⑴ 以太坊中的計量單位及相互轉換
首先我們來看一下以太幣單位之間的轉換,以太幣的最小單位為wei,1個eth相當於10的18次方wei。通常,大家也使用Gwei作為展示單位。比較常用的就是eth,Gwei和wei。
為了使用和驗證web3的操作命令,我們先進入geth的console控制台,在這里對具體的單位或進制轉換進行詳細的實例演示。
此轉換方法為web3.toDecimal(hexString)。直接在控制台輸入一下命令進行使用此函數進行轉換。
通過此函數將十六進制的0x16轉換為十進制的22。
轉換函數:web3.fromDecimal(number)。
控制台命令及結果如下:
把給定數字或十六進制字元串轉為 BigNumber 類型的實例。
此處轉換需要注意的是BigNumber只會保留小數點後20位,超過20位的部分將會被截取掉。
上面表格中列出了以太幣之間的單位進制,同樣可以使用web3進行相應的轉換,基本函數為web3.fromWei和web3.toWei(number, unit)。
具體實例如下:
其他的相關轉換大家可自行嘗試,下面列出相應的轉換種類:
通過上面的函數,在交易的過程中我們就可以隨意的單位進行發送交易,而不必使用最小單位wei。
通過查詢余額的方法,我們也可以看出區塊鏈中存儲這些數據的單位為wei。
代幣中的單位
在編寫ERC-20的代幣合約時我們可以指定代幣的單位,比如:
這里就指定了代幣單位精確到小數點後幾位。比如精確到小數點後3位,那麼1個代幣存儲時就是1000個最小單位的值。
⑵ 以太幣挖礦,用什麼來挖
以太幣挖礦教程
1、在硬碟上新建文件夾,比C:Eth。之後所有挖礦軟體就存放在這里。
2、下載以下軟體
1)Geth——選擇Geth-Win下載然後解壓
2)Ethminer——下載解壓到同一個文件夾,重命名為「miner」
3)Ethereum Wallet(以太坊錢包)——下載Win以太坊錢包,解壓之後重命名「wallet」
安裝好所有軟體
3、打開命令提示符(同時點擊Win和R鍵或者點擊開始菜單然後輸入cmd)。命令提示符是命令行解析器,讓你在操作系統中執行命令輸入的軟體。
之後你就擁有以太坊錢包了。但是沒有餘額,所以接下來你需要建立ethminer。暫時可以最小化錢包了。
挖礦
⑶ 以太坊 cd go-ethereum 、make geth超時問題
解決https://proxy.golang.org/github.com 報443 超時問題
make geth
go: github.com/Azure/[email protected]: Get "https://proxy.golang.org/github.com/%21azure/azure-storage-blob-go/@v/v0.7.0.mod": dial tcp 172.217.24.17:443: i/o timeout
make: *** [geth] Error 1
替換一個國內的代理地址
終端命令執行:
go env -w GOPROXY=https://goproxy.cn
重新執行make geth
⑷ 以太坊錢包不更新
網路不順暢或其它。
節點同步慢原因以及解決方法:1、以太坊錢包節點同步需要聯網操作,如果你的網路不暢通就會造成同步慢這種情況,所以在同步之前請檢查好你的網路,確認網路狀況良好在進行同步。2、節點同步需要佔用大量的內存,如果你的電腦內存不夠就會造成階段同步慢甚至停止同步這種情況,建議用戶在同步節點之前清理一下電腦保證電腦內存充足,目前有用戶反映同步節點內存最高可佔用100G左右內存哦。3、可以在以太坊錢包中修改peer數,默認peer是25個,建議你可以修改成巨大的數值,例如9999個。4、同步階段還需要你的路由器支持uPnP。可以在路由器設置中修改。5、需要公網IP,如果你沒有的話就會慢很多,所以建議設置一個公網IP吧。6、也有網友反映是錢包本身的問題,以太坊錢包軟體本身並不是很成熟,在同步節點的時候會有很多問題出現,這個只有等待以太坊官方修改。7、電腦配置不能太低。8、第一次同步時使用--fast選項,可以更快地同步到最新塊。9、使用的是geth,運行時間長了可能會有問題,可以考慮每天重啟一次geth。10、及時更新geth到最新版本。11、硬碟空間要足夠大,建議至少1T以上。為了運行以太坊全節點,買了500G的硬碟空間,使用--fast同步完成後才佔40多G空間,之後正常模式同步硬碟佔用空間快速增長,3個月左右已經430G了,最近又買了500G磁碟空間。12、交易未被打包時,相同nonce值可以覆蓋之前的交易,覆蓋交易只看nonce值,至於交易的其它部分內容可以相同也可以不同。13、如果有低nonce值還未被打包,新的交易gasPrice再高,也需要先等低nonce值的交易被打包,如果低nonce值的交易因為gasPrice設低了而等待,需要先使用相同nonce值來修改gasPrice。
以太幣(ETH)是以太坊的一種加密數字代幣,被視為「比特幣2。0版」,創始人是傑弗里_維爾克。
⑸ 以太坊是什麼丨以太坊開發入門指南
以太坊是什麼丨以太坊開發入門指南
很多同學已經躍躍欲試投入到區塊鏈開發隊伍當中來,可是又感覺無從下手,本文將基於以太坊平台,以通俗的方式介紹以太坊開發中涉及的各晦澀的概念,輕松帶大家入門。
以太坊是什麼
以太坊(Ethereum)是一個建立在區塊鏈技術之上, 去中心化應用平台。它允許任何人在平台中建立和使用通過區塊鏈技術運行的去中心化應用。
對這句話不理解的同學,姑且可以理解為以太坊是區塊鏈里的Android,它是一個開發平台,讓我們就可以像基於Android Framework一樣基於區塊鏈技術寫應用。
在沒有以太坊之前,寫區塊鏈應用是這樣的:拷貝一份比特幣代碼,然後去改底層代碼如加密演算法,共識機制,網路協議等等(很多山寨幣就是這樣,改改就出來一個新幣)。
以太坊平台對底層區塊鏈技術進行了封裝,讓區塊鏈應用開發者可以直接基於以太坊平台進行開發,開發者只要專注於應用本身的開發,從而大大降低了難度。
目前圍繞以太坊已經形成了一個較為完善的開發生態圈:有社區的支持,有很多開發框架、工具可以選擇。
智能合約
什麼是智能合約
以太坊上的程序稱之為智能合約, 它是代碼和數據(狀態)的集合。
智能合約可以理解為在區塊鏈上可以自動執行的(由事件驅動的)、以代碼形式編寫的合同(特殊的交易)。
在比特幣腳本中,我們講到過比特幣的交易是可以編程的,但是比特幣腳本有很多的限制,能夠編寫的程序也有限,而以太坊則更加完備(在計算機科學術語中,稱它為是「圖靈完備的」),讓我們就像使用任何高級語言一樣來編寫幾乎可以做任何事情的程序(智能合約)。
智能合約非常適合對信任、安全和持久性要求較高的應用場景,比如:數字貨幣、數字資產、投票、保險、金融應用、預測市場、產權所有權管理、物聯網、點對點交易等等。
目前除數字貨幣之外,真正落地的應用還不多(就像移動平台剛開始出來一樣),相信1到3年內,各種殺手級會慢慢出現。
編程語言:Solidity
智能合約的默認的編程語言是Solidity,文件擴展名以.sol結尾。
Solidity是和JavaScript相似的語言,用它來開發合約並編譯成以太坊虛擬機位元組代碼。
還有長像Python的智能合約開發語言:Serpent,不過建議大家還是使用Solidity。
Browser-Solidity是一個瀏覽器的Solidity IDE, 大家可以點進去看看,以後我們更多文章介紹Solidity這個語言。
運行環境:EVM
EVM(Ethereum Virtual Machine)以太坊虛擬機是以太坊中智能合約的運行環境。
Solidity之於EVM,就像之於跟JVM的關系一樣,這樣大家就容易理解了。
以太坊虛擬機是一個隔離的環境,在EVM內部運行的代碼不能跟外部有聯系。
而EVM運行在以太坊節點上,當我們把合約部署到以太坊網路上之後,合約就可以在以太坊網路中運行了。
合約的編譯
以太坊虛擬機上運行的是合約的位元組碼形式,需要我們在部署之前先對合約進行編譯,可以選擇Browser-Solidity Web IDE或solc編譯器。
合約的部署
在以太坊上開發應用時,常常要使用到以太坊客戶端(錢包)。平時我們在開發中,一般不接觸到客戶端或錢包的概念,它是什麼呢?
以太坊客戶端(錢包)
以太坊客戶端,其實我們可以把它理解為一個開發者工具,它提供賬戶管理、挖礦、轉賬、智能合約的部署和執行等等功能。
EVM是由以太坊客戶端提供的。
Geth是典型的開發以太坊時使用的客戶端,基於Go語言開發。 Geth提供了一個互動式命令控制台,通過命令控制台中包含了以太坊的各種功能(API)。Geth的使用我們之後會有文章介紹,這里大家先有個概念。
Geth控制台和Chrome瀏覽器開發者工具里的面的控制台是類似,不過是跑在終端里。
相對於Geth,Mist則是圖形化操作界面的以太坊客戶端。
如何部署
智能合約的部署是指把合約位元組碼發布到區塊鏈上,並使用一個特定的地址來標示這個合約,這個地址稱為合約賬戶。
以太坊中有兩類賬戶:
· 外部賬戶
該類賬戶被私鑰控制(由人控制),沒有關聯任何代碼。
· 合約賬戶
該類賬戶被它們的合約代碼控制且有代碼與之關聯。
和比特幣使用UTXO的設計不一樣,以太坊使用更為簡單的賬戶概念。
兩類賬戶對於EVM來說是一樣的。
外部賬戶與合約賬戶的區別和關系是這樣的:一個外部賬戶可以通過創建和用自己的私鑰來對交易進行簽名,來發送消息給另一個外部賬戶或合約賬戶。
在兩個外部賬戶之間傳送消息是價值轉移的過程。但從外部賬戶到合約賬戶的消息會激活合約賬戶的代碼,允許它執行各種動作(比如轉移代幣,寫入內部存儲,挖出一個新代幣,執行一些運算,創建一個新的合約等等)。
只有當外部賬戶發出指令時,合同賬戶才會執行相應的操作。
合約部署就是將編譯好的合約位元組碼通過外部賬號發送交易的形式部署到以太坊區塊鏈上(由實際礦工出塊之後,才真正部署成功)。
運行
合約部署之後,當需要調用這個智能合約的方法時只需要向這個合約賬戶發送消息(交易)即可,通過消息觸發後智能合約的代碼就會在EVM中執行了。
Gas
和雲計算相似,佔用區塊鏈的資源(不管是簡單的轉賬交易,還是合約的部署和執行)同樣需要付出相應的費用(天下沒有免費的午餐對不對!)。
以太坊上用Gas機制來計費,Gas也可以認為是一個工作量單位,智能合約越復雜(計算步驟的數量和類型,佔用的內存等),用來完成運行就需要越多Gas。
任何特定的合約所需的運行合約的Gas數量是固定的,由合約的復雜度決定。
而Gas價格由運行合約的人在提交運行合約請求的時候規定,以確定他願意為這次交易願意付出的費用:Gas價格(用以太幣計價) * Gas數量。
Gas的目的是限制執行交易所需的工作量,同時為執行支付費用。當EVM執行交易時,Gas將按照特定規則被逐漸消耗,無論執行到什麼位置,一旦Gas被耗盡,將會觸發異常。當前調用幀所做的所有狀態修改都將被回滾, 如果執行結束還有Gas剩餘,這些Gas將被返還給發送賬戶。
如果沒有這個限制,就會有人寫出無法停止(如:死循環)的合約來阻塞網路。
因此實際上(把前面的內容串起來),我們需要一個有以太幣余額的外部賬戶,來發起一個交易(普通交易或部署、運行一個合約),運行時,礦工收取相應的工作量費用。
以太坊網路
有些著急的同學要問了,沒有以太幣,要怎麼進行智能合約的開發?可以選擇以下方式:
選擇以太坊官網測試網路Testnet
測試網路中,我們可以很容易獲得免費的以太幣,缺點是需要發很長時間初始化節點。
使用私有鏈
創建自己的以太幣私有測試網路,通常也稱為私有鏈,我們可以用它來作為一個測試環境來開發、調試和測試智能合約。
通過上面提到的Geth很容易就可以創建一個屬於自己的測試網路,以太幣想挖多少挖多少,也免去了同步正式網路的整個區塊鏈數據。
使用開發者網路(模式)
相比私有鏈,開發者網路(模式)下,會自動分配一個有大量余額的開發者賬戶給我們使用。
使用模擬環境
另一個創建測試網路的方法是使用testrpc,testrpc是在本地使用內存模擬的一個以太坊環境,對於開發調試來說,更方便快捷。而且testrpc可以在啟動時幫我們創建10個存有資金的測試賬戶。
進行合約開發時,可以在testrpc中測試通過後,再部署到Geth節點中去。
更新:testrpc 現在已經並入到Truffle 開發框架中,現在名字是Ganache CLI。
Dapp:去中心化的應用程序
以太坊社區把基於智能合約的應用稱為去中心化的應用程序(DecentralizedApp)。如果我們把區塊鏈理解為一個不可篡改的資料庫,智能合約理解為和資料庫打交道的程序,那就很容易理解Dapp了,一個Dapp不單單有智能合約,比如還需要有一個友好的用戶界面和其他的東西。
Truffle
Truffle是Dapp開發框架,他可以幫我們處理掉大量無關緊要的小事情,讓我們可以迅速開始寫代碼-編譯-部署-測試-打包DApp這個流程。
總結
我們現在來總結一下,以太坊是平台,它讓我們方便的使用區塊鏈技術開發去中心化的應用,在這個應用中,使用Solidity來編寫和區塊鏈交互的智能合約,合約編寫好後之後,我們需要用以太坊客戶端用一個有餘額的賬戶去部署及運行合約(使用Truffle框架可以更好的幫助我們做這些事情了)。為了開發方便,我們可以用Geth或testrpc來搭建一個測試網路。
註:本文中為了方便大家理解,對一些概念做了類比,有些嚴格來不是准確,不過我也認為對於初學者,也沒有必要把每一個概念掌握的很細致和准確,學習是一個逐步深入的過程,很多時候我們會發現,過一段後,我們會對同一個東西有不一樣的理解。
⑹ 走進以太坊網路
目錄
術語「以太坊節點」是指以某種方式與以太坊網路交互的程序。從簡單的手機錢包應用程序到存儲整個區塊鏈副本的計算機,任何設備均可扮演以太坊節點。
所有節點都以某種方式充當通信點,但以太坊網路中的節點分為多種類型。
與比特幣不同,以太坊找不到任何程序作為參考實施方案。在比特幣生態系統中, 比特幣核心 是主要節點軟體,以太坊黃皮書則提出了一系列獨立(但兼容)的程序。目前最流行的是Geth和Parity。
若要以允許獨立驗證區塊鏈數據的方式連接以太坊網路,則應使用之前提到的軟體運行全節點。
該軟體將從其他節點下載區塊,並驗證其所含交易的正確性。軟體還將運行調用的所有智能合約,確保接收的信息與其他節點相同。如果一切按計劃運行,我們可以認為所有節點設備均存儲相同的區塊鏈副本。
全節點對於以太坊的運行至關重要。如果沒有遍布全球的眾多節點,網路將喪失其抗審查性與去中心化特性。
通過運行全節點,您可以直接為網路的 健康 和安全發展貢獻一份力量。然而,全節點通常需要使用獨立的機器完成運行和維護。對於無法(或單純不願)運行全節點的用戶,輕節點是更好的選擇。
顧名思義,輕節點均為輕量級設備,可顯著降低資源和空間佔用率。手機或筆記本電腦等攜帶型設備均可作為輕節點。然而,降低開銷也要付出代價:輕節點無法完全實現自給自足。它們無法與整條區塊鏈同步,需要全節點提供相關信息。
輕節點備受商戶、服務供應商和用戶的青睞。在不必使用全節點並且運行成本過高的情況下,它們廣泛應用於支收付款。
挖礦節點既可以是全節點客戶端,也可以是輕節點客戶端。「挖礦節點」這個術語的使用方式與比特幣生態系統不同,但依然應用於識別參與者。
如需參與以太坊挖礦,必須使用一些附加硬體。最常見的做法是構建 礦機 。用戶通過礦機將多個GPU(圖形處理器)連接起來,高速計算哈希數據。
礦工可以選擇兩種挖礦方案:單獨挖礦或加入礦池。 單獨挖礦 表示礦工獨自創建區塊。如果成功,則獨享挖礦獎勵。如果加入 礦池 ,眾多礦工的哈希算力會結合起來。出塊速度得以提升,但挖礦獎勵將由眾多礦工共享。
區塊鏈最重要的特性之一就是「開放訪問」。這表明任何人均可運行以太坊節點,並通過驗證交易和區塊強化網路。
與比特幣相似,許多企業都提供即插即用的以太坊節點。如果只想啟動並運行單一節點,這種設備無疑是最佳選擇,缺點是必須為便捷性額外付費。
如前文所述,以太坊中存在眾多不同類型的節點軟體實施方案,例如Geth和Parity。若要運行個人節點,必須掌握所選實施方案的安裝流程。
除非運行名為 歸檔節點 的特殊節點,否則消費級筆記本電腦足以支持以太坊全節點正常運行。不過,最好不要使用日常工作設備,因為節點會嚴重拖慢運行速度。
運行個人節點時,建議設備始終在線。倘若節點離線,再次聯網時可能耗費大量的時間進行同步。因此,最好選擇造價低廉並且易於維護的設備。您甚至可以通過Raspberry Pi運行輕節點。
隨著網路即將過渡到權益證明機制,以太坊挖礦不再是最安全的長期投資方式。過渡成功後,以太坊礦工只能將挖礦設備轉入其他網路或直接變賣。
鑒於過渡尚未完成,參與以太坊挖礦仍需使用特殊硬體(例如GPU或ASIC)。若要獲得可觀收益,則必須定製礦機並尋找電價低廉的礦場。此外,還需創建以太坊錢包並配置相應的挖礦軟體。這一切都會耗費大量的時間和資金。在參與挖礦前,請認真考量自己能否應對各種挑戰。(國內嚴禁挖礦,切勿以身試法)
ProgPow代表 程序化工作量證明 。這是以太坊挖礦演算法Ethash的擴展方案,旨在提升GPU的競爭力,使其超過ASIC。
在比特幣和以太坊社區,抗ASIC多年來一直是飽受爭議的話題。在比特幣網路中,ASIC已經成為主要的挖礦力量。
在以太坊中,ASIC並不是主流,相當一部分礦工仍然使用GPU。然而,隨著越來越多的公司將以太坊ASIC礦機引入市場,這種情況很快就會改變。然而,ASIC到底存在什麼問題呢?
一方面,ASIC明顯削弱網路的去中心化。如果GPU礦工無法盈利,不得不停止挖礦,哈希率最終就會集中在少數礦工手中。此外,ASIC晶元的開發成本相當昂貴,坐擁開發能力與資源的公司屈指可數。這種現狀有可能導致以太坊挖礦產業集中在少數公司手中,形成一定程度的行業壟斷。
自2018年以來,ProgPow的集成一直飽受爭議。有些人認為,它有益於以太坊生態系統的 健康 發展。另一些人則持反對態度,認為它可能導致硬分叉。隨著權益證明機制的到來,ProgPoW能否應用於網路仍然有待觀察。
以太坊與比特幣是一樣,均為開源平台。所有人都可以參與協議開發,或基於協議構建應用程序。事實上,以太坊也是區塊鏈領域目前最大的開發者社區。
Andreas Antonopoulos和Gavin Wood出品的 Mastering Ethereum ,以及Ethereum.org推出的 開發者資源 等都是新晉開發者理想的入門之選。
智能合約的概念於20世紀90年代首次提出。其在區塊鏈中的應用帶來了一系列全新挑戰。2014年由Gavin Wood提出的Solidity已經成為開發以太坊智能合約的主要編程語言,其語法與Java、JavaScript以及C++類似。
從本質上講,使用Solidity語言,開發者可以編寫在分解後可由以太坊虛擬機(EVM)解析的指令。您可以通過Solidity GitHub詳細了解其工作原理。
其實,Solidity語言並非以太坊開發者的唯一選擇。Vyper也是一種熱門的開發語言,其語法更接近Python。
⑺ 區塊鏈同步需要多少內存(區塊鏈數據同步)
【區塊鏈】什麼是區塊鏈錢包?提起區塊鏈錢包我們就不得不談到比特幣錢包(Bitcoincore),其他區塊鏈錢包大多都是仿照比特幣錢包做的,比特幣錢包是我們管理比特幣的工具。
比特幣錢包里存儲著我們的比特幣信息,包括比特幣地址(類似於你的銀行卡賬號)、私鑰(類似於你的銀行卡密碼),比特幣錢包可以存儲多個比特幣地址以及每個比特幣地址所對應的獨立私鑰。
比特幣錢包的核心功能就是保護你的私鑰,如果錢包丟失你將可能永遠失去你的比特幣。
區塊鏈錢包有很多種形態。
根據用戶是否掌握私鑰可將錢包分為:鏈上錢包(onchainwallet)和託管錢包(offchainwallet)。他們之間有如下兩點區別:
關於鏈上錢包(onchainwallet)我們又可根據私鑰存儲是否聯網劃分為冷錢包和熱錢包;冷錢包和熱錢包我們也稱之為離線錢包和在線錢包。
通常所說的硬體錢包就屬於冷錢包(一般准備長期持有的大額數字貨幣建議使用冷錢包存放),除了這種專業的設備我們還可以使用離線的電腦、手機、紙錢包、腦錢包等作為冷錢包存儲我們的數字資產。
冷錢包最大優點就是安全,因為它不觸網的屬性可以大大降低黑客攻擊的可能性;唯一需要擔心就是不要把自己的冷錢包弄丟即可。
與冷錢包相對應的就是熱錢包,熱錢包是需要聯網的;熱錢包又可分為桌面錢包、手機錢包和網頁錢包。
熱錢包往往是在線錢包的形式,因此在使用熱錢包時最好在不同平台設置不同密碼,且開啟二次認證確保自己的資產安全。
根據區塊鏈數據的維護方式和錢包的去中心化程度又可將錢包分為全節點錢包、輕節點錢包、中心化錢包。
全節點錢包大部分都屬於桌面錢包,其中的代表有Bitcoin-Core核心錢包、Geth、Parity等等,此類錢包需要同步所有區塊鏈數據,佔用很大的內存,但可以實現完全去中心化。
而手機錢包和網頁錢包大部分屬於輕節點錢包,輕錢包依賴區塊鏈網路中的其他全節點,僅同步與自己相關的交易數據,基本可以實現去中心化。
中心化錢包不依賴區塊鏈網路,所有的數據均從自己的中心化伺服器中獲取;但是交易效率很高,可以實時到賬,你在交易平台中注冊的賬號就是中心化錢包。
記住在區塊鏈的世界裡誰掌握私鑰誰才是數字資產真正的主人。
全局節點什麼意思
全節點是是擁有完整區塊鏈賬本的節點,全節點需要佔用內存同步所有的區塊鏈數據,能夠獨立校驗區塊鏈上的所有交易並實時更新數據,主要負責區塊鏈的交易的廣播和驗證。
請問,大學生區塊鏈本科專業,電腦需要什麼樣的配置夠用?學生的電腦普通電腦配置就夠用了,三四千塊錢的台式機用起來就不錯
什麼是區塊鏈擴容?普通用戶能夠運行節點對於區塊鏈的去中心化至關重要
想像一下凌晨兩點多,你接到了一個緊急呼叫,來自世界另一端幫你運行礦池(質押池)的人。從大約14分鍾前開始,你的池子和其他幾個人從鏈中分離了出來,而網路仍然維持著79%的算力。根據你的節點,多數鏈的區塊是無效的。這時出現了余額錯誤:區塊似乎錯誤地將450萬枚額外代幣分配給了一個未知地址。
一小時後,你和其他兩個同樣遭遇意外的小礦池參與者、一些區塊瀏覽器和交易所方在一個聊天室中,看見有人貼出了一條推特的鏈接,開頭寫著「宣布新的鏈上可持續協議開發基金」。
到了早上,相關討論廣泛散布在推特以及一個不審查內容的社區論壇上。但那時450萬枚代幣中的很大一部分已經在鏈上轉換為其他資產,並且進行了數十億美元的defi交易。79%的共識節點,以及所有主要的區塊鏈瀏覽器和輕錢包的端點都遵循了這條新鏈。也許新的開發者基金將為某些開發提供資金,或者也許所有這些都被領先的礦池、交易所及其裙帶所吞並。但是無論結果如何,該基金實際上都成為了既成事實,普通用戶無法反抗。
或許還有這么一部主題電影。或許會由MolochDAO或其他組織進行資助。
這種情形會發生在你的區塊鏈中嗎?你所在區塊鏈社區的精英,包括礦池、區塊瀏覽器和託管節點,可能協調得很好,他們很可能都在同一個telegram頻道和微信群中。如果他們真的想出於利益突然對協議規則進行修改,那麼他們可能具備這種能力。以太坊區塊鏈在十小時內完全解決了共識失敗,如果是只有一個客戶端實現的區塊鏈,並且只需要將代碼更改部署到幾十個節點,那麼可以更快地協調客戶端代碼的更改。能夠抵禦這種社會性協作攻擊的唯一可靠方式是「被動防禦」,而這種力量來自去一個中心化的群體:用戶。
想像一下,如果用戶運行區塊鏈的驗證節點(無論是直接驗證還是其他間接技術),並自動拒絕違反協議規則的區塊,即使超過90%的礦工或質押者支持這些區塊,故事會如何發展。
如果每個用戶都運行一個驗證節點,那麼攻擊很快就會失敗:有些礦池和交易所會進行分叉,並且在整個過程中看起來很愚蠢。但是即使只有一些用戶運行驗證節點,攻擊者也無法大獲全勝。相反,攻擊會導致混亂,不同用戶會看到不同的區塊鏈版本。最壞情況下,隨之而來的市場恐慌和可能持續的鏈分叉將大幅減少攻擊者的利潤。對如此曠日持久的沖突進行應對的想法本身就可以阻止大多數攻擊。
Hasu關於這一點的看法:
「我們要明確一件事,我們之所以能夠抵禦惡意的協議更改,是因為擁有用戶驗證區塊鏈的文化,而不是因為PoW或PoS。」
假設你的社區有37個節點運行者,以及80000名被動監聽者,對簽名和區塊頭進行檢查,那麼攻擊者就獲勝了。如果每個人都運行節點的話,攻擊者就會失敗。我們不清楚針對協同攻擊的啟動群體免疫的確切閾值是多少,但有一點是絕對清楚的:好的節點越多,惡意的節點就越少,而且我們所需的數量肯定不止於幾百幾千個。
那麼全節點工作的上限是什麼?
為了使得有盡可能多的用戶能夠運行全節點,我們會將注意力集中在普通消費級硬體上。即使能夠輕松購買到專用硬體,這能夠降低一些全節點的門檻,但事實上對可擴展性的提升並不如我們想像的那般。
全節點處理大量交易的能力主要受限於三個方面:
算力:在保證安全的前提下,我們能劃分多少CPU來運行節點?
帶寬:基於當前的網路連接,一個區塊能包含多少位元組?
存儲:我們能要求用戶使用多大的空間來進行存儲?此外,其讀取速度應該達到多少?(即,HDD足夠嗎?還是說我們需要SSD?)
許多使用「簡單」技術對區塊鏈進行大幅擴容的錯誤看法都源自於對這些數字過於樂觀的估計。我們可以依次來討論這三個因素:
算力
錯誤答案:100%的CPU應該用於區塊驗證
正確答案:約5-10%的CPU可以用於區塊驗證
限制之所以這么低的四個主要原因如下:
我們需要一個安全邊界來覆蓋DoS攻擊的可能性(攻擊者利用代碼弱點製造的交易需要比常規交易更長的處理時間)
節點需要在離線之後能夠與區塊鏈同步。如果我掉線一分鍾,那我應該要能夠在幾秒鍾之內完成同步
運行節點不應該很快地耗盡電池,也不應該拖慢其他應用的運行速度
節點也有其他非區塊生產的工作要進行,大多數是驗證以及對p2p網路中輸入的交易和請求做出響應
請注意,直到最近大多數針對「為什麼只需要5-10%?」這一點的解釋都側重於另一個不同的問題:因為PoW出塊時間不定,驗證區塊需要很長時間,會增加同時創建多個區塊的風險。這個問題有很多修復方法,例如BitcoinNG,或使用PoS權益證明。但這些並沒有解決其他四個問題,因此它們並沒有如許多人所料在可擴展性方面獲得巨大進展。
並行性也不是靈丹妙葯。通常,即使是看似單線程區塊鏈的客戶端也已經並行化了:簽名可以由一個線程驗證,而執行由其他線程完成,並且有一個單獨的線程在後台處理交易池邏輯。而且所有線程的使用率越接近100%,運行節點的能源消耗就越多,針對DoS的安全系數就越低。
帶寬
錯誤答案:如果沒2-3秒都產生10MB的區塊,那麼大多數用戶的網路都大於10MB/秒,他們當然都能處理這些區塊
正確答案:或許我們能在每12秒處理1-5MB的區塊,但這依然很難
如今,我們經常聽到關於互聯網連接可以提供多少帶寬的廣為傳播的統計數據:100Mbps甚至1Gbps的數字很常見。但是由於以下幾個原因,宣稱的帶寬與預期實際帶寬之間存在很大差異:
「Mbps」是指「每秒數百萬bits」;一個bit是一個位元組的1/8,因此我們需要將宣稱的bit數除以8以獲得位元組數。
網路運營商,就像其他公司一樣,經常編造謊言。
總是有多個應用使用同一個網路連接,所以節點無法獨占整個帶寬。
P2P網路不可避免地會引入開銷:節點通常最終會多次下載和重新上傳同一個塊(更不用說交易在被打包進區塊之前還要通過mempool進行廣播)。
當Starkware在2019年進行一項實驗時,他們在交易數據gas成本降低後首次發布了500kB的區塊,一些節點實際上無法處理這種大小的區塊。處理大區塊的能力已經並將持續得到改善。但是無論我們做什麼,我們仍然無法獲取以MB/秒為單位的平均帶寬,說服自己我們可以接受1秒的延遲,並且有能力處理那種大小的區塊。
存儲
錯誤答案:10TB
正確答案:512GB
正如大家可能猜到的,這里的主要論點與其他地方相同:理論與實踐之間的差異。理論上,我們可以在亞馬遜上購買8TB固態驅動(確實需要SSD或NVME;HDD對於區塊鏈狀態存儲來說太慢了)。實際上,我用來寫這篇博文的筆記本電腦有512GB,如果你讓人們去購買硬體,許多人就會變得懶惰(或者他們無法負擔800美元的8TBSSD)並使用中心化服務。即使可以將區塊鏈裝到某個存儲設備上,大量活動也可以快速地耗盡磁碟並迫使你購入新磁碟。
一群區塊鏈協議研究員對每個人的磁碟空間進行了調查。我知道樣本量很小,但仍然...
此外,存儲大小決定了新節點能夠上線並開始參與網路所需的時間。現有節點必須存儲的任何數據都是新節點必須下載的數據。這個初始同步時間(和帶寬)也是用戶能夠運行節點的主要障礙。在寫這篇博文時,同步一個新的geth節點花了我大約15個小時。如果以太坊的使用量增加10倍,那麼同步一個新的geth節點將至少需要一周時間,而且更有可能導致節點的互聯網連接受到限制。這在攻擊期間更為重要,當用戶之前未運行節點時對攻擊做出成功響應需要用戶啟用新節點。
交互效應
此外,這三類成本之間存在交互效應。由於資料庫在內部使用樹結構來存儲和檢索數據,因此從資料庫中獲取數據的成本隨著資料庫大小的對數而增加。事實上,因為頂級(或前幾級)可以緩存在RAM中,所以磁碟訪問成本與資料庫大小成正比,是RAM中緩存數據大小的倍數。
不要從字面上理解這個圖,不同的資料庫以不同的方式工作,通常內存中的部分只是一個單獨(但很大)的層(參見leveldb中使用的LSM樹)。但基本原理是一樣的。
例如,如果緩存為4GB,並且我們假設資料庫的每一層比上一層大4倍,那麼以太坊當前的~64GB狀態將需要~2次訪問。但是如果狀態大小增加4倍到~256GB,那麼這將增加到~3次訪問。因此,gas上限增加4倍實際上可以轉化為區塊驗證時間增加約6倍。這種影響可能會更大:硬碟在已滿狀態下比空閑時需要花更長時間來讀寫。
這對以太坊來說意味著什麼?
現在在以太坊區塊鏈中,運行一個節點對許多用戶來說已經是一項挑戰,盡管至少使用常規硬體仍然是可能的(我寫這篇文章時剛剛在我的筆記本電腦上同步了一個節點!)。因此,我們即將遭遇瓶頸。核心開發者最關心的問題是存儲大小。因此,目前在解決計算和數據瓶頸方面的巨大努力,甚至對共識演算法的改變,都不太可能帶來gaslimit的大幅提升。即使解決了以太坊最大的DoS弱點,也只能將gaslimit提高20%。
對於存儲大小的問題,唯一解決方案是無狀態和狀態逾期。無狀態使得節點群能夠在不維護永久存儲的情況下進行驗證。狀態逾期會使最近未訪問過的狀態失活,用戶需要手動提供證明來更新。這兩條路徑已經研究了很長時間,並且已經開始了關於無狀態的概念驗證實現。這兩項改進相結合可以大大緩解這些擔憂,並為顯著提升gaslimit開辟空間。但即使在實施無狀態和狀態逾期之後,gaslimit也可能只會安全地提升約3倍,直到其他限制開始發揮作用。
另一個可能的中期解決方案使使用ZK-SNARKs來驗證交易。ZK-SNARKs能夠保證普通用戶無需個人存儲狀態或是驗證區塊,即使他們仍然需要下載區塊中的所有數據來抵禦數據不可用攻擊。另外,即使攻擊者不能強行提交無效區塊,但是如果運行一個共識節點的難度過高,依然會有協調審查攻擊的風險。因此,ZK-SNARKs不能無限地提升節點能力,但是仍然能夠對其進行大幅提升(或許是1-2個數量級)。一些區塊鏈在layer1上探索該形式,以太坊則通過layer2協議(也叫ZKrollups)來獲益,例如zksync,Loopring和Starknet。
分片之後又會如何?
分片從根本上解決了上述限制,因為它將區塊鏈上包含的數據與單個節點需要處理和存儲的數據解耦了。節點驗證區塊不是通過親自下載和執行,而是使用先進的數學和密碼學技術來間接驗證區塊。
因此,分片區塊鏈可以安全地擁有非分片區塊鏈無法實現的非常高水平的吞吐量。這確實需要大量的密碼學技術來有效替代樸素完整驗證,以拒絕無效區塊,但這是可以做到的:該理論已經具備了基礎,並且基於草案規范的概念驗證已經在進行中。
以太坊計劃採用二次方分片(quadraticsharding),其中總可擴展性受到以下事實的限制:節點必須能夠同時處理單個分片和信標鏈,而信標鏈必須為每個分片執行一些固定的管理工作。如果分片太大,節點就不能再處理單個分片,如果分片太多,節點就不能再處理信標鏈。這兩個約束的乘積構成了上限。
可以想像,通過三次方分片甚至指數分片,我們可以走得更遠。在這樣的設計中,數據可用性采樣肯定會變得更加復雜,但這是可以實現的。但以太坊並沒有超越二次方,原因在於,從交易分片到交易分片的分片所獲得的額外可擴展性收益實際上無法在其他風險程度可接受的前提下實現。
那麼這些風險是什麼呢?
最低用戶數量
可以想像,只要有一個用戶願意參與,非分片區塊鏈就可以運行。但分片區塊鏈並非如此:單個節點無法處理整條鏈,因此需要足夠的節點以共同處理區塊鏈。如果每個節點可以處理50TPS,而鏈可以處理10000TPS,那麼鏈至少需要200個節點才能存續。如果鏈在任何時候都少於200個節點,那可能會出現節點無法再保持同步,或者節點停止檢測無效區塊,或者還可能會發生許多其他壞事,具體取決於節點軟體的設置。
在實踐中,由於需要冗餘(包括數據可用性采樣),安全的最低數量比簡單的「鏈TPS除以節點TPS」高幾倍,對於上面的例子,我們將其設置位1000個節點。
如果分片區塊鏈的容量增加10倍,則最低用戶數也增加10倍。現在大家可能會問:為什麼我們不從較低的容量開始,當用戶很多時再增加,因為這是我們的實際需要,用戶數量回落再降低容量?
這里有幾個問題:
區塊鏈本身無法可靠地檢測到其上有多少唯一用戶,因此需要某種治理來檢測和設置分片數量。對容量限制的治理很容易成為分裂和沖突的根源。
如果許多用戶突然同時意外掉線怎麼辦?
增加啟動分叉所需的最低用戶數量,使得防禦惡意控制更加艱難。
最低用戶數為1,000,這幾乎可以說是沒問題的。另一方面,最低用戶數設為100萬,這肯定是不行。即使最低用戶數為10,000也可以說開始變得有風險。因此,似乎很難證明超過幾百個分片的分片區塊鏈是合理的。
歷史可檢索性
用戶真正珍視的區塊鏈重要屬性是永久性。當公司破產或是維護該生態系統不再產生利益時,存儲在伺服器上的數字資產將在10年內不再存在。而以太坊上的NFT是永久的。
是的,到2372年人們仍能夠下載並查閱你的加密貓。
但是一旦區塊鏈的容量過高,存儲所有這些數據就會變得更加困難,直到某時出現巨大風險,某些歷史數據最終將……沒人存儲。
要量化這種風險很容易。以區塊鏈的數據容量(MB/sec)為單位,乘以~30得到每年存儲的數據量(TB)。當前的分片計劃的數據容量約為1.3MB/秒,因此約為40TB/年。如果增加10倍,則為400TB/年。如果我們不僅希望可以訪問數據,而且是以一種便捷的方式,我們還需要元數據(例如解壓縮匯總交易),因此每年達到4PB,或十年後達到40PB。InternetArchive(互聯網檔案館)使用50PB。所以這可以說是分片區塊鏈的安全大小上限。
因此,看起來在這兩個維度上,以太坊分片設計實際上已經非常接近合理的最大安全值。常數可以增加一點,但不能增加太多。
結語
嘗試擴容區塊鏈的方法有兩種:基礎的技術改進和簡單地提升參數。首先,提升參數聽起來很有吸引力:如果您是在餐紙上進行數學運算,這就很容易讓自己相信消費級筆記本電腦每秒可以處理數千筆交易,不需要ZK-SNARK、rollups或分片。不幸的是,有很多微妙的理由可以解釋為什麼這種方法是有根本缺陷的。
運行區塊鏈節點的計算機無法使用100%的CPU來驗證區塊鏈;他們需要很大的安全邊際來抵抗意外的DoS攻擊,他們需要備用容量來執行諸如在內存池中處理交易之類的任務,並且用戶不希望在計算機上運行節點的時候無法同時用於任何其他應用。帶寬也會受限:10MB/s的連接並不意味著每秒可以處理10MB的區塊!也許每12秒才能處理1-5MB的塊。存儲也是一樣,提高運行節點的硬體要求並且限制專門的節點運行者並不是解決方案。對於去中心化的區塊鏈而言,普通用戶能夠運行節點並形成一種文化,即運行節點是一種普遍行為,這一點至關重要。
區塊鏈的核心技術是什麼?簡單來說,區塊鏈是一個提供了拜占庭容錯、並保證了最終一致性的分布式資料庫;從數據結構上看,它是基於時間序列的鏈式數據塊結構;從節點拓撲上看,它所有的節點互為冗餘備份;從操作上看,它提供了基於密碼學的公私鑰管理體系來管理賬戶。
或許以上概念過於抽象,我來舉個例子,你就好理解了。
你可以想像有100台計算機分布在世界各地,這100台機器之間的網路是廣域網,並且,這100台機器的擁有者互相不信任。
那麼,我們採用什麼樣的演算法(共識機制)才能夠為它提供一個可信任的環境,並且使得:
節點之間的數據交換過程不可篡改,並且已生成的歷史記錄不可被篡改;
每個節點的數據會同步到最新數據,並且會驗證最新數據的有效性;
基於少數服從多數的原則,整體節點維護的數據可以客觀反映交換歷史。
區塊鏈就是為了解決上述問題而產生的技術方案。
二、區塊鏈的核心技術組成
無論是公鏈還是聯盟鏈,至少需要四個模塊組成:P2P網路協議、分布式一致性演算法(共識機制)、加密簽名演算法、賬戶與存儲模型。
1、P2P網路協議
P2P網路協議是所有區塊鏈的最底層模塊,負責交易數據的網路傳輸和廣播、節點發現和維護。
通常我們所用的都是比特幣P2P網路協議模塊,它遵循一定的交互原則。比如:初次連接到其他節點會被要求按照握手協議來確認狀態,在握手之後開始請求Peer節點的地址數據以及區塊數據。
這套P2P交互協議也具有自己的指令集合,指令體現在在消息頭(MessageHeader)的命令(command)域中,這些命令為上層提供了節點發現、節點獲取、區塊頭獲取、區塊獲取等功能,這些功能都是非常底層、非常基礎的功能。如果你想要深入了解,可以參考比特幣開發者指南中的PeerDiscovery的章節。
2、分布式一致性演算法
在經典分布式計算領域,我們有Raft和Paxos演算法家族代表的非拜占庭容錯演算法,以及具有拜占庭容錯特性的PBFT共識演算法。
如果從技術演化的角度來看,我們可以得出一個圖,其中,區塊鏈技術把原來的分布式演算法進行了經濟學上的拓展。
在圖中我們可以看到,計算機應用在最開始多為單點應用,高可用方便採用的是冷災備,後來發展到異地多活,這些異地多活可能採用的是負載均衡和路由技術,隨著分布式系統技術的發展,我們過渡到了Paxos和Raft為主的分布式系統。
而在區塊鏈領域,多採用PoW工作量證明演算法、PoS權益證明演算法,以及DPoS代理權益證明演算法,以上三種是業界主流的共識演算法,這些演算法與經典分布式一致性演算法不同的是,它們融入了經濟學博弈的概念,下面我分別簡單介紹這三種共識演算法。
PoW:通常是指在給定的約束下,求解一個特定難度的數學問題,誰解的速度快,誰就能獲得記賬權(出塊)權利。這個求解過程往往會轉換成計算問題,所以在比拼速度的情況下,也就變成了誰的計算方法更優,以及誰的設備性能更好。
PoS:這是一種股權證明機制,它的基本概念是你產生區塊的難度應該與你在網路里所佔的股權(所有權佔比)成比例,它實現的核心思路是:使用你所鎖定代幣的幣齡(CoinAge)以及一個小的工作量證明,去計算一個目標值,當滿足目標值時,你將可能獲取記賬權。
DPoS:簡單來理解就是將PoS共識演算法中的記賬者轉換為指定節點數組成的小圈子,而不是所有人都可以參與記賬。這個圈子可能是21個節點,也有可能是101個節點,這一點取決於設計,只有這個圈子中的節點才能獲得記賬權。這將會極大地提高系統的吞吐量,因為更少的節點也就意味著網路和節點的可控。
3、加密簽名演算法
在區塊鏈領域,應用得最多的是哈希演算法。哈希演算法具有抗碰撞性、原像不可逆、難題友好性等特徵。
其中,難題友好性正是眾多PoW幣種賴以存在的基礎,在比特幣中,SHA256演算法被用作工作量證明的計算方法,也就是我們所說的挖礦演算法。
而在萊特幣身上,我們也會看到Scrypt演算法,該演算法與SHA256不同的是,需要大內存支持。而在其他一些幣種身上,我們也能看到基於SHA3演算法的挖礦演算法。以太坊使用了Dagger-Hashimoto演算法的改良版本,並命名為Ethash,這是一個IO難解性的演算法。
當然,除了挖礦演算法,我們還會使用到RIPEMD160演算法,主要用於生成地址,眾多的比特幣衍生代碼中,絕大部分都採用了比特幣的地址設計。
除了地址,我們還會使用到最核心的,也是區塊鏈Token系統的基石:公私鑰密碼演算法。
在比特幣大類的代碼中,基本上使用的都是ECDSA。ECDSA是ECC與DSA的結合,整個簽名過程與DSA類似,所不一樣的是簽名中採取的演算法為ECC(橢圓曲線函數)。
從技術上看,我們先從生成私鑰開始,其次從私鑰生成公鑰,最後從公鑰生成地址,以上每一步都是不可逆過程,也就是說無法從地址推導出公鑰,從公鑰推導到私鑰。
4、賬戶與交易模型
從一開始的定義我們知道,僅從技術角度可以認為區塊鏈是一種分布式資料庫,那麼,多數區塊鏈到底使用了什麼類型的數
⑻ Geth 控制台使用及 Web3.js 使用
在以太坊的DAPP開發中,需要 頁面開發 和 智能合約 開發,頁面開發需要 H5 , 智能合約 開發用 Solidity 實現。頁面和以太坊智能合約交互,就需要使用 Web3.js 。
Geth 控制台(REPL)實現了所有的 web3 API 及 Admin API ,如果你對Geth命令行不太熟悉,請參考之前的文章。
以太坊客戶端Geth常用命令詳解
重定向日誌到文件
使用geth console啟動時,會在當前的交互界面下時不時出現日誌。
可以使用以下方式把日誌輸出到文件。
可以新開一個命令行終端輸入以下命令查看日誌:
重定向另一個終端
也可以把日誌重定向到另一個終端,先在想要看日誌的終端輸入:
就可以獲取到終端編號,如:/dev/test
然後另一個終端使用:
啟動geth, 這是日誌就輸出到另一個終端。
如果不想看到日誌還可以重定向到空終端:
日誌級別控制
使用–verbosity可以控制日誌級別,如不想看到日誌還可以使用:
另外一個啟動geth的方法是連接到一個geth節點: