么開(kāi)發(fā)語(yǔ)言都可以，比如：java、c/c++、python、nodejs、go…
如果你要對(duì)已有的區(qū)塊鏈平臺(tái)進(jìn)行底層改造，那就看這個(gè)平臺(tái)的主流開(kāi)發(fā)語(yǔ)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(yǔ)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(kāi)發(fā)，那么就要看這個(gè)平臺(tái)的約束。例如以太坊上智能合約的主流開(kāi)發(fā)語(yǔ)言是solidity，去中心化應(yīng)用的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言是nodejs和html/javascript/css。
因此，對(duì)于希望學(xué)習(xí)區(qū)塊鏈開(kāi)發(fā)技術(shù)的工程師而言，從以太坊應(yīng)用開(kāi)發(fā)入手是最佳的區(qū)塊鏈開(kāi)發(fā)入門方式，如果你已經(jīng)有web開(kāi)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(lái)開(kāi)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(kāi)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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