打造专属虚拟货币，从学习区块链技术架构开始！

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好了，大家好，我是北风网区块链讲师Navid，今天开始我们的第二讲。 首先，我们简单回顾一下昨天的讲座内容。 上节课我们简单介绍了课程，然后我们讲了区块链的历史和发展，以及我们学习区块链的一些重点。 今天，在此基础上，我们开始讲讲本课程中最重要的内容，区块链的六层模型。

昨天上课的部分同学我已经加了微信，昨晚也回复了你们的一些问题。 没加的可以加。 我总结了昨天同学们问的问题：

第一点是如何学习区块链技术。 很多人在第一次接触的时候都会感到困惑和担心。 我也会回答一些问题。 这里再说一遍，展开一下，区块链其实简单但不简单，因为要学的东西很多，可能和学习一般的语言和技术不一样，有时候学习曲线还挺陡的，这是事实。 但是只要我们静下心来，耐心学习，耐心听我讲，把基础知识扎实，我觉得这个东西学起来并不难。 而且我个人觉得还是挺有意思的，尤其是对于有一定编程经验的同学来说，现在学习这个东西还是比较合适的。 我觉得对你来说是一个非常好的学习内容，不管是薪水，还是你自己的思考，还是你未来的发展方向。

二是大家也提到了一些区块链的资料，我在PPT最后一页有。 这里有一些书，我先给大家说说，因为昨天上课的很多同学都谈到了这个问题，就是在刚开始学习的时候有哪些书或者资料对学习有帮助，这里我列举这六种资料。 其实我个人对学习资料的看法是这样的。 书不在于多，而在于精。 如果你说你对区块链完全没有概念，我建议按照我资料的顺序，一个一个的看资料。 这些信息在里面还是有一定的逻辑关系的。

首先，我昨天介绍了中本村的比特币白皮书（《点对点电子现金系统》中本聪）。 这是第一个，我认为这是最重要的阅读内容。

第二个是《精通比特币》（“Mastering Bitcoin”Andreas Mantonopoulos

)，这也是老外写的一篇非常经典的比特币和区块链概念介绍，主要讲比特币。 比特币可以说是最成功最经典的区块链应用，值得好好看看。 我记得好像是英文版的。 还有中文版，电子版是免费的。 有兴趣的可以找中文版。

第三届《区块链——新经济蓝图》（Melaneie Swan

)，这是一个更宏观的视角。 看完前两本书，对技术有了一定的了解，再看一些宏观的资料。

然后四（《区块链2.0》陈刚、谭磊

)和五本（《区块链技术指南》邹军、曹寅、刘天喜）主要是几位国内专家写的区块链书籍。 内容包括以太坊和Hyperledger的一些概念和一些应用。 虽然例子不多，但是我觉得学习上手还是没问题的。 有些东西也很深入，大家可以看看。

最后，在前面的资料全部看完的前提下，可以看一下各个平台发布的一些白皮书，比如以太坊的白皮书，以及网上最新的一些白皮书。 当然，您也可以阅读它们。 他们的企业官网，源码，这些都是可以看的。

下面是我对相关资料的一些介绍。 下一页是微信公众号。 有兴趣的可以加一些区块链相关的微信公众号。 这些微信公众号可能包含一些最新的信息、动态，甚至一些好的信息。 你可以添加它。 （万向区块链实验室\渡鸦区块链\区块链铅笔区块链\巴比特信息）

关于上一节课的复习和问答，我先说到这里，下面开始今天的内容。

今天要讲的内容，我已经说过不止一次了。 这非常非常重要。 我要静下心来慢慢讲，大家也要静下心来慢慢听。 在听的过程中，可能会有一些你听不懂的地方。 没关系。 因为讲完这个我马上讲一个例子。 当我完成这个例子后，我的PPT 中至少会有四十或五十页专门介绍我现在所讲的内容。 但是你要有印象，有概念，然后慢慢会越来越细，越来越多。 其实学习技术就是这样。 你从一个简单的了解开始，然后慢慢的越来越深入，最后到达源代码，或者深入客户，你可以自己直接和客户交流你的想法，这其实就是你知识应用的部分。

下面简单说一下上节课提到的数据层的部分，再展开。 我讲了区块链的大外部结构。 下面说一下block的内部结构。

它由两部分组成，第一部分是区块头，第二部分是区块体，应用称为body。 然后block header包括几个部分，第一部分：previous hash，header中的所有内容都指向上一个block中所有数据的hash值。 当然，区块头中还有很多小结构，比如版本号。 说到先标注颜色我再详细说，这个很重要。 然后是merkle root，可以理解为所有交易记录的哈希值。 后面说到默克尔数的时候，我会详细讲。 现在大家有一个概念和印象，就是有一个地方记录所有的交易记录，一个总的哈希值，它叫做merkle root。

区块体比较简单，最重要的tx就是交易记录。 交易记录的值对应的是merkle根，所以我们可以这样画。 可以理解为deblock header的指针，指向deblock body。 这是可以分为块的两个部分。

第二层是通信层，也称为网络层。 网络层比较简单。 它主要使用P2P协议，类似于迅雷和BT。 这些东西有什么特点？ 这个功能其实很简单，就是在上传数据的同时下载数据。 那有什么好处呢？ 好处是在区块链系统中，随着节点数量的增加，其上升效率越高，下载效率越高，这一点与中心化不同。 如果你是中心化的，你的连接数越多，对网络的带宽要求就越大，可能会导致网络越来越慢。 这个传统被抛弃了，对吧？ 现在的区块链网络系统正好相反，只要参与的人越多，速度就会越快。

下面，应该说是上层，也就是共识层。 共识的概念可以理解为区块生成的规则。 这个共识我遇到过很多人，尤其是刚接触区块链的人，他们认为所谓的共识就是，比如说你买东西，我十块钱买你的东西，然后我们达成共识，我愿意 如果你付十块钱，你愿意给我值十块钱的东西。 这称为共识。 其实这不是区块链共识！ 区块链共识只是指区块生成和数据写入区块的规则。 主流的是pow（工作量证明）。 根据工作量证明，还有pos和dpos算法，后面会详细讲解。 这里我们以 POW 为例。 POW是最常用的，包括比特币和以太坊。 可能过段时间，像以太坊白皮书，大家可以看到分为四个阶段，其中一个阶段是从POW共识算法切换到POS算法，可能是2020年。还有一些像pfbt， sfbt 和卡夫卡。 后三种主要是联盟链或私有链常用的共识算法。 严格来说kafaka不是共识算法。 它只是一种消息通信机制。 不，只是他还与数据的产生和传输有关。

还有一点，现在区块链有两种流派，一种就是所谓的币圈，一种就是链圈。 币圈主要是比特币和以太坊的支持者，因为他们手里有币，这些平台都发币。 币圈的人看不起链圈比特币的计算过程，认为自己没有遵守比特币或者以太坊等主流区块链的规范。 而链圈的人肯定更看不起币圈。 他们都认为自己都是炒币的骗子，认为自己的区块链才是真正的区块链技术，所以自称链圈。 我个人的观点是这样的。 这种争论其实意义不大，因为各种区块链技术各有千秋，当然也有各自的不足。 学技术、研究技术的我们要互相学习，取长补短。 看东西，不要总是太偏激，偏向于一种技术或者一种观点，我们应该多学习。 所以从原理上去掌握这些东西，很多东西是很方便理解的。

那么下面的第四层是什么？ 第四层是激励层。 其实他和比特币、以太坊一样，会给参与者（矿工）一些挖矿的机会。 除了挖矿，还有交易手续费。 我将在稍后的示例中详细讨论这一点。 激励层对公链来说尤为重要，是维持公链健康发展的基础。 但是私链和联盟培训，不一定需要激励层，因为他们公司做这个系统，是有一定目的的，他不会让人随便参与这个系统。 因此，激励层一般很少。

五是合约层。 合约层的概念是运行在区块链上的程序。 最典型的就是以太坊提出的智能合约概念。 细分可以分为两种，一种是图灵完备的，一种是非图灵完备的。

这很难理解。 定义就是凡是可以计算的都可以计算，这就叫图灵完备性。 举个简单的例子，大家都写过一个程序，比如for循环，递归，while，如果包含这些语法，那一定是图灵完备的，为什么呢？ 因为包括这些文法，一般可以实现死循环，可能具备图灵完备的能力。 你为什么这么说？ 事实上，图灵完备到底是什么意思？ 它是指计算一切可以计算的东西。 什么是可以计算的一切？ 这是一个科学计算的概念。 在科学计算中，有一些积分和导数。 这些都需要不断逼近和无限循环才能得出答案，达到科学精度的要求。 它将进行一些迭代计算，我们将其定义为图灵完备。 相反，有些东西就是做不到这个功能，只能运行几次，或者语法上做不到，这就叫非图灵完备。

图灵完备的典型代表是以太坊的智能合约。 非图灵完备性的代表就是比特币的脚本。 比特币实际上是可编程的。 比如比特币的多重签名支付是可编程的，但是这个东西不能无限循环，但是支持以太坊，虽然不是很强，但是理论上是支持的，所以叫图灵完备。

但是图灵完备就一定好吗？ 其实不一定如此。 科学总是辩证的，对吧？ 你好像功能强大，功能强大，潜在漏洞比较多。 比如以太坊出现过几次分叉，都与自身智能合约的复杂性有关。 同时，如果图灵完备，如果能够不断迭代，可能会给以太坊整个网络带来很大的压力。 因此，为了解决这个问题，以太坊提出了猜测的概念。 你可以跑，但是你要消耗猜测，也就是你需要消耗以太币。 如果一直循环下去，那么肯定会把以太归零。 只能停下来。 这样一来，一方面是消费以太坊的一种方式，另一方面也是为了保证自身网络的安全。

第六层是应用层，是指运行在区块链系统上的程序。 这和合约层有什么区别？ 一种是直接运行在区块链上，一种是运行在区块链系统上。 这有点不同。 比如说你调用区块链系统上的一个接口，包括智能合约上的一个接口，我们称之为这个区块链的一个应用层，然后你直接调用某个区块。 可以说应用层调整合约层，合约层调整区块链的一些底层数据，就是这样一个逻辑关系。

那么最典型的应用层有两种，一种是钱包。 说到钱包，我再说一件事。 比如你在火币网下载了一个钱包，这不能算是区块链上的一个应用，因为火币网下载了钱包。 本质上，您已连接到 Huobi.com 服务器。 这不是区块链的事情。 可能火币网会调整区块链，所以不能算是区块链钱包的分布式接入。 因为你是一个中心化系统，你经常听到一些交易所被盗的消息。 这是中心化系统的问题，而不是区块链本身的问题。 但是有一种情况是直接连接到区块链系统的，比如imtoken，你以前可能没有用过，但是你也可以下载使用。 这是一个区块链钱包。 这两个钱包是不同的。 比如你用火币钱包，如果火币被政府倒掉或者关停，那么你的数字货币可能就没了。 但是如果你使用imtoken，它是直接在区块链系统上的。 只要这个系统还在，钱包里的虚拟货币就一直在。 另外，如果说一些黑客，肯定会用区块链钱包，不会用币网钱包。 因为要在火币网注册，很多人都不愿意把自己的信息透露给中信，所以他选择了那种分布式钱包，保证密不透风。

还有一个区块浏览器，里面记录了区块链的一些状态，比如生成的区块号，各种参数，交易记录等，都可以通过区块浏览器看到。 这是区块链应用程序的另一个示例。 当然，有可能一些区块浏览器数据来自中心化服务器，或者中立服务器有一些缓存。 这不一定是完全基于区块链的，所以让我们稍微了解一下。

那么，说完这些概念，很多同学可能会有点懵，或者有点晕。 他们大概都懂，只是不知道为什么要讲那么多这么细的东西。 没关系，下面大家就知道了，为什么要讲这个，我就举一个实际的案例来理清这六层数据之间的关系。

用户A转一枚比特币给用户B，这是一个简单的动作，也是一笔交易记录。 通过这次交易，我们将详细讲述区块链中的故事。

我们先做一个背景介绍。 用户A有十个比特币，用户B有五个比特币，矿工C有一百个比特币。 矿工和普通用户有什么区别？ 矿工除了是普通用户，还可以挖矿。 有一个挖矿的概念。 很多朋友可能不了解挖矿，什么是挖矿？ 挖矿是如何进行的？ 让我在这里向您解释一下。

其实一句话，挖矿就是计算一个系统需要的哈希值。 这里面有两点，一是“计算”，二是“系统需要的哈希值”。 好吧，我们先说计算，它是怎么计算的？ 一般情况下，使用hash算法，然后这里的输入（Input）-nouce，这个nouce会一直增加。 那么这个函数——sha256，当然各个block可能会有一些细微的差别。 然后输出就是结果（Output）-sha256（nouce），也就是计算过程。 然后是系统需要的哈希。 系统要求是什么？ 也就是说，在系统中，他会要求每个参与的节点计算一个hash。 例如，系统要求使用函数-sha256来计算前五位为零的哈希值。 经过计算，我认为你挖了一个矿，我给你12.5个比特币。 就是这样一个逻辑。 那么计算过程是怎样的呢？ 首先打个比方，初始nouce是100，然后我通过哈希函数sha256算出来，但是可能只有三个0。 大家都知道这个哈希值是非常非常随机的。 没有人能确定它前面的零的随机数。 那么第一次计算可能会很不吉利。 它前面只有三个零，所以我们还要继续计算。 第二次nouce变成101，第一次是系统给你提供的，大家都一样，后面是根据你的计算能力，计算的越快，计算的次数越多。 比如你数一百二百零三，我在简化流程。 其实可能比这个更复杂，但总的原理是这样的。 可能要计算10000次，或者100000次。 ，其实并没有那么少，所以当有满足我要求的时候有100万或者几百万，那时候系统会给你12.5个比特币，这就是挖矿的过程。 那么你可能会想，这对每个人都公平吗？ 为了什么？ 因为当时每台机器的初始值都是一样的，你数得越快，你要尝试的机会就越多。 如果两台电脑一台快，一台慢，快的可能已经算了，慢的可能还没算，那他就没办法拿到系统的奖励了。 简单了解一下这个挖矿。

然后系统中有一个节点。 节点的概念是：一台参与区块链系统计算的计算机。 假设有节点（计算机）JA、JB 和 JC。 JA为用户UA使用，JB为用户UB使用，JC为用户UB使用。 矿机KC在用，JC的性能可能会好很多。 当然，还有很多其他节点参与计算。 然后先说数据层，UA转1比特币给UB，我们称之为tx（交易记录），然后通过网络层数据广播，tx发送给JB，JB再发送给JC，再通过共识层决定是否将tx写入区块链，这里的共识层是一套算法验证机制，只有符合它的其他验证机制和它的逻辑原则之一，才能写入区块链。 比如时间戳是不是有问题之类的，我记得比特币只有十几、几十个。 看完源码，有几十个非常多的计算。 然后我这里又画了一个区块，比如100号区块，然后它把tx交易记录写入这个区块，验证通过后写入。

至此，一个简单的交易就完成了，但是这样的系统确实有一个很致命的问题，是什么？ 因为你的交易只是A和B之间的，跟我C有什么关系，和我D、F和其他人有什么关系，我为什么要传给你，我为什么要验证你，对吗？ 为什么我也要参与这个共识对吧？ 毕竟人类不是活雷锋吧？ 大家一定有兴趣去做这件事，所以在设计区块链的时候就设计了一个激励层。 在挖矿的同时，参与tx交易记录的验证。 如果矿工够幸运，够本事，挖到盒子比特币的计算过程，系统就会给他12.5个比特币。 这个比特币将被写入区块的第一项。 在交易记录中，我们称之为coinbase。 这是比特币区块链中的另一个概念，是什么意思呢？ 也就是说，区块链系统中所有的币都来自于挖矿。

交易只会有币的流通，不会产生新的币，只能通过挖矿产生。 但是这里还有一个问题。 比特币的数量是固定的。 每个人都知道大约是2100万。 既然总有一天会被挖出来，那这个时候系统会用什么来激励它呢？ ？ 这时，比特币设计者考虑了另一种激励机制，称为交易费用。 比如A转一个比特币给B，B收到的肯定不是比特币，而是0.999，还会扣除一些交易手续费，但是交易手续费给了谁呢？ 或者给矿工。 就这样，哪天挖完了，大家还有参与的热情。

这样，系统就比较完整了。 这里我们讲四层，数据层、网络层、共识层、激励层和整个交易的关系。 不知道你懂不懂，不懂也没关系。 下课我把这个发给大家，大家可以自己去了解和琢磨。 确实不仅仅是计算机知识，还有设计师对人性的理解，非常好。 让各类矿工参与到系统中，并给予一定的激励，我认为是这个系统最强大、最吸引人的地方。

做系统不是为了做系统而做系统，而是让更多的人使用，使用的人自愿维护这个系统，不需要任何第三方的中心化系统维护它。 这是一件非常非常棒的事情。 而且经过这么多年的修炼，一个都破不了。 这是我认为这个系统最吸引人的地方。

今天的内容就是这些。 下一节课，我会在此基础上讲一些更深层次的概念，帮助大家理解。 在接下来的几节课中，我将在PPT中详细解释每一层，然后使用示例或代码。 等形式让大家更深入的了解。 还有很多要讲的，比如如何管理挖矿账户，如何管理比特币区块链系统账户，如何验证他们的一些数据，还有一些原理和公式，下面会逐步讲解迈向未来。

希望本课对大家有所帮助。

谢谢你们！

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