A. 以太坊源码分析--p2p节点发现
节点发现功能主要涉及 Server Table udp 这几个数据结构,它们有独自的事件响应循环,节点发现功能便是它们互相协作完成的。其中,每个以太坊客户端启动后都会在本地运行一个 Server ,并将网络拓扑中相邻的节点视为 Node ,而 Table 是 Node 的容器, udp 则是负责维持底层的连接。下面重点描述它们中重要的字段和事件循环处理的关键部分。
PrivateKey - 本节点的私钥,用于与其他节点建立时的握手协商
Protocols - 支持的所有上层协议
StaticNodes - 预设的静态 Peer ,节点启动时会首先去向它们发起连接,建立邻居关系
newTransport - 下层传输层实现,定义握手过程中的数据加密解密方式,默认的传输层实现是用 newRLPX() 创建的 rlpx ,这不是本文的重点
ntab - 典型实现是 Table ,所有 peer 以 Node 的形式存放在 Table
ourHandshake - 与其他节点建立连接时的握手信息,包含本地节点的版本号以及支持的上层协议
addpeer - 连接握手完成后,连接过程通过这个通道通知 Server
Server 的监听循环,启动底层监听socket,当收到连接请求时,Accept后调用 setupConn() 开始连接建立过程
Server的主要事件处理和功能实现循环
Node 唯一表示网络上的一个节点
IP - IP地址
UDP/TCP - 连接使用的UDP/TCP端口号
ID - 以太坊网络中唯一标识一个节点,本质上是一个椭圆曲线公钥(PublicKey),与 Server 的 PrivateKey 对应。一个节点的IP地址不一定是固定的,但ID是唯一的。
sha - 用于节点间的距离计算
Table 主要用来管理与本节点与其他节点的连接的建立更新删除
bucket - 所有 peer 按与本节点的距离远近放在不同的桶(bucket)中,详见之后的 节点维护
refreshReq - 更新 Table 请求通道
Table 的主要事件循环,主要负责控制 refresh 和 revalidate 过程。
refresh.C - 定时(30s)启动Peer刷新过程的定时器
refreshReq - 接收其他线程投递到 Table 的 刷新Peer连接 的通知,当收到该通知时启动更新,详见之后的 更新邻居关系
revalidate.C - 定时重新检查以连接节点的有效性的定时器,详见之后的 探活检测
udp 负责节点间通信的底层消息控制,是 Table 运行的 Kademlia 协议的底层组件
conn - 底层监听端口的连接
addpending - udp 用来接收 pending 的channel。使用场景为:当我们向其他节点发送数据包后(packet)后可能会期待收到它的回复,pending用来记录一次这种还没有到来的回复。举个例子,当我们发送ping包时,总是期待对方回复pong包。这时就可以将构造一个pending结构,其中包含期待接收的pong包的信息以及对应的callback函数,将这个pengding投递到udp的这个channel。 udp 在收到匹配的pong后,执行预设的callback。
gotreply - udp 用来接收其他节点回复的通道,配合上面的addpending,收到回复后,遍历已有的pending链表,看是否有匹配的pending。
Table - 和 Server 中的ntab是同一个 Table
udp 的处理循环,负责控制消息的向上递交和收发控制
udp 的底层接受数据包循环,负责接收其他节点的 packet
以太坊使用 Kademlia 分布式路由存储协议来进行网络拓扑维护,了解该协议建议先阅读 易懂分布式 。更权威的资料可以查看 wiki 。总的来说该协议:
源码中由 Table 结构保存所有 bucket , bucket 结构如下
节点可以在 entries 和 replacements 互相转化,一个 entries 节点如果 Validate 失败,那么它会被原本将一个原本在 replacements 数组的节点替换。
有效性检测就是利用 ping 消息进行探活操作。 Table.loop() 启动了一个定时器(0~10s),定期随机选择一个bucket,向其 entries 中末尾的节点发送 ping 消息,如果对方回应了 pong ,则探活成功。
Table.loop() 会定期(定时器超时)或不定期(收到refreshReq)地进行更新邻居关系(发现新邻居),两者都调用 doRefresh() 方法,该方法对在网络上查找离自身和三个随机节点最近的若干个节点。
Table 的 lookup() 方法用来实现节点查找目标节点,它的实现就是 Kademlia 协议,通过节点间的接力,一步一步接近目标。
当一个节点启动后,它会首先向配置的静态节点发起连接,发起连接的过程称为 Dial ,源码中通过创建 dialTask 跟踪这个过程
dialTask表示一次向其他节点主动发起连接的任务
在 Server 启动时,会调用 newDialState() 根据预配置的 StaticNodes 初始化一批 dialTask , 并在 Server.run() 方法中,启动这些这些任务。
Dial 过程需要知道目标节点( dest )的IP地址,如果不知道的话,就要先使用 recolve() 解析出目标的IP地址,怎么解析?就是先要用借助 Kademlia 协议在网络中查找目标节点。
当得到目标节点的IP后,下一步便是建立连接,这是通过 dialTask.dial() 建立连接
连接建立的握手过程分为两个阶段,在在 SetupConn() 中实现
第一阶段为 ECDH密钥建立 :
第二阶段为协议握手,互相交换支持的上层协议
如果两次握手都通过,dialTask将向 Server 的 addpeer 通道发送 peer 的信息
B. 选择以太坊客户端
有很多以太坊客户端供我们选择。我们推荐在开发和部署时使用不同的客户端。
我们推荐 Ganache ,它是一个运行在你个人电脑上的私有连客户端。它是 truffle 套种中的一部分,
Ganache 将智能合约和交易放在前台并且中心化,从而简化了dapp的开发。使用 Ganache 你可以
快速查看你们的应用是如何影响区块链的,并且对账户,余额,智能合约创建以及燃料消费进行自省。
Ganache 运行在 http://127.0.0.1:7545 。默认会创建是个账户,重启后账户依然不会变,
当然也可以手动随机账户,你也可以用你自己的账户。
我们同样也推荐使用 truffle develop ,它是 truffle 内置的开发链工具。不需要任何的额外安装,
你要使用它只需要一条命令行即可:
Truffle Develop 运行在 http://127.0.0.1:9545 上。
当你的开发机没有图形界面时就无法直接使用 Ganache ,而 Ganache CLI 就提供了没有图形界面系统的能力。
有很多官方和非官网的以太坊客户端你可以选择。以下是部分:
C. 以太坊是什么丨以太坊开发入门指南
以太坊是什么丨以太坊开发入门指南
很多同学已经跃跃欲试投入到区块链开发队伍当中来,可是又感觉无从下手,本文将基于以太坊平台,以通俗的方式介绍以太坊开发中涉及的各晦涩的概念,轻松带大家入门。
以太坊是什么
以太坊(Ethereum)是一个建立在区块链技术之上, 去中心化应用平台。它允许任何人在平台中建立和使用通过区块链技术运行的去中心化应用。
对这句话不理解的同学,姑且可以理解为以太坊是区块链里的Android,它是一个开发平台,让我们就可以像基于Android Framework一样基于区块链技术写应用。
在没有以太坊之前,写区块链应用是这样的:拷贝一份比特币代码,然后去改底层代码如加密算法,共识机制,网络协议等等(很多山寨币就是这样,改改就出来一个新币)。
以太坊平台对底层区块链技术进行了封装,让区块链应用开发者可以直接基于以太坊平台进行开发,开发者只要专注于应用本身的开发,从而大大降低了难度。
目前围绕以太坊已经形成了一个较为完善的开发生态圈:有社区的支持,有很多开发框架、工具可以选择。
智能合约
什么是智能合约
以太坊上的程序称之为智能合约, 它是代码和数据(状态)的集合。
智能合约可以理解为在区块链上可以自动执行的(由事件驱动的)、以代码形式编写的合同(特殊的交易)。
在比特币脚本中,我们讲到过比特币的交易是可以编程的,但是比特币脚本有很多的限制,能够编写的程序也有限,而以太坊则更加完备(在计算机科学术语中,称它为是“图灵完备的”),让我们就像使用任何高级语言一样来编写几乎可以做任何事情的程序(智能合约)。
智能合约非常适合对信任、安全和持久性要求较高的应用场景,比如:数字货币、数字资产、投票、保险、金融应用、预测市场、产权所有权管理、物联网、点对点交易等等。
目前除数字货币之外,真正落地的应用还不多(就像移动平台刚开始出来一样),相信1到3年内,各种杀手级会慢慢出现。
编程语言:Solidity
智能合约的默认的编程语言是Solidity,文件扩展名以.sol结尾。
Solidity是和JavaScript相似的语言,用它来开发合约并编译成以太坊虚拟机字节代码。
还有长像Python的智能合约开发语言:Serpent,不过建议大家还是使用Solidity。
Browser-Solidity是一个浏览器的Solidity IDE, 大家可以点进去看看,以后我们更多文章介绍Solidity这个语言。
运行环境:EVM
EVM(Ethereum Virtual Machine)以太坊虚拟机是以太坊中智能合约的运行环境。
Solidity之于EVM,就像之于跟JVM的关系一样,这样大家就容易理解了。
以太坊虚拟机是一个隔离的环境,在EVM内部运行的代码不能跟外部有联系。
而EVM运行在以太坊节点上,当我们把合约部署到以太坊网络上之后,合约就可以在以太坊网络中运行了。
合约的编译
以太坊虚拟机上运行的是合约的字节码形式,需要我们在部署之前先对合约进行编译,可以选择Browser-Solidity Web IDE或solc编译器。
合约的部署
在以太坊上开发应用时,常常要使用到以太坊客户端(钱包)。平时我们在开发中,一般不接触到客户端或钱包的概念,它是什么呢?
以太坊客户端(钱包)
以太坊客户端,其实我们可以把它理解为一个开发者工具,它提供账户管理、挖矿、转账、智能合约的部署和执行等等功能。
EVM是由以太坊客户端提供的。
Geth是典型的开发以太坊时使用的客户端,基于Go语言开发。 Geth提供了一个交互式命令控制台,通过命令控制台中包含了以太坊的各种功能(API)。Geth的使用我们之后会有文章介绍,这里大家先有个概念。
Geth控制台和Chrome浏览器开发者工具里的面的控制台是类似,不过是跑在终端里。
相对于Geth,Mist则是图形化操作界面的以太坊客户端。
如何部署
智能合约的部署是指把合约字节码发布到区块链上,并使用一个特定的地址来标示这个合约,这个地址称为合约账户。
以太坊中有两类账户:
· 外部账户
该类账户被私钥控制(由人控制),没有关联任何代码。
· 合约账户
该类账户被它们的合约代码控制且有代码与之关联。
和比特币使用UTXO的设计不一样,以太坊使用更为简单的账户概念。
两类账户对于EVM来说是一样的。
外部账户与合约账户的区别和关系是这样的:一个外部账户可以通过创建和用自己的私钥来对交易进行签名,来发送消息给另一个外部账户或合约账户。
在两个外部账户之间传送消息是价值转移的过程。但从外部账户到合约账户的消息会激活合约账户的代码,允许它执行各种动作(比如转移代币,写入内部存储,挖出一个新代币,执行一些运算,创建一个新的合约等等)。
只有当外部账户发出指令时,合同账户才会执行相应的操作。
合约部署就是将编译好的合约字节码通过外部账号发送交易的形式部署到以太坊区块链上(由实际矿工出块之后,才真正部署成功)。
运行
合约部署之后,当需要调用这个智能合约的方法时只需要向这个合约账户发送消息(交易)即可,通过消息触发后智能合约的代码就会在EVM中执行了。
Gas
和云计算相似,占用区块链的资源(不管是简单的转账交易,还是合约的部署和执行)同样需要付出相应的费用(天下没有免费的午餐对不对!)。
以太坊上用Gas机制来计费,Gas也可以认为是一个工作量单位,智能合约越复杂(计算步骤的数量和类型,占用的内存等),用来完成运行就需要越多Gas。
任何特定的合约所需的运行合约的Gas数量是固定的,由合约的复杂度决定。
而Gas价格由运行合约的人在提交运行合约请求的时候规定,以确定他愿意为这次交易愿意付出的费用:Gas价格(用以太币计价) * Gas数量。
Gas的目的是限制执行交易所需的工作量,同时为执行支付费用。当EVM执行交易时,Gas将按照特定规则被逐渐消耗,无论执行到什么位置,一旦Gas被耗尽,将会触发异常。当前调用帧所做的所有状态修改都将被回滚, 如果执行结束还有Gas剩余,这些Gas将被返还给发送账户。
如果没有这个限制,就会有人写出无法停止(如:死循环)的合约来阻塞网络。
因此实际上(把前面的内容串起来),我们需要一个有以太币余额的外部账户,来发起一个交易(普通交易或部署、运行一个合约),运行时,矿工收取相应的工作量费用。
以太坊网络
有些着急的同学要问了,没有以太币,要怎么进行智能合约的开发?可以选择以下方式:
选择以太坊官网测试网络Testnet
测试网络中,我们可以很容易获得免费的以太币,缺点是需要发很长时间初始化节点。
使用私有链
创建自己的以太币私有测试网络,通常也称为私有链,我们可以用它来作为一个测试环境来开发、调试和测试智能合约。
通过上面提到的Geth很容易就可以创建一个属于自己的测试网络,以太币想挖多少挖多少,也免去了同步正式网络的整个区块链数据。
使用开发者网络(模式)
相比私有链,开发者网络(模式)下,会自动分配一个有大量余额的开发者账户给我们使用。
使用模拟环境
另一个创建测试网络的方法是使用testrpc,testrpc是在本地使用内存模拟的一个以太坊环境,对于开发调试来说,更方便快捷。而且testrpc可以在启动时帮我们创建10个存有资金的测试账户。
进行合约开发时,可以在testrpc中测试通过后,再部署到Geth节点中去。
更新:testrpc 现在已经并入到Truffle 开发框架中,现在名字是Ganache CLI。
Dapp:去中心化的应用程序
以太坊社区把基于智能合约的应用称为去中心化的应用程序(DecentralizedApp)。如果我们把区块链理解为一个不可篡改的数据库,智能合约理解为和数据库打交道的程序,那就很容易理解Dapp了,一个Dapp不单单有智能合约,比如还需要有一个友好的用户界面和其他的东西。
Truffle
Truffle是Dapp开发框架,他可以帮我们处理掉大量无关紧要的小事情,让我们可以迅速开始写代码-编译-部署-测试-打包DApp这个流程。
总结
我们现在来总结一下,以太坊是平台,它让我们方便的使用区块链技术开发去中心化的应用,在这个应用中,使用Solidity来编写和区块链交互的智能合约,合约编写好后之后,我们需要用以太坊客户端用一个有余额的账户去部署及运行合约(使用Truffle框架可以更好的帮助我们做这些事情了)。为了开发方便,我们可以用Geth或testrpc来搭建一个测试网络。
注:本文中为了方便大家理解,对一些概念做了类比,有些严格来不是准确,不过我也认为对于初学者,也没有必要把每一个概念掌握的很细致和准确,学习是一个逐步深入的过程,很多时候我们会发现,过一段后,我们会对同一个东西有不一样的理解。
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E. 以太坊stratum协议原理
参照比特币的 stratum协议 和 NiceHash的stratum协议规范 编写了一版以太坊版本的stratum协议说明.
stratum协议是目前最常用的矿机和矿池之间的TCP通讯协议。
以太坊是一个去中心化的网络架构,通过安装Mist客户端的节点来转发新交易和新区块。而矿机、矿池也同时形成了另一个网络,我们称之为矿工网络。
矿工网络分成矿机、矿池、钱包等几个主要部分,有时矿池软件与钱包安装在一起,可合称为矿池。
矿机与矿池软件之间的通讯协议是 stratum ,而矿池软件与钱包之间的通讯是 bitcoinrpc 接口。
stratum是 JSON 为数据格式.
矿机启动,首先以 mining.subscribe 方法向矿池连接,用来订阅工作。
矿池以 mining.notify 返回订阅号、ExtraNonce1和ExtraNonce2_size。
Client:
Server:
其中:
是 订阅号 ;
080c是 extranonce ,Extranonce可能最大3字节;
矿机以 mining.authorize 方法,用某个帐号和密码登录到矿池,密码可空,矿池返回 true 登录成功。该方法必须是在初始化连接之后马上进行,否则矿机得不到矿池任务。
Client:
Server:
难度调整由矿池下发给矿机,以 mining.set_difficulty 方法调整难度, params 中是难度值。
Server:
矿机会在下一个任务时采用新难度,矿池有时会马上下发一个新任务并且把清理任务设为true,以便矿机马上以新难度工作。
该命令由矿池定期发给矿机,当矿机以 mining.subscribe 方法登记后,矿池应该马上以 mining.notify 返回该任务。
Server:
任务ID : bf0488aa ;
seedhash : 。每一个任务都发送一个seedhash来支持尽可能多的矿池,这可能会很快地在货币之间交换。
headerhash : 。
boolean cleanjobs : true 。如果设为true,那么矿工需要清理任务队列,并立即开始从事新提供的任务,因为所有旧的任务分享都将导致陈旧的分享错误。如果是 false 则等当前任务结束才开始新任务。
矿工使用seedhash识别DAG,然后带着headerhash,extranonce和自己的minernonce寻找低于目标的share(这是由提供的难度而产生的)。
矿机找到合法share时,就以” mining.submit “方法向矿池提交任务。矿池返回true即提交成功,如果失败则error中有具体原因。
Client:
任务ID : bf0488aa
minernonce : 6a909d9bbc0f 。注意minernonce是6个字节,因为提供的extranonce是2个字节。如果矿池提供3字节的extranonce,那么minernonce必须是5字节
Server:
一般的矿机与矿池通讯过程就如下所示:
F. 在windows下怎么启动Truffle
Truffle是一个世界级的开发环境,测试框架,以太坊的资源管理通道,致力于让以太坊上的开发变得简单,Truffle有以下:
内置的智能合约编译,链接,部署和二进制文件的管理。
快速开发下的自动合约测试。
脚本化的,可扩展的部署与发布框架。
部署到不管多少的公网或私网的网络环境管理功能
使用EthPM&NPM提供的包管理,使用ERC190标准。
与合约直接通信的直接交互控制台(写完合约就可以命令行里验证了)。
可配的构建流程,支持紧密集成。
在Truffle环境里支持执行外部的脚本。
Truffle是最流行的开发框架,使命是让开发更容易
安装方式:
$ npm install -g truffle
环境要求
NodeJS 5.0+
Windows,Linux,或Mac OS X
Truffle需要以太坊客户端,需要支持标准的JSON RPC API。对于开发来说,有一些更适合,后续章节会介绍(如:testRPC提供编码调试时的实时反馈)。
Windows用户的建议
如果你是Windows用户,我们推荐你使用Powershell或Git BASH来安装和使用Truffle框架。这两个shell环境相对默认的,提供了更方便的一些特性。
如果你必须使用命令行,可以看这里的关于如何配置Truffle的讨论。
G. 以太坊区块链之Bug --2020/05/19
为了防止交易重播,ETH(ETC)节点要求每笔交易必须有一个nonce数值。每一个账户从同一个节点发起交易时,这个nonce值从0开始计数,发送一笔nonce对应加1。当前面的nonce处理完成之后才会处理后面的nonce。注意这里的前提条件是相同的地址在相同的节点发送交易。
以下是nonce使用的几条规则:
● 当nonce太小(小于之前已经有交易使用的nonce值),交易会被直接拒绝。
● 当nonce太大,交易会一直处于队列之中,这也就是导致我们上面描述的问题的原因;
● 当发送一个比较大的nonce值,然后补齐开始nonce到那个值之间的nonce,那么交易依旧可以被执行。
● 当交易处于queue中时停止geth客户端,那么交易queue中的交易会被清除掉。
第一个字段 AccountNonce ,直译就是账户随机数。它是以太坊中很小但也很重要的一个细节。以太坊为每个账户和交易都创建了一个Nonce,当从账户发起交易的时候,当前账户的Nonce值就被作为交易的Nonce。这里,如果是普通账户那么Nonce就是它发出的交易数,如果是合约账户就是从它的创建合约数。
为什么要使用这个Nonce呢?其主要目的就是为了防止重复攻击(Replay Attack)。因为交易都是需要签名的,假定没有Nonce,那么只要交易数据和发起人是确定的,签名就一定是相同的,这样攻击者就能在收到一个交易数据后,重新生成一个完全相同的交易并再次提交,比如A给B发了个交易,因为交易是有签名的,B虽然不能改动这个交易数据,但只要反复提交一模一样的交易数据,就能把A账户的所有资金都转到B手里。
当使用账户Nonce之后,每次发起一个交易,A账户的Nonce值就会增加,当B重新提交时,因为Nonce对不上了,交易就会被拒绝。这样就可以防止重复攻击。当然,事情还没有完,因为还能跨链实施攻击,直到EIP-155引入了chainID,才实现了不同链之间的交易数据不兼容。事实上,Nonce并不能真正防止重复攻击,比如A向B买东西,发起交易T1给B,紧接着又提交另一个交易T2,T2的Gas价格更高、优先级更高将被优先处理,如果恰好T2处理完成后剩余资金已经不足以支付T1,那么T1就会被拒绝。这时如果B已经把东西给了A,那A也就攻击成功了。所以说,就算交易被处理了也还要再等待一定时间,确保生成足够深度的区块,才能保证交易的不可逆。
Price 指的是单位Gas的价格,所谓Gas就是交易的消耗,Price就是单位Gas要消耗多少以太币(Ether),Gas * Price就是处理交易需要消耗多少以太币,它就相当于比特币中的交易手续费。
GasLimit 限定了本次交易允许消耗资源的最高上限,换句话说,以太坊中的交易不可能无限制地消耗资源,这也是以太坊的安全策略之一,防止攻击者恶意占用资源。
Recipient 是交易接收者,它是common.Address指针类型,代表一个地址。这个值也可以是空的,这时在交易执行时,会通过智能合约创建一个地址来完成交易。
Amount 是交易额。这个简单,不用解释。
Payload 比较重要,它是一个字节数组,可以用来作为创建合约的指令数组,这时每个字节都是一个单独的指令;也可以作为数据数组,由合约指令来进行操作。合约由以太坊虚拟机(Ethereum Virtual Machine,EVM)创建并执行。
V、R、S 是交易的签名数据。以太坊当中,交易经过数字签名之后,生成的signature是一个长度65的字节数组,它被截成三段,前32字节被放进R,再32字节放进S,最后1个字节放进V。那么为什么要被截成3段呢?以太坊用的是ECDSA算法,R和S就是ECSDA签名输出,V则是Recovery ID。
R,S,V是交易签名后的值,它们可以被用来生成签名者的公钥;R,S是ECDSA椭圆加密算法的输出值,V是用于恢复结果的ID
H. 我能自己来运行 Eth 2.0 的验证者吗
可以!
你在运行自己的验证者节点时,首先要意识到的是,你这样做是有助于网络安全性的,而且你无需过度担心正常运行时间。
假设网络总体上是健康的(始终有超过 2/3 的节点在线,并且一直在终局化新的区块),在线时间超过 50% 的验证者将看到自己的权益会不断增加。
引用以太坊基金会的 ETH Staking 指南系列文章中的一句话:
这就减轻了验证者在客户端备份和网络延迟上的负担,因为离线的惩罚并不那么严重。
质押硬件成本较低且方便易用自己运行验证者节点并不像你想象中那么可怕或昂贵。一旦ETH 2.0上线,你就可以在一个旧手机或树莓派(100 美元)上运行验证者节点。
我们专门为开发者撰写了关于如何使用 Nimbus 在安卓系统上运行验证者节点的指南(分别是这篇和这篇)。在主网上线前,我们一直在尽可能简化这一流程。尤其值得一提的是,主网指南将面向那些没有编程经历的用户,而且会尽可能实现 “安装 + 质押 ETH = 正常运行”。
你可以帮助以太坊增强抗攻击性与其让同一个实体控制 100 个节点,不如让一个实体控制一个节点。——Barnabe Monnot
从长远角度来看,以太坊的价值越高,抗攻击性越强,其共识层的去中心化程度就越高。
中本聪最初的愿景是 “一 CPU 一票制”,但是如今的 PoW 系统已经偏离了这一愿景。就目前而言,绝大部分挖矿资源都集中在少数矿池手中。个体矿工都为了缩小自己收入的波动性而加入矿池。
我们之所以选择从 PoW 模式转向 PoS 模式,也是为了解决这一问题。
如果有越来越多人选择自己运行验证者节点,我们就可以将这一愿景变为现实,增强以太坊的抗攻击性,使之在无需审查的情况下不断发展。
I. 走进以太坊网络
目录
术语“以太坊节点”是指以某种方式与以太坊网络交互的程序。从简单的手机钱包应用程序到存储整个区块链副本的计算机,任何设备均可扮演以太坊节点。
所有节点都以某种方式充当通信点,但以太坊网络中的节点分为多种类型。
与比特币不同,以太坊找不到任何程序作为参考实施方案。在比特币生态系统中, 比特币核心 是主要节点软件,以太坊黄皮书则提出了一系列独立(但兼容)的程序。目前最流行的是Geth和Parity。
若要以允许独立验证区块链数据的方式连接以太坊网络,则应使用之前提到的软件运行全节点。
该软件将从其他节点下载区块,并验证其所含交易的正确性。软件还将运行调用的所有智能合约,确保接收的信息与其他节点相同。如果一切按计划运行,我们可以认为所有节点设备均存储相同的区块链副本。
全节点对于以太坊的运行至关重要。如果没有遍布全球的众多节点,网络将丧失其抗审查性与去中心化特性。
通过运行全节点,您可以直接为网络的 健康 和安全发展贡献一份力量。然而,全节点通常需要使用独立的机器完成运行和维护。对于无法(或单纯不愿)运行全节点的用户,轻节点是更好的选择。
顾名思义,轻节点均为轻量级设备,可显著降低资源和空间占用率。手机或笔记本电脑等便携式设备均可作为轻节点。然而,降低开销也要付出代价:轻节点无法完全实现自给自足。它们无法与整条区块链同步,需要全节点提供相关信息。
轻节点备受商户、服务供应商和用户的青睐。在不必使用全节点并且运行成本过高的情况下,它们广泛应用于支收付款。
挖矿节点既可以是全节点客户端,也可以是轻节点客户端。“挖矿节点”这个术语的使用方式与比特币生态系统不同,但依然应用于识别参与者。
如需参与以太坊挖矿,必须使用一些附加硬件。最常见的做法是构建 矿机 。用户通过矿机将多个GPU(图形处理器)连接起来,高速计算哈希数据。
矿工可以选择两种挖矿方案:单独挖矿或加入矿池。 单独挖矿 表示矿工独自创建区块。如果成功,则独享挖矿奖励。如果加入 矿池 ,众多矿工的哈希算力会结合起来。出块速度得以提升,但挖矿奖励将由众多矿工共享。
区块链最重要的特性之一就是“开放访问”。这表明任何人均可运行以太坊节点,并通过验证交易和区块强化网络。
与比特币相似,许多企业都提供即插即用的以太坊节点。如果只想启动并运行单一节点,这种设备无疑是最佳选择,缺点是必须为便捷性额外付费。
如前文所述,以太坊中存在众多不同类型的节点软件实施方案,例如Geth和Parity。若要运行个人节点,必须掌握所选实施方案的安装流程。
除非运行名为 归档节点 的特殊节点,否则消费级笔记本电脑足以支持以太坊全节点正常运行。不过,最好不要使用日常工作设备,因为节点会严重拖慢运行速度。
运行个人节点时,建议设备始终在线。倘若节点离线,再次联网时可能耗费大量的时间进行同步。因此,最好选择造价低廉并且易于维护的设备。您甚至可以通过Raspberry Pi运行轻节点。
随着网络即将过渡到权益证明机制,以太坊挖矿不再是最安全的长期投资方式。过渡成功后,以太坊矿工只能将挖矿设备转入其他网络或直接变卖。
鉴于过渡尚未完成,参与以太坊挖矿仍需使用特殊硬件(例如GPU或ASIC)。若要获得可观收益,则必须定制矿机并寻找电价低廉的矿场。此外,还需创建以太坊钱包并配置相应的挖矿软件。这一切都会耗费大量的时间和资金。在参与挖矿前,请认真考量自己能否应对各种挑战。(国内严禁挖矿,切勿以身试法)
ProgPow代表 程序化工作量证明 。这是以太坊挖矿算法Ethash的扩展方案,旨在提升GPU的竞争力,使其超过ASIC。
在比特币和以太坊社区,抗ASIC多年来一直是饱受争议的话题。在比特币网络中,ASIC已经成为主要的挖矿力量。
在以太坊中,ASIC并不是主流,相当一部分矿工仍然使用GPU。然而,随着越来越多的公司将以太坊ASIC矿机引入市场,这种情况很快就会改变。然而,ASIC到底存在什么问题呢?
一方面,ASIC明显削弱网络的去中心化。如果GPU矿工无法盈利,不得不停止挖矿,哈希率最终就会集中在少数矿工手中。此外,ASIC芯片的开发成本相当昂贵,坐拥开发能力与资源的公司屈指可数。这种现状有可能导致以太坊挖矿产业集中在少数公司手中,形成一定程度的行业垄断。
自2018年以来,ProgPow的集成一直饱受争议。有些人认为,它有益于以太坊生态系统的 健康 发展。另一些人则持反对态度,认为它可能导致硬分叉。随着权益证明机制的到来,ProgPoW能否应用于网络仍然有待观察。
以太坊与比特币是一样,均为开源平台。所有人都可以参与协议开发,或基于协议构建应用程序。事实上,以太坊也是区块链领域目前最大的开发者社区。
Andreas Antonopoulos和Gavin Wood出品的 Mastering Ethereum ,以及Ethereum.org推出的 开发者资源 等都是新晋开发者理想的入门之选。
智能合约的概念于20世纪90年代首次提出。其在区块链中的应用带来了一系列全新挑战。2014年由Gavin Wood提出的Solidity已经成为开发以太坊智能合约的主要编程语言,其语法与Java、JavaScript以及C++类似。
从本质上讲,使用Solidity语言,开发者可以编写在分解后可由以太坊虚拟机(EVM)解析的指令。您可以通过Solidity GitHub详细了解其工作原理。
其实,Solidity语言并非以太坊开发者的唯一选择。Vyper也是一种热门的开发语言,其语法更接近Python。
J. 如何购买以太坊,以太坊国内如何购买
目前,国内用户购买以太坊的渠道有很多,下面简单介绍常用的几种:
1、关于可盈可乐
可盈可乐是个人与个人之间交易比特币的场外交易平台。
可盈可乐隶属于香港CoinCola Limited,由专业的国际化团队研发与运营,专注于为全球用户提供便捷,可依赖的区块链服务。CoinCola汇聚全球用户,致力于打造世界级的区块链资产平台。
在可盈可乐,来自不同国家的人们可以用本国货币购买到比特币。 网站的卖家发布出售比特币的广告,并说明付款方式和汇率。 您可根据广告内容选择直接在线交易。比特币都存放在可盈可乐的网络钱包里,您可以直接进行比特币转账。
2、如何购买以太坊(ETH)
注册CoinCola账户,登陆后在首页顶栏菜单点击“购买”进入广告列表页面。
从广告列表中选择合适的广告,点击“购买ETH”进入交易页面。
输入需要购买的金额或者数字币的数量(输入前请了解对方的留言信息,收款方式,和平台的交易须知),点击立即购买,弹出下单确认,核对和信息无误后点击确认购买,进入下单页面。
在平台的聊天框根据模板语句咨询对方是否在线,根据对方提供的收款信息和收款方式进行线下付款。
线下付款完成后第一时间点击标记已付款完成,(请在下单开始时15分内完成此操作,避免订单超时取消导致款项无法追回)然后在聊天框自定义输入信息确认付款和请卖家确认收款及释放数字币。
顶栏进度条显示已收货,说明数字币已到钱包,根据卖家的行为进行评论,点击提交,完成交易。
关于交易平台的C2C交易,随着交易平台的数量剧增和竞争压力,很多交易平台都会有自己的C2C交易,这里我们以比较大的ZB交易平台为例给大家进行说明;
1、C2C是什么?
C2C交易就是客户对客户的交易,由交易平台提供担保。这样的平台有很多,比如:火币、otcbtc、比特派OTC等,都是由平台提供担保,用户之间进行交易的模式。我们可以简单理解为:我们在淘宝网购物的情形,和那一样。如有纠纷,平台进行仲裁。只要按照正常的流程进行交易,交易的安全性能得到保障。
2、ZB的C2C业务
ZB平台通过法币可以购买的选择有两个:QC和USDT,基本的逻辑是一样的,USDT很多平台都有,QC目前是ZB、EXX等几个平台的特色,这里重点介绍QC。
QC是一种代币,目前市面上大家可能相对了解多一些的是USDT和BITCNY。ZB上面目前有QC交易的专区,简单来说就是可以用QC买到ZB上面的所有其他数字货币(BTC、ETH、EOS等),所以,用RMB充值购买QC后,就可以在ZB站内进行币币交易。
和人民币的兑换比例1:1,比较易于换算。
用QC购买其他代币,可以直观的理解为人民币购买,对货币价格有直观的了解。
到账速度快,正常半个小时左右。拥堵时2个小时左右到账。
ZB平台相对可靠,ZB的信誉度从过往来看还是很不错。
3、ZB的C2C如何操作?
登录ZB交易平台 ,点击页面上放的 “C2C交易”。
到达QC交易页面,需要首先绑定一张你的银行卡。然后,在买入QC的界面,输入你想要购买的QC数量。目前QC和人民币的比例是1:1。输入买入数量后点击「立即买入」。
点击“立即买入”后,会提示你30分钟内完成付款。同时生成付款信息。请注意,务必按照提示的要求打款。
商家处理时间9:00 - 21:00。非处理时间的订单会在第二天9:00开始处理,一般接单后24小时内会完成打款。
这里指的是你打款过去的商家会在24小时内将QC币转至你的账户。根据我的经验,白天一般2个小时之内就可以到账。
1) 务必使用刚刚绑定的银行卡转账打款。
2) 备注信息(那个6位数字)一定要填写
3) 务必不要使用支付宝、微信等转账。
4) 对方账号不要填写错误。
1-2小时左右,可以在财务中心查询你的QC是否到账。
到账后,就可以在“现货交易”里面的“QC”专区进行交易了。可以选择你想要买入的交易对挂单买入。