为初学者准备的区块链入门学习手册

链集市ChainMarket view 5048 2021-7-7 09:19

一、区块链101：为初学者准备的区块链技术基础知识

二、区块链类型

三、区块链的历史

四、公有链是如何工作的？

五、工作量证明(PoW)与权益证明(PoS)

六、区块链和可扩展性的三重困境：去中心化、安全性和可扩展性

七、比特币和以太坊区块链有什么区别？

八、区块链和传统金融相比，有什么优势？

九、区块链的缺点是什么？

十、具有前景的区块链应用与杀手级应用

十一、如何投资于区块链技术

十二、2021年值得关注的区块链公司

十三、区块链是现在，也是未来

想象一下，有这样的一个世界，你可以直接把钱寄给没有银行的人，而且这是在几秒之内完成，不需要几天的时间，也不需要支付过高的手续费给银行。

你可以把钱储存在一个没有与银行挂钩的网上钱包里，这意味着你拥有“自己的银行”，对你的钱有完全的控制权。不需要银行的许可才能够使用钱包或者移动它，也不必担心第三方会拿走它，一些经济政策也无法操纵它。

这不是未来的世界，而是越来越多的区块链技术的狂热早期采用者现在的生活。而这仅仅只是几个重要的区块链技术用例，它们正在改变我们信任和价值交换的方式，我们将在下文中讨论其他的用例。

然而对于许多人来说，区块链技术仍然是一个神秘甚至是令人有些畏惧的话题，还有些人对我们将来是否会使用这项技术持怀疑态度。今天存在这种怀疑态度是可以被理解的，因为我们还处于开发和广泛使用区块链技术的早期阶段。

2021年对于区块链技术就像上世纪90年代末对于互联网一样，区块链技术绝不是短暂的狂热，它会一直存在，当你看到这篇文章的时候，说明你也站在了时代的前沿。

这篇文章涉及区块链技术，你可以把它看作“区块链技术入门101”。一个完整的、容易理解的、被一步一步的拆解过的初学者区块链知识体系。你将了解什么是区块链？这项技术为什么这么重要？区块链如何一步一步的工作？以及从今天到未来最有希望看到的区块链技术的应用是什么？

当你通读了本文，你会在区块链技术投资决策的道路上做的更好，可以更加的明智和独立。同时也可以使你在与家人和朋友的谈话中保持自己的风格，以下让我们来详细的分析。

区块链101:为初学者准备的区块链技术基础知识

区块链技术是区块链运行背后的概念或协议，这种技术使得像比特币这样的加密货币（使用加密技术的数字货币）工作起来就像在互联网使用电子邮件一样成为可能。

区块链是一个不可变的（不可更改的意味着记录的交易或文件不能被更改）分布式账本（计算机网络中存储在多个地方的交易或数据的数字记录），目前有许多用例已经超出了加密货币的范畴。

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不可变和分布式是区块链的两个基本性质。账本的不可变性意味着你可以始终相信它的准确的，分布式的特性则保护区块链不会受到网络的攻击。

账本上的每一笔交易或记录都存储在一个“区块”中，例如，比特币区块链上的每个区块平均包含了500多笔比特币的交易信息。

区块中包含的信息依赖于前一个区块中的信息，并与其链接，随着时间的推移，最终形成一个交易链，因此就有了区块链这个词。

区块链类型

有四种类型的区块链：

1.公有链

公有链是开放的、去中心化的计算机网络，任何请求或想验证交易的人都可以访问（检查区块链上的信息是否准确），验证交易的矿工会得到奖励。

公有链使用工作量证明或权益证明共识机制，公有链两个常见例子的是比特币和以太坊。

2.私有链

私有链是不开放且具有访问限制的区块链，想要加入的人需要系统管理员授予的权限。它们通常由一个实体管理，这意味着它们是中心化的，Hyperledger就是一个典型的用例，本质上是一个私有的、允许使用的区块链。

3.联盟链

联盟链是公有链和私有链的结合，兼具了中心化和去中心化的部分特点，典型代表为Energy Web Foundation、DragonChain和R3。

在这里，我们应该注意的是，对于联盟链和混合制区块链是否是不同的，目前还没有百分之百的共识，有些人把两者区分开，而另外的人则认为两者是相同的。

4.侧链

侧链是与主链平行运行的区块链，它允许用户在两个不同的区块链之间移动数字资产或者进行信息传动，提高了主链的可扩展性和效率，一个典型的例子是Liquid Network。

区块链的历史

区块链的历史可以追溯到比你能够想象的更久远的时间，我们可以通过四个简单的关键问题来简述其历史。

谁发明了区块链？

第一个类似于区块链的协议是由密码学家David Chaum于1982年提出的，随后在1991年底，Stuart Haber 和 W. Scott Stornetta编写了第一条联盟链。

但是最著名的起因是中本聪（一个人或一群人的化名）发明并实施了世界上第一个数字货币——比特币的第一个区块链网络区块。

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谁拥有区块链技术？

因为区块链技术是区块链的基础，所以它不能被单个人拥有，就像互联网，任何人都可以利用这项技术运行并拥有自己的区块链。

谁创立了比特币？

中本聪。

谁发送并接收了第一笔比特币交易？

中本聪向Hal Finney送去了十枚比特币，这是历史上第一笔比特币交易，2004年，Hal Finney建立了第一个可重复使用的工作量证明系统。

公有链是如何工作的？

让我们从最简单的部分开始展开讨论。

作为一个社会，我们创建了账本来存储信息，继而有了各种各样的应用程序。举个简单的例子，我们可以在房地产行业中使用账本来存储有关房子改造和出售相关的记录，也可以来记录一家公司的所有交易。

目前传统的账本记录主要是依靠复式会计来存储交易记录。虽然复式记账是一种对缺乏透明度和问责制的单一记账的升级，但复式记账也有有其缺陷：分录单独入账，使得交易双方难以核实对方的记录。

使用传统账本存储的记录也很容易被篡改，这意味着任何人可以轻松地编辑、删除或添加记录，因此不太可能确认信息是准确的。

公有链有效的解决了这两个问题以及我们产生信任的方式，将传统的记账模式发展为三重记账法。第三份交易记录在区块链上进行加密封存，这将创建存储在区块中并由分布式一致性机制验证的防篡改记录。

这些共识机制还确保新的区块被添加到区块链中，共识机制的一个例子就是工作量证明（Pow），通常被称为“采矿”。

采矿机制并不是对所有区块链通用的，是比特币和以太坊目前使用的共识机制，尽管以太坊计划在2022年之前转变为另一种不受限制的权益证明（Pos）共识机制。

让我们来讨论一下比特币工作的过程。在我们发送比特币时，需要为计算机网络支付少量费用（比特币），以确认交易的有效性，然后将交易绑定到队列中等待添加到新块的其他交易一起处理。

计算机（节点）通过解决一个复杂的数学问题来验证区块中的交易列表，从而得出一个由64位的十六进制数组成的哈希值。

一旦交易被解决，该区块将被添加到网络中，而我们为本次交易支付的费用和该区块上左右其他交易费用的总额就是矿工的奖励。

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添加到网络中的每个新区块都被分配到一个唯一的密钥，为了获得每个新的密钥，前一个区块的密钥和信息被输入到一个公式中。

随着正在进行的挖矿过程中不断增加新的区块，区块链变得越来越安全，更难以篡改。任何试图编辑记录的人都会被拒绝。所有未来的区块都依赖于来自先前区块的信息，而这种从一个区块到下一个区块的依赖关系形成了一条安全链接起来的区块链。

你可以看到下面描述的存储在区块链上的房屋记录。如，例如，在将来自区块1的所有信息（包括密钥）考虑在内并将其输入到公式中之后，区块2提供密钥。区块3则在考虑到区块1和区块2的所有信息（包括密钥）并将其输入公式后提供新密钥，以此类推，这个过程无止境的重复。

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现在，让我们深入讨论，探索工作量证明（Pow）与权益证明（Pos）以及区块链的三重困境，这是公有链运作的基础。

工作量证明（PoW)与权益证明（PoS)

公有链通过协商一致的机制发挥作用，在没有第三方（如银行）的情况下验证交易的过程。

PoW工作量证明共识机制和PoS权益证明共识机制，虽然他们达成交易有效性共识的目标保持不变，但他们达成共识的方式略有不同。

1、PoW工作量证明共识机制是什么？

PoW，是当前采矿的技术术语，也是最初的共识机制。在我们撰写本文时，比特币和以太坊还在使用这种共识机制。但如前所述，到2022年以太坊将转向PoS权益证明共识机制，PoW是基于密码学的，原理是解决只有计算机才能解决的数学方程。

上一节中关于如何将区块添加到比特币区块链中的示例解释了该系统。

PoW的两大问题是，其一它使用大量电力，其二它同时只能处理有限数量的交易（比如一秒钟比特币区块链最多处理7次交易）。交易通常需要至少10分钟才能完成，当网络拥堵时，这种延迟还会增加。尽管与全球各地汇款，甚至结账所需的时间相比，比特币十分钟的延迟仍然是相当高效的。

为了解决这些问题，开发人员建立了其他的共识机制，目前最受欢迎的是PoS权益证明共识机制。

2、什么是PoS权益证明共识机制？

PoS共识机制仍然使用加密算法进行验证，但交易会根据所选验证节点持有多少通证（也称为其质押的份额）进行验证。

从技术上讲，个人没有采矿，也没有区块奖励。相反，区块是“伪造的”。参与这一过程的人会在网络上锁定特定数量的通证。

一个人质押的份额越大，他们拥有的采矿权就越大，他们被选为下一个区块的验证者的可能性也就越大。

为了确保那些通证最多的人不总是被选中，使用了其他的选择方法。这些包括随机化区块组的选择（选择具有最高赌注和最低散列值的伪造节点）和通证持有年龄选择（根据持有通证的时间选择伪造节点）。

其结果是交易用时更短、成本更低，例如，NEO和Dash等加密货币可以在几秒钟内发送和接收交易。

区块链和可扩展性的三重困境：去中心化、安全性和可扩展性

大多数区块链项目都是围绕去中心化、可扩展性和安全性三个核心属性构建的，开发人员一直在努力平衡这些方面，并不会妥协。

但他们常常不得不牺牲一个来换取另一个，“区块链不可能三角”的概念最早是由以太坊的创始人Vitalik Buterin提出的“可扩展性三重困境”发展而来的。

让我们更详细地了解这些概念，并探讨其中的利弊：

1、去中心化

去中心化意味着没有中心机构，取而代之的是，决策是通过在去中心化计算机网络上达成共识做出。

在这里速度成为了一个重要的衡量标准，发送交易需要更长的时间，因为需要多次确认才能验证交易，这就是为什么比特币交易速度慢的原因。

2、可扩展性

可扩展性是指系统是否能够处理越来越多的交易，可扩展性对于大规模的采用是至关重要的，因为随着越来越多的人使用它，任何系统都需要高效地运行。

下面是关于以太坊、比特币以及信用卡公司每秒可以处理多少笔交易的粗略分类：

比特币：每秒7笔交易

以太：每秒30笔交易

信用卡：每秒可以同时处理5000张信用卡的交易，如果有需要的话，Visa每秒可处理多达24000次交易。

但是，实现可扩展性往往是以去中心化为代价的，例如，EOS承诺最高可达到4000 TPS（每秒可处理4000笔交易），但由于过于中心化而饱受批评。

3、安全性

安全性是一个区块链被保护免受攻击的能力，不幸的是，交易所和源代码多次被黑客入侵。这表明许多开发人员关注的是可扩展性和去中心化。而这是以牺牲安全为代价。

比特币和以太坊区块链有什么区别？

比特币和以太坊是目前全世界最大的加密货币和区块链，因此讨论和比较它们是有意义的。

1、比特币的基础知识

比特币网络是一个公共的、去中心化的点对点支付网络，允许用户在没有银行介入的情况下发送和接收比特币。BTC是比特币网络上唯一可以交易的加密货币及比特币区块链通证。

交易使用数字账本记录，节点确保遵循POW工作量证明共识机制（或进行挖掘）。对许多人来说，比特币似乎很复杂，但当你把比特币看作是三件事的组合时，事情就会变的很简单。

点对点的支付系统：你可以把钱从一个人或一个公司寄给另一个人或公司，而不需要银行，用这种方式汇款比使用传统金融的方法更快、更安全、更便宜。

像互联网一样的去中心化系统：并没有被一个实体控制，也不能被第三方阻止。

像黄金一样的的价值储存物（通常BTC被称为数字黄金），但转让比黄金容易得多。

2、以太坊的基础知识

2013年，Vitlaik Buterin在与比特币开发者同行会谈中，发现了比特币的局限性，Vitlaik Buterin决定改进比特币区块链并建立以太坊。

以太坊网络是一个公共的、去中心化的对等网络，像比特币一样，以太坊使用节点并允许用户发送和接收加密货币Ether（之后改成了Ethereum）。

以太坊网络不仅仅是一个支付系统，它的创建主要是为了部署去中心化应用程序（DAPP）和智能合约。

Dapps是“去中心化应用程序”的简称，是可以与以太坊区块链交互的计算机程序。然而，智能合约是在以太坊区块链上运行的，一旦满足某些条件（写入计算机代码），智能合约就可以在没有中介的情况下自动执行。例如，一个智能合约可以被编程为在你去世之后向指定的人发送一部分你的比特币。

3、以太坊与比特币区块链的对比

总之，比特币和以太坊网络都是公共的，去中心化的点对点网络，都具有自己的通证，分别是比特币和以太坊。两者都是依赖密码学构建的，而且都使用了数字账本技术。

但它们在创建的目的和能力上有很大差异，比特币是一种去中心化的支付和价值存储系统。它的区块链是所有比特币交易的数据库，并跟踪比特币的所有权。以太坊不仅仅是一个支付系统，它允许智能合约和应用程序建立在它的基础上，使它成为一个更加复杂的区块链。

区块链和传统金融相比，有什么优势？

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（1）去信任：区块链是不可变的，可以使不需要相互了解的交易对手之间的可信交易自动化，交易只有在双方都满足程序条件的情况下才能执行。

（2）不可阻止：一旦符合已编程到区块链协议中的条件，交易就不能撤消、更改，也无法停止已启动的交易，它将付诸实施，没有任何机构，包括-银行、政府或第三方能够阻止它。

（3）不可篡改：区块链上的记录不能更改或篡改，比特币从未被黑过。只有在解决了一个复杂的数学问题并通过共识机制进行验证之后，才会增加一个新的交易块。每个新的区块都有一个唯一的加密密钥，该密钥来自于前一个区块的信息，并且密钥会被添加到一个公式中。

（4）去中心化：没有一个实体维护网络。与中央银行不同，对区块链的决策是通过共识机制作出的。去中心化非常重要，它确保了人们可以轻松地在平台上访问和构建交易。

（5）低成本：在传统的金融体系中，你需要向银行这样的第三方支付费用才能够处理交易。区块链消除了这些中介机构，并降低了收费。一些系统将费用返还给矿工和质押节点。

（6）点对点：像比特币这样的加密货币，可以让你直接把钱寄给世界上任何地方的任何人，而不需要像银行这样收取交易费用或手续费的中介机构。

（7）透明：公有链是开源软件，任何人都可以访问它们来查看交易及其源代码。他们甚至可以使用其代码来构建新的应用程序，并对代码提出改进建议，以达成共识的方式，区块链系统接受或拒绝建议。

（8）全能银行：全世界二十亿的人没有银行账户。因为任何人都可以进入区块链存储金钱，这是一个很好的方式为没有使用银行服务的人提供银行可以提供的金融服务，避免了由于物理世界中持有现金而发生的盗窃。

区块链的缺点是什么？

公有链并非没有危险和挑战。以下是当前最关心的问题：

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1.环境影响

像比特币这样的区块链网络使用了大量电力来验证交易，这导致了对环境负担的加重。比特币比一个中等规模的欧洲国家消耗的电力更多，并且比特币的开采威胁了中国气候变化的目标。

然而，许多人会争辩说，比特币比任何人和任何东西都要遵守更高的环境标准。这可能是真的，尤其是考虑到区块链和比特币是传统金融系统的替代品，后者耗电量可能大得多，对环境的影响也要大得多。

Galaxy Digital的一项研究表明比特币的能耗还不到传统银行体系的一半，你可以说比特币是朝着正确的环境保护方向迈出的一步。

没有人说在降低碳足迹方面取得进展不应该被提上议事日程，随着一些矿场转向如太阳能电池板等可再生能源，同时萨尔瓦多总统呼吁制定利用地热能（火山）开采比特币的计划。

但是，在考虑成本、环境影响和区块链利益时，保持平衡的观点是至关重要的。

2.个人责任

区块链和加密货币最重要的优势之一也是其最大的弱点。当你通过挖掘或购买加密货币投资于公开的开源区块链时，并将其存储在你的数字货币钱包中时（你的钱包就像你的银行账户，除了你没有任何人可以访问它并拥有密码），只有你能控制你的钱。

你就是自己的银行，这太棒了！但是，如果你失去了你的助记词，能让你找回钱包的单词列表，你就没有了追索权。这意味着你的钱永远的丢了，而在银行，你可以重置密码。

不出所料，很大一部分比特币将永久丢失，据估计，目前比特币中有20%或370万枚可能永远消失了。

3.增长的痛苦

尽管公有链比传统银行系统更有效率，但去中心化是以可扩展性为代价的。实际上，试图将区块链网络扩展到全球容量，是当前区块链速率低下的根本原因。正如我们所看到的，比特币和以太坊每秒最多只能分别处理7和30笔交易，然而Visa可以处理2.4万笔交易。

幸运的是，开发人员正在构建解决方案以提高区块链的可扩展性和交易的速度。例如，lightning network允许交易发生在比特币区块链之下，以加快交易速度。在以太坊上，许多创新的Layer2解决方案正在被开发以提高扩展性和速度，包括rollups、零知识证明和侧链。

4.虚假叙述

一些加密货币无疑被用于非法活动，最著名的例子是Silk Road：人们使用比特币在平台上Xi钱和购买毒品。

然而，这与人们经常使用美元等其他货币时经常发生的非法活动没有什么不同。

一种错误的说法是认为加密货币只用于或主要用于非法活动，而这只会推迟其不可避免的采用，这会使包括金融系统在内的所有人受益匪浅。

具有前景的区块链应用与杀手级应用

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区块链技术目前应用于供应链、医疗保健、零售、媒体和广告、金融服务、保险、旅行和运输、石油和天然气以及游戏等多个行业。

下面是一些具有前景的用例：

（1）加密货币：如今区块链的“杀手级应用”是加密资产。加密货币可以让我们在没有银行的情况下更快、更低成本的跨国界转移价值。除比特币和以太坊之外，其他数字货币例子包括Polkadot （DOT）, NEO, Cardano （ADA）, Tether （USDT）, Binance Coin （BNB）和 Litecoin （LTC）。

（2）智能合约：智能合约是一类写入计算机的代码，即一种满足了条件之后，无需中介也能够自动执行的合约。

（3）去中心化银行：区块链技术在银行业中的使用也在激增。例如，巴克莱银行、加拿大帝国银行和瑞银等许多银行都对区块链如何提高后台结算系统的效率感兴趣。

（4）电子游戏/艺术：你可能听说过Crypto Kitties，这是一款在以太坊区块链上推出的游戏。游戏中的一只虚拟宠物的售价甚至超过了10万美元。

（5）点对点能源交易：人们在没有中介的情况下可以直接买卖能源。

（6）供应链与物流跟踪：区块链被用来追踪贵金属的来源和食物。例如,沃尔玛和IBM 合作创建了一个食品可追溯系统。基于开源账本技术，使追踪受污染的食物变得更容易。

（7）优化医疗过程：区块链可以加快向病人支付医疗保险费所需的时间，并存储和安全地共享医疗数据和记录。

（8）房地产处理平台：在区块链上可以安全地存储和验证财产所有权记录。这些记录不能被篡改，并且更容易验证属性的所有权。

（9）NFT市场：NFT是绘画和服装等物品的数字代名词，NFT市场提供了一个开放的购买NFT的平台。

（10）音乐版税追踪：区块链可以跟踪音乐流，并立即付钱给那些对歌曲做出过贡献的人。

（11）反洗钱追踪系统：当局可以更容易地追踪最初的资金来源，因为区块链上的每一笔交易都会被记录下来，并留下一条防篡改的痕迹。

（12）个人身份安全：传统的身份存储系统是不安全和支离破碎的。区块链提供了统一、不可变和可互操作的基础结构，因此你可以安全有效地存储和管理记录。

（13）新的保险分配方法：例如对等保险、参数保险和小额保险.

（14）自动化广告投放：广告商可以使用智能合约来自动化广告投放。例如只有满足特定标准时，才会向受众展示广告。

如何投资于区块链技术

由于区块链提供了一些有前景的用例，帮助许多公司提高了效率，并吸引了亚马逊（Amazon）和特斯拉（Tesla）等大公司，这可能是一项有吸引力的投资选择。

但也存在风险：这是一项全新技术，许多项目可能都不会成功，所以，只投资你能承受的损失，做详尽的研究以确定项目是否值得投资，并决定你想要的风险敞口水平。

例如，你可以通过直接投资加密货币而不是交易所交易基金（ETF）来获得更多的风险敞口。

话虽如此，根据你的目标和风险承受能力谨慎投资，以下是可以投资于区块链的各种方法：

（1）购买使用区块链技术的公司的股票：如Visa、沃尔玛和西门子在纽约证券交易所等传统证券交易所上市。你可以使用Vanguard and Betterment（美国）等在线经纪人购买股票。

（2）投资资产负债表上持有比特币的公司，例如，Square、WeWork、MicroStrategy和Tesla。同样的可以购买相关公司的股票。

（3）使用中心化交易所或者去中心化交易所配置类似于比特币和以太坊这样的加密货币。在去中心化交易所出现之前，在中心化交易所交易一直是加密世界的常态。使用集中交换，你没有自己的私钥，交易所是存储你的资金的托管人。去中心化交易所是点对点没有中介的。Binance，Kraken，Bittrex，Bitfinex，Luno和Coinbase都是中心化交易所，Uniswap，Compound，KyberSwap，Airswap，IDEX，SushiSwap，Balancer和Totle都是去中心化交易所。

（4）投资加密交易所交易基金（ETF）。ETF是一篮子有价证券，它跟踪你可以在交易所全天买卖的资产或指数。例如，许多传统ETF包括债券、货币、大宗商品和股票，并跟踪标准普尔500指数。在加密领域中，你可以投资多种ETF，比如跟踪比特币价格的比特币ETF。每个ETF将根据发布对象的不同而有所不同。提供ETF的公司包括灰度、Galaxy Digital和 Gemini。

（5）投资于加密矿业公司，如Riot、Hive和Marathon。许多矿业公司通过发行公司股票，给投资者提供间接参与的机会。想要投资Riot，可以使用Robinhood这样的美国在线经纪人。而投资Hive和Marathon则可以选择like Questrade, TD Direct Investing或者BMO InvestorLine这样的加拿大经纪公司。

（6）购买加密硬件自己挖矿。虽然比特币的开采需要大量的资本支出，但你还可以在进入的门槛相当低的情况下开采其他通证。

（7）投资于采矿池。自己挖掘加密货币的另一种方法是加入采矿池，采矿池集合了网络上其他人的算力，从而提高了区块挖掘成功的机率，所有开采区块的报酬由池中的矿工共享。

2021年值得关注的区块链公司

下面是一份可投资的公有链公司的综合清单。我们已经根据这些类别对它们进行了细分，包括银行、供应链、医疗保健、能源、保险、旅行、房地产、交易所和采矿。

这些上市公司要么使用区块链，要么资产负债表上有加密货币。还有一些公司允许你交易加密货币，或者正在挖掘加密货币。

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