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一文弄懂區(qū)塊鏈和以太坊智能合約的由來和運(yùn)行原理

2021-11-08 14:38:11 | 來源： | 作者：佚名

這篇文章主要介紹了一文弄懂區(qū)塊鏈和以太坊智能合約的由來和運(yùn)行原理的相關(guān)資料，希望這篇關(guān)于區(qū)塊鏈和智能合約的文章，讓大家能夠深入的了解區(qū)塊鏈和以太坊智能合約的由來和運(yùn)行原理。

一文弄懂區(qū)塊鏈和以太坊智能合約的由來和運(yùn)行原理。

如果提到區(qū)塊鏈和以太坊智能合約，相信大家都會(huì)很開心的表示我聽說過！但是你真的了解它的由來和運(yùn)行原理嗎？今天小編就來為大家解答。

區(qū)塊鏈、比特幣、以太坊、智能合約，這四者的關(guān)系是：

區(qū)塊鏈公認(rèn)誕生于比特幣白皮發(fā)布之后，即區(qū)塊鏈技術(shù)中的大多數(shù)理念，都是由比特幣而來。

所以說比特幣技術(shù)是區(qū)塊鏈技術(shù)的開端，而設(shè)計(jì)這一令人驚嘆的開發(fā)者中本聰?shù)恼鎸?shí)身份至今仍是個(gè)謎。

在區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展的早期階段，區(qū)塊鏈技術(shù)中僅有少數(shù)的幾個(gè)幣種同時(shí)其屬性基本上只有一個(gè)—虛擬貨幣。這極大的限制了區(qū)塊鏈技術(shù)的發(fā)展。

而以太坊的出現(xiàn)帶來了智能合約，自從有了智能合約之后，人們有了在區(qū)塊鏈上進(jìn)行創(chuàng)造的工具，可以開發(fā)自己Dapp，開發(fā)游戲，發(fā)展DeFi等等。

因此以太坊是區(qū)塊鏈技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的產(chǎn)物，而智能合約則是進(jìn)步的工具，使得人們第一次有了抓手可以在區(qū)塊鏈鏈?zhǔn)澜缰蟹奖憧旖莸倪M(jìn)行創(chuàng)作。

讓我們?cè)賮砜纯磪^(qū)塊鏈的運(yùn)行原理。現(xiàn)代區(qū)塊鏈從比特幣中應(yīng)運(yùn)而來，所以，了解了比特幣的基本原理，就可以從中窺見區(qū)塊鏈的基本原理。

早在2008年，一位自稱是Satoshi Nakamoto的人，在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)布了“bitcoin：a peer-to-peer electronic cash system”一文，這標(biāo)志了比特的正式誕生。

比特幣的設(shè)計(jì)初衷以及解決的問題是：在一個(gè)互不信任且匿名的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，通過非對(duì)稱加密、哈希函數(shù)、簽名等一系列手段解決人與人之間的信任問題。

現(xiàn)有的區(qū)塊鏈平臺(tái)中，根據(jù)接入標(biāo)準(zhǔn)的不同可以分為三大類平臺(tái)：

公有鏈：即任何人可以無任何限制的加入這條區(qū)塊鏈并獲取其中的所有數(shù)據(jù)。

聯(lián)盟鏈：針對(duì)某些群體進(jìn)行有限開放，且加入后所有權(quán)限不同，內(nèi)設(shè)專門的記賬節(jié)點(diǎn)和普通節(jié)點(diǎn)等。

私有鏈：個(gè)人或少數(shù)群體的本地區(qū)塊鏈。

而公有鏈中的代表，其中應(yīng)用最為廣泛的是比特幣和以太坊。

我們以比特幣交易的一個(gè)過程，如圖所示來講解區(qū)塊鏈的運(yùn)行原理。

比特幣運(yùn)行原理

當(dāng)一個(gè)身處比特幣網(wǎng)絡(luò)的A發(fā)出一筆交易請(qǐng)求后，他會(huì)向全網(wǎng)進(jìn)行報(bào)播，讓全世界的電腦或礦機(jī)來爭(zhēng)奪這筆交易的記賬權(quán)，即形成一個(gè)新的區(qū)塊，當(dāng)然一個(gè)區(qū)塊中往往不止有一筆交易。

那么交易是如何被打包記賬并記錄進(jìn)新的區(qū)塊中的呢？在此之前，我們首先要了解一個(gè)區(qū)塊都由哪些部分組成。

如圖二所示，一個(gè)區(qū)塊主要由區(qū)塊頭和交易列表組成。

區(qū)塊的組成

首先A會(huì)向全網(wǎng)報(bào)播這里有一個(gè)區(qū)塊需要打包，此時(shí)經(jīng)過特定算法（SHA256）將交易信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行重新包裝的同時(shí)得出一個(gè)重要的哈希值—Merkle樹根的哈希值。

關(guān)于Merkle樹根哈希值，它可以用于驗(yàn)證交易信息和數(shù)據(jù)不被篡改，是區(qū)塊中的一個(gè)重要參數(shù)。

任何兩個(gè)交易信息或數(shù)據(jù)組成可以表示為一個(gè)哈希值，此時(shí)我們把這兩個(gè)哈希值看成一棵樹上的兩個(gè)片葉子。

兩片葉子連接的部分稱為葉根，此時(shí)，葉根也可以表示為一個(gè)哈希值，這個(gè)哈希值顯然是由兩筆交易的信息和數(shù)據(jù)的哈希值決定的，而Merkle樹根很形象的理解為多個(gè)交易兩兩組成哈希值，像樹一樣有很多葉子。

然而樹根只有一個(gè)，即交易信息和數(shù)據(jù)的哈希值對(duì)應(yīng)葉子，Merkle樹根哈希值對(duì)應(yīng)樹的根部。

而Merkle樹根的哈希值還有一個(gè)特點(diǎn)：任何交易信息和數(shù)據(jù)變動(dòng)都會(huì)引起Merkle樹根哈希值的巨變，只要有一片葉子，即一筆交易信息和數(shù)據(jù)被篡改，那么Merkle樹根的哈希值一定會(huì)發(fā)生改變。

所以經(jīng)過一系列的包裝打包，交易信息就已經(jīng)被打包成塊，等待被記錄在區(qū)塊鏈的一個(gè)新塊中了。

此時(shí)對(duì)礦工來說，搶奪記賬權(quán)以獲得第一個(gè)打包區(qū)塊上鏈的區(qū)塊獎(jiǎng)勵(lì)是對(duì)其主要的激勵(lì)手段。

因?yàn)閰^(qū)塊中的第一筆交易信息是這個(gè)地址或節(jié)點(diǎn)因?yàn)榈谝粋€(gè)找到隨機(jī)數(shù)，系統(tǒng)給了它一定數(shù)量的比特幣，即是你打包區(qū)塊后獲得的獎(jiǎng)勵(lì)，也就是我們俗稱的Mining。

比特幣網(wǎng)絡(luò)是通過讓所有的礦工參與計(jì)算一個(gè)隨機(jī)數(shù)，如圖所示，來判定到底是誰有這個(gè)記賬權(quán)。

隨機(jī)數(shù)的計(jì)算

即礦工需要找到一個(gè)隨機(jī)數(shù)nonce讓他與Merkle哈希值和其他區(qū)塊必要信息組合起來進(jìn)行哈希計(jì)算后，得出一個(gè)符合難度要求的哈希值。

由于SHA256算法是非線性的，只有運(yùn)用窮舉法，即不斷的選取隨機(jī)數(shù)進(jìn)行計(jì)算直到計(jì)算出來的哈希值滿足難度要求。

而誰先計(jì)算出來一個(gè)隨機(jī)數(shù)nonce并經(jīng)過其他礦工的驗(yàn)證，誰就擁有了記賬權(quán)而可以獲得區(qū)塊獎(jiǎng)勵(lì)，這其中需要消耗巨大的計(jì)算能力，這也就是我們常說的工作證明。

鏈金研究員總結(jié)

區(qū)塊鏈技術(shù)的簡(jiǎn)單工作原理是運(yùn)用分布式賬本、非對(duì)稱加密、SHA256等密碼學(xué)技術(shù)，對(duì)現(xiàn)實(shí)中存在的各種信息和交易進(jìn)行包裝重組。

通過POW或POS等證明方式使得礦工或者記賬員將信息記錄在唯一的區(qū)塊鏈上，使得信息有了不可篡改性和擁有全網(wǎng)的共識(shí)機(jī)制，即全部的參與者都認(rèn)為這筆交易真實(shí)可信且不可篡改。

因此區(qū)塊鏈技術(shù)也被稱為去中心化的技術(shù)革命，因?yàn)樵趨^(qū)塊鏈上不需要任何權(quán)威的機(jī)構(gòu)或者個(gè)人，一切都是由共識(shí)或者證明決定并證實(shí)的。

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