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)習哪些知識，應(yīng)該學(xué)習哪些編程語言，才能快速入門區(qū)塊鏈編程？

區(qū)塊鏈是什么

區(qū)塊鏈是什么？一句話，它是一種特殊的分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)的實現(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)，成為一個節(jié)點。區(qū)塊鏈的世界里面，沒有中心節(jié)點，每個節(jié)點都是平等的，都保存著整個數(shù)據(jù)庫。你可以向任何一個節(jié)點，寫入/讀取數(shù)據(jù)，因為所有節(jié)點最后都會同步，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)塊鏈有一個革命性特點。

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，也實現(xiàn)不了，因為它的設(shè)計目標就是防止出現(xiàn)居于中心地位的管理當局。

正是因為無法管理，區(qū)塊鏈才能做到無法被控制。否則一旦大公司大集團控制了管理權(quán)，他們就會控制整個平臺，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)塊鏈由一個個區(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)建一個區(qū)塊。

每個區(qū)塊包含兩個部分。

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

區(qū)塊頭包含了當前區(qū)塊的多項特征值。

• 生成時間
• 實際數(shù)據(jù)（即區(qū)塊體）的哈希
• 上一個區(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�！本褪怯嬎銠C可以對任意內(nèi)容，計算出一個長度相同的特征值。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，最后都會計算出一個256位的二進制數(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（十六進制），轉(zhuǎn)成二進制就是256位，而且只有123能得到這個哈希。（理論上，其他字符串也有可能得到這個哈希，但是概率極低，可以近似認為不可能發(fā)生。）

因此，就有兩個重要的推論。

• 推論1：每個區(qū)塊的哈希都是不一樣的，可以通過哈希標識區(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，每個區(qū)塊的哈希都是針對”區(qū)塊頭”（Head）計算的。也就是說，把區(qū)塊頭的各項特征值，按照順序連接在一起，組成一個很長的字符串，再對這個字符串計算哈希。

Hash = SHA256( 區(qū)塊頭 )

• 1

上面就是區(qū)塊哈希的計算公式，SHA256是區(qū)塊鏈的哈希算法。注意，這個公式里面只包含區(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，其中有當前區(qū)塊體的哈希，還有上一個區(qū)塊的哈希。這意味著，如果當前區(qū)塊體的內(nèi)容變了，或者上一個區(qū)塊的哈希變了，一定會引起當前區(qū)塊的哈希改變。

這一點對區(qū)塊鏈有重大意義。如果有人修改了一個區(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（因為下一個區(qū)塊包含上一個區(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，哈希的計算很耗時，短時間內(nèi)修改多個區(qū)塊幾乎不可能發(fā)生，除非有人掌握了全網(wǎng)51%以上的計算能力。

正是通過這種聯(lián)動機制，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。

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

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。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)點都同步數(shù)據(jù)，則需要更多的時間；二是能耗，區(qū)塊的生成需要礦工進行無數(shù)無意義的計算，這是非常耗費能源的。

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局
• 寫入的數(shù)據(jù)不要求實時使用
• 挖礦的收益能夠彌補本身的成本

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，是已編碼的可自動運行的業(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，用于執(zhí)行智能合約編譯后 的代碼，虛擬機是圖靈完備的。智能合約開始在區(qū)塊鏈上應(yīng)用，用機器合約指令代替 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。

如果你要自己實現(xiàn)一個區(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)塊鏈平臺進行底層改造，那就看這個平臺的主流開發(fā)語言是什么。例如以太坊的底層協(xié)議實現(xiàn)最流行的版本是采用go語言，那么你可以學(xué)習go。

如果你要基于已有的區(qū)塊鏈進行應(yīng)用開發(fā)，那么就要看這個平臺的約束。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)出一個基于區(qū)塊鏈的去中心化應(yīng)用了！

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