从节点到网络：掌握 Web3 基础知识

web 3大而复杂，结合了各种组件、技术和概念。无论您是web 3、区块链和加密货币的新手还是老手，都可以通过这篇稿子获得支持web 3的各种组件的高级概述，从而了解每个组件的目的和优点。具体来说，该系列的目的是：

1.提供web 3基本组件的概述

2.评估各种组件的目的

我们将web 3定义为互联网的第二次迭代，将我们今天在互联网上喜欢的东西与可验证的数字所有权、开放系统、透明度和不可更改性结合在一起。web 3、区块链和加密是三个密切相关的主题，但在本文中被认为是三个单独的术语。

区块链(block chain):实现可验证的数字所有权、透明度和不变性的技术创新

Crypto:区块链网络中描述加密安全令牌的加密货币缩写

Web3:包括区块链、加密货币、建立在其上的所有生态系统和创新

要理解web 3，首先要了解基本区块链和加密技术。web 3仍然是一个比较年轻的概念，但是比特币直到2009年才上市，但是随着新技术创新以疯狂的速度进入市场，这个行业正在迅速发展。

希望这个系列能帮助你深入研究web 3，找到在这个系列之外可以自己研究的感兴趣的领域。在每个主题中，都可以找到数十个更深入的补充资料的链接，帮助您找到有用的内容。

本系列分为三部分

web 3基础设施概述我们将web 3基础设施分为多个部分，反映了链生态系统、支持链生态系统的链下环境、将集中网络连接在一起、将这些网络连接到链下环境的中间件。

链条上的生态系统。

第1层网络：团体网络、模块化网络、共识(PoW、PoS)、共享帐簿技术、虚拟机和EVM兼容性、智能合同和ERC令牌标准

第2层网络：闪电网络、最佳rollup、零知识rollup

节点层：挖掘/验证节点、节点客户端软件、挖掘/跟踪池

网络层：

消除集中式应用程序(dApp)层

链外部环境：分析、审计和安全、钱包、集中交易(CEX)、开发人员工具(框架、IDE)、集中删除云(存储、计算、索引)。

互操作性层(“中间件”):

网络互操作性：链桥、原子swap

链条上/链条下的通讯工具。区块链API，Oracle

链条的生态系统链的生态系统分为三个主要层。

消除集中式应用程序(dApp)层

网络层

节点层次结构

这三个层次结合起来，实现了web 3最著名的以智能合同为中心的生态系统和应用。我们从节点层开始看链条的生态系统，然后到了dApp层。

节点层次结构

这一层也称为硬件层。因为在这一层，与硬件和操作硬件参与特定区块链网络相关的一切都已建立。

节点客户端节点是运行网络专用软件(称为客户端)的服务器，允许节点参与网络上的区块创建过程，允许访问整个区块链的历史数据，以及发出RPC命令(在第1层部分详细讨论)。RPC是允许节点调用和执行特定命令的远程程序调用。

写这篇文章的时候，根据市值，最大的两个区块链网络是比特币和以太币。参与每个网络有不同的要求，但需要满足客户硬件规范的服务器(所有计算机)、互联网连接和客户端软件。对于比特币来说，最受欢迎的客户端软件是Bitcoin Core，对于以太坊来说，最受欢迎的客户端是GETH(Go Ethereum)。

客户端还编译区块链的规则，并确保经过验证的新区块也符合相同的规则。如果一个节点验证其他节点不允许的块，网络将分支。这是因为一组节点遵循规则集，其馀节点遵循另一组规则。他们可以共享相同的历史，但在引入其他验证规则的瞬间，就会生成新的链，只能被接受新规则的节点接受。

这是最受欢迎的客户端，但不是唯一可以用于参与区块链网络的客户端。只要其他客户端使用相同的验证规则，就可以验证块并对块链做出贡献。

比特币客户端

以太网端客户端

有关区块链如何工作的详细信息，请转至第1层网络部分。

节点基础架构供应商通常建议最终用户运行自己的节点，以支持公共网络的集中化。如果更多用户运行自己的节点，则单个行为者积累了大多数执行节点，攻击网络的可能性减少。鼓励用户通过块补偿和交易成本来运行自己的节点，网络将这些成本分配给节点操作员。

尽管有这些激励因素，但用户不想自己构建节点的原因有很多。复杂的技术设置、购买所需硬件的初始资金有限或暂时需要节点。这就是节点基础架构提供者的作用。这些供应商负责节点的设置和操作，为客户提供全面的服务。专门从事节点基础架构的供应商包括Blockdaemon和Atlas。

其中一个节点基础设施供应商是为尚未构建强大、中央化的节点网络的新区块链项目创建节点。这些最新的网络可以利用节点基础设施提供商启动全球分布式网络，而无需在每个国家建立自己的基础设施。

矿池和抵押供应商节点基础设施供应商为客户构建节点，而矿池和抵押供应商运营自己的节点，但允许用户在节点下聚集资源。这增加了节点在网络上获得块补偿和交易费收益的可能性。对于想要使用自己闲置硬件的用户来说，这意味着他们可以加入矿山，用现有资源创造收入，而无需进行复杂的技术设置。

不同共识机制的网络节点运行存在一些细微的差异。基本上，使用工作证明的网络聚集计算资源，权益证明的网络聚集网络令牌。对于工作证明网络，矿井池大大降低了进入的技术门槛，而对于权益证明网络，担保提供者大大降低了进入的财政门槛(所需的最低抵押)。更详细的内容将在协议部分介绍。

其中一些最大的矿山包括Foundry USA和F2POOL，最大的抵押供应商包括Lido和Rocketpool。

节点层摘要web 3的节点层由全球分布的数千个节点组成，属于特定网络的每个节点都运行该网络所需的客户端软件。如果客户端软件的验证规则与网络上的其他节点相同，则节点正常工作，而不会导致区块链的分叉。

任何人都可以在集中式公共链网络中运行自己的节点，但节点基础架构供应商专门负责运行节点和启动网络所需的硬件设置和操作。

最后，矿地和担保企业的行为降低了采矿和担保业务的进入壁垒。这使用户无需满足整个网络要求，即可参与矿山和抵押活动，获得网络补偿。

网络层

区块链网络基于上述节点基础设施。网络层由多种组件组成，包括第1层网络、第2层网络和各种技术，这些技术是这些网络之间通信的互操作性层。

第一层网络比特币、以太坊、Solana可能是写这篇文章时最有名的第一层网络。第一层网络是web 3生态系统中结算交易的主要网络。第二层网络是第一层网络的深入存在，交易可能降级到第二层网络(以下句子中会有更多的介绍)。体系结构有很大差异，但都取决于相似的体系结构基元集。

有追踪互联网上交易的共享账簿。

他们都采用了与某种交易及区块达成有效共识的机制。

它们都有计算传输到网络的命令(以太网、Solana和其他EVM兼容链上的虚拟机、比特币网络上的Bitcoin Script)的方法。

下一节将分别探讨这三个因素，并分析从交易到区块链的方法。

共享账簿所有集中的区块链网络都有共享账簿。事实上，区块链是共享的账本。退一步说：账目是企业的经济活动记录，用于追踪钱的转移或资产所有权的转移。术语共享账簿是指帐簿不是由单个实体拥有和管理的，而是由很多实体拥有和管理的。

在集中的区块链网络中，区块链(网络中所有活动的分类帐)存储在网络的所有节点上。如果活动账簿只管理和储存一个中央机关，我们将面临以下挑战。

查看和拒绝(请参阅PayPal平台禁止用户)

经理的侵权记录(请参阅Luckin Coffee虚假财务数据)

记录丢失(见亚历山大图书馆的毁坏)

如果账簿存储在全球数百个或数千个节点上，那么您将得到一个故意和无意篡改或破坏困难的系统。如果一个节点倒下了，还有很多其他节点可以连接并继续与帐簿交互。

然而，该系统确实带来了不同的挑战：网络中的节点如何就什么是正确有效的账目项目达成共识这就是共识算法的作用。

在共识区块链网络中，“共识”一词是指网络中节点之间任何帐簿项(交易和块)有效并被节点接受的通用协议。

在学术界，这个问题被称为拜占庭将军问题。这个问题解释了一个系统的行动者为了避免致命的失败，必须在战略上达成一致的情况，但系统的一些行动者不可信。

这个假想的场景中有三个行为者，他们必须协调他们在拜占庭战争中的下一步行动，以避免被敌人攻陷。三个行为体中的一个是恶意的，向剩下的当事人传达不一致的信息。系统的诚实(无恶意)行为者如何知道该相信谁或者换句话说，系统中的所有行为者如何对接受某种消息达成共识

这个问题有重要意义，因为随着更多的行动者进入系统(错误)，交流的复杂性增加了一倍。

全世界成功解决这个问题的第一个系统是比特币网络及其工作证明算法。

业务证明(PoW)比特币网络的业务证明算法(也称为PoW)要求解决拜占庭将军的问题，任何信息都要经过某种验证才能被节点接受。所有未经验证的信息都不被接受为有效信息，节点拒绝。

验证过程也需要计算资源，因此伪造验证变得非常困难。这也是“职业证明”一词的由来。"请证明你已经做了必要的事，让我接受你的信息。".

从理论到实践，让我们进一步深入交易、区块和PoW过程的机制。不要担心——。我们会保证更浅的！

区块结构比特币区块是交易存储的地方，是精细控制的信息单位，加密拼图完成后，将在整个互联网上播出。

比特币网络的一个区块由两个主要部分组成。

块头

交易清单

事务列表听起来像是从节点接收并包含在块中的事务列表。在比特币网络中，交易是比特币网络中的比特币转移(注：以英语中小写B开头的比特币是比特币资产，以大写B开头的比特币是比特币网络)。比特币网络是追踪比特币资产流动的共享公共账簿。因此，比特币网络的交易是比特币地址之间的移动。

比特币使用无成本的交易输出，也称为UTXO。交易和UTXO将在UTXO模型和帐户模型部分详细说明。

街区是工作开始有趣的地方。每笔交易的数量和每笔交易的转账金额因区块而异，但区块头的要素对每笔交易都是相同的。

块标题包含许多元素，但每个元素对系统至关重要。为了介绍的目的，我将详细说明以下内容。

上一个块标头的散列值：上一个块中的所有元素都被散列

难度目标：确定“先行制”的数量，确定挖矿的难度。

Nonce:任何数字(nonce是“nonsense”的缩写)

Merkle root:该块内所有事务处理的散列输出

在继续从区块到区块链之前，应该简单介绍一下哈希算法(hashing)。哈希是将文字字符串转换为其他值(通常为固定长度)的过程。散列算法确定后，在同一输入中，每个输出都是相同的。但是，如果原始字符串中的一个字符发生变化，哈希的输出将完全发生变化，因此无法推断与原始字符串的关系。请比较以下Bitcoin和bitcoin SHA256散列算法输出。

在比特币网络中，一个区块被开采后，该区块的头部将被散列，并作为输入包含在下一个区块中。因为每个块的上一个标题的散列值包含在下一个块中，所以形成了由块组成的链。这是区块链。

由于下一个块中已经包含的散列输出与新的散列输出不同，所有块中的更改都会损坏链。因此，这种变化将被网络中的节点拒绝。

Merkle RootMerkle树是数据结构中的元素被哈希和哈希递归的数据结构，直到只剩下一个元素。这最后剩下的元素是默克尔根。

Merkle树有一个有趣的数学特征，如果在数学上只提供Merkle root和一个元素，则证明这个元素是Merkle tree的一部分。

在比特币网络中，存储在块头中的Merkle root是该块中包含的所有事务的迭代散列输出。换句话说，如果交易进行了调整，Merkle root也将发生变化，整个块标头的哈希输出也将发生变化。这将导致块再次无效。

工作证明的“工作”我们知道什么是哈希算法，块是如何构造的，块是如何连接在一起形成区块链的，现在我们可以更深入地了解工作证明实际上是如何工作的。回到拜占庭将军的问题，上面提到的验证信息实际上是区块链的一个区块。

要验证块，必须找到符合特定标准的散列值。还记得只有一位(位)的变化会大大改变哈希值的输出吗比特币网络的PoW算法是查找目标哈希值的方法。Nonce是为更改块标头的散列值输出而调整的随机数字。如果散列值输出与大象散列值不匹配，nonce将重新调整。此过程将重复，直到块头的散列值满足目标条件。如果满足大象条件，即使块头被验证，块也可以广播到网络中的其他节点，将新块连接到块链副本。

大象条件或预期的散列值由前导零的个数定义。如果生成的散列值有足够的前导零(即，在完成查找符合大象条件的散列值的操作后)，网络上的节点将认为该块有效。换句话说，积木被认为是“挖矿”。

为了更好地理解这个过程，请在Github上查找这个哈希算法模拟器。输入字符“bitcoin”，然后在末尾添加从0开始以1为增量递增的数字，直到到达前导零(例如，bitcoin0、bitcoin1等)。要查找散列值的第一个字符为0的前导0，只需将数字增加到3(“Bit coin 3”)。现在请找出两个前导零。剧透：有两个先行的第一个哈希结果是“比特币230”。

最长的链总是有效的链(确保整个区块链不会被复盖)，开采的区块必须在网络时间的一定阈值内有时间戳(确保不会复盖最新的区块)。还有关于如何确定网络难度(大象哈希的前导零数)的复杂机制。感兴趣的读者可以访问Bitcoin.org或Bitcoin Wiki了解详细信息。

范式改变了这种机制，允许历史上第一次在没有第三方证据和授权交易的情况下独立确认和验证交易。与其向面临集中化困难的银行提交交易，不如将交易发送到无需干预即可自主处理交易的独立节点网络。这种技术范式的变化和对账目的重新认识是当今web 3生态系统赖以生存的基本要素。

此外，加入这些网络的唯一要求是能够运行节点软件的计算设备和internet连接，因此任何人都可以作为单独的节点加入网络，从而提高网络分布。

有人批评说，PoW网络(如比特币网络)有很多节点(根据bitnodes.io，截至2022年9月15日，约有15000个节点)，但由于互联网上的高竞争，对单个节点的访问门槛太高。一个节点拥有的散列函数(即计算资源)越多，以比网络上其他节点更快的速度执行的计算就越多，因此首先解决散列问题的可能性就越大。用低散列值的单个节点进入比特币网络会产生能源成本，成功开采新区块的第一次机会很少。

能源消费也是争议的对象。互联网需要大量能源，据一些估计，比特币网络每年的能源消耗超过挪威。

这种能量浪费在节点上每秒执行数百万次哈希计算来查找哈希上。这提高了比特币网络的安全性，但有人质疑，验证区块有没有不那么浪费的方法。这就是权益证明的由来。

在权益证明(PoS)权益证明中，节点被授权根据网络上的誓约验证块。这与PoW完全不同，大大减少了验证所需的计算能力。节点不提供计算功能，而是使用本地网络令牌作为担保来交换验证块的机会。这实质上消除了基于竞争的计算，增加了能够成功验证区块的节点分布。

合并的以太是权益证明网络。要成为验证者，必须发誓32个ETH，以后节点可以参与块验证，为网络添加新的块做出贡献。抵押意味着锁定代币，是PoS网络的基础。

除了成为验证者的高额初始费用外，PoS网络还采用其他方法防止恶意行为者扰乱网络。一般来说，PoS网络需要多个节点同时验证同一个块，从而减少了一个节点验证错误或恶意块的可能性。此外，如果发现一个节点有恶意行为，他们的权益可能会被截断。也就是说，协议中锁定的网络令牌数将从节点中删除，并迁移到临时地址或丢失。令牌燃烧是指通过将令牌发送到互联网上没有人可以访问的地址，从流通中永久删除。在以太网网络中，这是空地址。

其他共识机制除了业务证明(PoW)和权益证明(PoS)外，还有很多为特定网络设计的具有特定目的的共识机制。以下是不完全流行共识机制的清单。

委派配置文件(Dpos)

授权证明(poa)。

活动证明(poa (Proof-of-Activity))

Brun证明(PoB)

Proof-of-Spacetime(PoSt)

历史证明(Proof-of-History、PoH)

实用拜占庭容错(pBFT)协议[pBFT(practical Byzantine fault tolerance)consensus]

正如共享帐簿——会计系统(比较UTXO和账户模式)前面提到的那样，区块链通过哈希算法将数据块相互加密，形成帐簿。该账簿保存在整个网络的数千个节点上，使帐簿能够在这个网络上“共享”。不管是什么账，共享区块链账，还是传统的账，都要记账。(约翰f肯尼迪，帐簿、帐簿、帐簿、帐簿、帐簿)会计是指接受、执行交易以及将新馀额存储在区块链中的方法。web 3有两种主要的会计模式。

UTXO模型(例如比特币网络)

帐户型号(The Account Model，如以太网网络)

为了帮助您理解这些不同的会计模式，将区块链视为状态机是很有帮助的。状态机是存储其状态的系统，其状态可以根据对设备的输入而变化。也就是说，在给定的时间点，系统处于特定状态，系统状态会根据系统输入(如事务处理)而变化。向系统提供输入，状态发生变化时，系统将经历状态转换。

从状态系统的角度来看区块链，在给定的时间点，区块链系统处于N状态，添加到区块链中的所有区块都会导致状态切换和n 1的新状态。这个n 1的新状态会考虑添加到新块中的所有事务，从而创建新的系统状态。

UTXO模型(即Uncuster Trade Output(UTXO)模型)和帐户模型之间的区别在于记录3354或记录交易3354处理的方法。

简单地说，UTXO型号没有账户余额之类的东西。相反，所有交易都是表明谁给谁寄了多少钱的收据。这是“未消费出口”这个名字的由来，因为用户可以转移的馀额是尚未支出的转移交易量。

用户试图发送比特币时选择的UTXO内的所有比特币都将成为交易输入(见上图UTXO0)。将创建一个新的UTXO，其中包含要传输的数量(请参阅上图UTXO2)。如果UTXO拥有的比特币比要传输的比特币多，则剩馀的比特币将作为新的UTXO返回给用户(上图中需要发送0.5个比特币，但UTXO0有2.0个，因此UTXO2包含要发送的0.5个，UTX03包含返回给发送者的1.5个)。

此外，由于UTXO模型，每个基本令牌的来源可以追溯到生成。因为每个交易输出都必须有相应的输入。对于使用UTXO模型的比特币网络，每个比特币都可以追溯到开采的区块。因此，UTXO模型没有余额的概念。相反，余额是网络上所有交易收据的摘要。

网络上的所有交易都准确地定义了谁从任何交易的输入中获得多少比特币。然后确认交易输入没有使用，发件人是否有权发送比特币，收件人是否满足接收比特币的正确参数。因此，UTXO模型可以被视为验证系统。

前面的例子中没有包括，但交给矿工的交易费也作为交易的一部分被扣除。UTXO3可能是1.499货币，而不是1.5货币，差别是交易费。

账户模式账户模式更接近于传统银行账户的数字表达。在每个状态转换中，所有帐户和馀额的集合都必须根据收据集进行存储，以便计算帐户馀额，就像UTXO模型一样。要开始状态转换，您必须启动指示系统更改馀额的事务处理。然后，系统会计算每个帐户馀额的变化，并在以下状态下保存新的馀额集：

在UTXO系统中，每个交易输入(从先前交易收到的UTXO)都必须单独验证，并且必须大于输出，在帐户模型中，帐户馀额必须大于交易输出。这意味着，在UTXO系统中，可以合并多个UTXO并单独验证它们，以生成一个或多个事务输出，但在帐户模型中，只能验证馀额。

有关UTXO型号和帐户型号的详细信息，请阅读Horizen.io中有关此问题的内容。

虚拟机(VM)、智能合同和图灵完备虚拟机是模拟计算机的软件。替换物理设备，虚拟机的所有物理组件在其他系统上作为软件运行。例如，windows虚拟机可以在MacOS上运行，整个Windows系统可以在MacOS内运行。Windows虚拟机的物理组件是用软件模拟的，因此Windows系统是未知的。

这个概念也适用于区块链网络。这意味着单独的虚拟机组件与共享帐簿一起存在，因此可以执行计算任务。这意味着除了存储馀额(帐户模型)或馀额更改(UTXO模型)的共享帐簿外，还有计算馀额的单独计算组件。此计算组件也可用于除简单馀额计算之外的更复杂的逻辑。这就是为智能合约铺平道路的原因。——稍后将详细介绍。获得广泛成功的第一个系统是以太网系列虚拟机(EVM)。

Bitcoin Script也可以被视为虚拟机，因为它是比特币网络的计算组件，用于在节点上验证UTXO和执行事务。但是比特币脚本相当有限，不能运行EVM这样复杂的逻辑。

etherboard虚拟机(EVM)EVM是模拟在etherboard节点上运行的特定计算机系统的软件。EVM的主要目的是计算以太网网络的世界状态并执行智能协议。EVM的创新在于两个方面。

EVM实现了全球状态的集中计算，包括执行更复杂的智能合同的计算逻辑。

EVM可以在非集中区块链网络(智能合同)中执行自主、不可靠的代码。

如果一个网络声称“EVM兼容”，这意味着可以部署和运行为以太网房间虚拟机创建的智能协议。EVM是最受欢迎的虚拟机，并已成为Web 3智能合同计算的事实标准。EVM兼容性使新网络能够轻松地将项目移植到该网络中，以指导生态系统。这种标准化使两个网络能够执行相同的代码，从而使网络之间的令牌桥接变得更加容易。

对EVM体系结构梦幻般的自我解释进行了深入研究，向读者展示了Takenobu T .的这一内容。(“合并”于2022年9月15日从PoW转向PoS，因此这篇演讲的PoW方面已经过时。）

智能合同智能合同是存储在集中网络上的程序，在满足特定条件时，虚拟机可以自行运行。这些条件可以表示网络上发生特定事件或用户与智能协议交互时激活的所有条件。智能合同的复杂计算功能还允许创建ERC-20令牌和NFT(非硝化令牌)。

智能合同和EVM是业界超越区块链和加密实现Web 3概念的原因。这种创新可能会导致可组合的应用程序，在无法审查的集中式网络中自主运行

DApp是一个使用智能合同组合的集中式应用程序，也是一个基于Web的前端，可以方便地访问，以便与区块链网络交互。DApp的智能合同也可以通过节点直接访问，但基于网络的前端大大减少了访问障碍。今天最著名的dApp可能是Uniswap。

Solidity语言、Rust语言和Bitcoin ScriptSolidity是以太网方块链中最常用的智能协议的编程语言。开发人员使用Solidity对智能协议进行编码，将其编译为字节码，然后在网络上分发字节码。Solidity是基于c、Python和JavaScript的面向对象和静态类型编程语言。

Rust是Solana、Polkadot和NEAR链中最受欢迎的智能合同的编程语言之一。Rust是以速度、效率和设计最佳实践闻名的低级静态类型的编程语言。虽然是相对年轻的语言，但在2020年和2021年连续两年被StackOverflow评为最受欢迎的编程语言。与Solidity一样，代码被编译，字节代码分布在每个网络上。

只要可以将代码编译成可以在网络上读取和解释的字节代码，就会用各种编程语言编译块链接。也适用于比特币网络。Bitcoin Script。Bitcoin Script和Solidity/Rust的区别在于，Bitcoin Script实际上不是编程语言，而是用于交易的脚本系统。在比特币网络中，脚本是随每笔交易记录的指令列表，说明下一个想发送传输的比特币的人如何获得。请记住，UTXO是未使用的交易输出。因此，每个输出可以包含使输出成为其他交易的输入的要求。

从图灵完备性图灵完备性的角度来看，Solidity/Rust和Bitcoin Script之间的差异更加明显。图灵完备性是指抽象机器(图灵机)的概念。也就是说，如果给定无限的时间和计算资源，只要这个问题可以编码或逻辑构建，就可以计算所有问题。

更复杂的逻辑问题需要Solidity和Rust以完整编程语言支持的条件语句和循环。但是，Bitcoin Script不支持这些功能。因为比特币网络不允许复杂的计算，依赖相当简单的命令，只围绕交易的想法工作(没有智能合同)。这使得比特币网络不容易出错，可以说更安全，但它限制了编程的可能性。

以太坊、Solana和Polkadot可以认为准图灵齐全。由于Solidity和Rust的存在，可以执行复杂的计算，理论上只要有足够的时间就可以解决逻辑问题，但受到gas fee的限制。Gas fee是网络为执行所有计算任务而收取的费用。时间和计算资源理论上可能是无限的，但基本互联网令牌的数量可能不是这样。因此，理论上，这些网络可以认为图灵完备，但实际上准图灵完备。

图灵完备性和非图灵完备性的差异对于更好地理解互联网的能力和互联网能创造的东西至关重要。图灵机和图灵完备性之间存在着更多微妙的差异。感兴趣的读者可以在这里读到更多。

在EIP中，以太网请求(ercerc)是指以太网广场区块链使用的技术编码标准。ERC规定了Etherfang智能合同必须遵守的规则和措施，以及如何实施这些规则和措施。

但是，ERC是已经商定的标准，包含在开发人员同意使用的以太网文档中。在ERC成为ERC之前，Ether Eum Improvement Proposal(EIP)。EIP本质上是以非常详细的论坛帖子开始的。该帖子允许用户就以太网区块链和生态系统的变化进行争论、讨论和投票。

该系统在整个web 3生态系统中广泛使用，从网络(如比特币的BIP ——比特币导入程序)到dApp(如AAAVE的AIPS 3354 Ave导入程序)。

Erc令牌标准是基于ERC的令牌构建在基于ERC的网络上，但技术上与ERC令牌(ERC令牌)不同，ERC令牌是以太网网络的默认令牌。以太网令牌被定义为网络的一部分，是网络的基本“货币”，以gas fee格式支付交易和智能合同的执行，基于ERC的令牌在智能合同中定义。

ERC标准智能协议定义令牌的所有参数和所有行为，可以使用etherscan.io或其他符合EVM标准的网络的块浏览器在线查看。区块导航器是查看区块链中存储的实时和历史信息的工具。由于这种标准化，基于ERC的令牌的行为是可预测的，dApp和其他智能合同可以与使用这些标准的所有智能合同进行交互。

接下来，我将介绍ERC-20、ERC-721、ERC-1155和ERC-4626标准。前三个标准与区块链中生存的同质化和非同质化数字资产的生成有关，ERC-4626标准规范了适用于ERC-20的收入功能。

ERC-20令牌(同质化令牌)ERC-20是同质化令牌的标准。同质性意味着一种资产可以与另一种相同的资产交换，两种资产不能相互区分。例如，一张1美元纸币会同质化，因为它可以与其他1美元纸币交换。

使用ERC-20标准，可以在与EVM兼容的网络上创建同质化令牌。CRV (Curve令牌)、Uniswap令牌(UNI)或AAVE令牌(AAAVE)都是同质化令牌的例子，但法定货币的数字令牌也是ERC-20，如USDT或USDC。

ERC-721令牌(非硝化令牌)ERC-721标准定义了非硝化令牌(NFT)。NFT的独特之处在于它的名字。代币不能伪造。换句话说，每个代币都是独特的。NFT是一个令人兴奋的发展。因为每个NFT的内容可以是作者想要的所有内容、从个人照片到房地产的合同或其他证明。NFT实现了对物理或唯一数字资产的公开、可验证的数字所有权。

受欢迎的NFT包括Cryptopunks、Bored Ape Yacht Club和ETHEUM NAME Service(ENS)。

ERC-1155(多令牌)ERC-1155是所谓的“多令牌”。将ERC-20(同质化令牌)与ERC-相结合。这意味着，除了通过多个“独特”的同质化资产(如游戏中的剑(非同质化)和供应100个(同质化))实施新的使用案例外，还可以在一个智能合同中管理多个令牌类型。

通过将这些功能合并到一份智能合同中，您可以在EVM使用的空间中高效地创建智能合同。因为可以在一个智能合同中管理多组令牌，所以即使是更大、更复杂的项目也能提供简易性。

流行的ERC-1155包括ENJIN NFT，使用ERC-1155在少数基于区块链的游戏中跟踪资产，作为合同的一部分，可能需要定期创建大量独特的资产集。使用ERC-1155的项目示例包括The Sandbox Metaverse、Fanz和Azure HerOEs。

ERC-4626（The Vault Standard）ERC-4626 将代币金库标准化。保险库是一个有收益的智能合约，接受ERC-20 代币存款，并向存款人提供另一种代币的代币奖励（收益）。它本质上是一个多签名的资产管理智能合约，产生代币作为存款的奖励形式，以后可以兑换最初存入保险库的代币。

例如，xSushi 是一个有收益的代币，可以兑换成SUSHI 代币（SushiSwap dApp 的治理代币），基本上代表用户在Sushi DeFi 协议中产生收益活动的份额。

这个代币标准使开发者能够接受任何ERC-20 代币，而不必手动整合每个代币，并考虑他们的具体设计决策。这减少了可能导致资产损失的编码错误的风险。

Yearn V3 是第一个使用ERC-4626 标准的主要协议，Balancer 和Rari Capital 等协议也已开始实施该标准。

区块链与有向无环图（DAG）的对比有向无环图（DAG）是一种不同的数据结构方法，一些项目将其作为区块链共享账本结构的替代方案。区块链的交易包含在区块中，区块按时间顺序进行验证和连锁。区块链被复制到网络上的所有节点。

在DAG 中，交易被逐一验证，每个交易都与下一个交易相关联。为了验证一个交易，由网络决定的另外两个交易也必须被验证。这导致了一个类似于网络的结构，可以很容易地进行扩展，并允许交易的并行计算，这可以大大增加吞吐速度。由于验证交易是非常直接的，矿工在这个系统中扮演的角色非常小：任何与网络互动的用户都可以验证其他用户的交易，这大大降低了交易成本。

有向无环图这个词很好地描述了这种结构：

有向：数据结构只能在一个方向上移动（添加新数据）

无环：当沿着数据点之间的定向路径移动时，不可能碰到之前的数据点（非环形）

图：由节点/顶点和边（节点之间的连接）组成的非线性数据结构

虽然这种结构在交易吞吐量、验证速度和交易成本方面带来了好处，但DAG 面临着完全不同的挑战。虽然在理论上这个系统允许强大的去中心化，但交易的减少在理论上会导致网络安全的降低：更少的交易意味着更少的随机验证者，这增加了单一验证者或一组验证者控制大多数交易的可能性。如果一个实体控制了大部分的网络活动，那么将恶意活动引入网络就会变得更加容易。

为了应对上述挑战，基于DAG 的网络已经转向中心化的解决方案：实施中央协调人，为待验证的交易提供路线，控制具有更高权限的“证人”验证人，或直接使验证网络私有化。

尽管有这些挑战，DAG 网络填补了Web3 生态系统中的一个重要空白：它们是稍微更中心化一些的高吞吐量网络，可以管理繁重的交易负载，并且随着Web3 主流应用的进展，会发现更多的使用案例。

单片式与模块化区块链去中心化网络是复杂的系统，由各种组件组成，这些组件相互操作，创造出无信任和不可改变的网络。比特币、以太坊、Solana、Polkadot 和NEAR 等网络都被认为是单片式区块链——它们都是“由单片形成”的网络，一个组件的任何变化都需要整个网络的更新。模块化区块链拿出这些不同的组件并让它们被换成其他组件。

模块化区块链系统的各个组成部分包括：

执行层：交易执行和智能合约

结算层：交易验证、交易结算

共识层：共识机制

数据可用性：共享账本

通过将系统拆分成多个组件，可以对每个组件进行优化，提高每个组件的效率和安全性。Layer 2，将在本系列的下一部分中详细介绍，可以说是进入模块化的第一步。Layer 2 卸载了执行层，在一个单独的网络上执行交易和智能合约，并将结果反馈给Layer 1 单体网络，在那里管理结算、共识和共享账本。

虽然模块化有许多好处，但模块化系统只有在其最薄弱的环节才会强大。有了模块化组件，个别组件就有可能更容易成为目标。此外，给网络增加模块化也引入了一个新的复杂程度，无论是从技术角度还是从网络原生代币的价值角度，都要确保网络的正常运行。如果结算层可以被另一个使用不同代币的结算层所取代，那么一个网络首先要证明代币的存在是有难度的。

尽管有这些挑战，模块化区块链的概念为新项目和新技术的发展提供了一个令人兴奋的方向，这可以帮助扩大和发展Web3 生态系统。流行的模块化区块链项目包括Celestia 和Cosmos.

Layer 1 网络总结Web3 是一个庞大的概念，结合了区块链、加密和建立在它们之上的生态系统以及相关技术。

比特币是普及去中心化区块链技术的layer 1 网络，而以太坊是提供准图灵完备计算功能的网络，实现了智能合约。正是通过对早期区块的数据进行哈希运算来串联数据块的想法，再加上在许多节点上分发所有存储数据的副本，才实现了不可更改性和数据的永久性。除了这些技术原素，节点基础设施也必须到位，才能发挥作用：如果网络上只有一个节点，那么网络本质上是中心化的，并面临着中心化的挑战：数据可以被改变，被删除，对它的访问可以被节点限制。

除了基础数据结构，还有一个问题是网络上的节点如何知道提供给它们的数据是否正确。这被概括为“拜占庭将军的问题”。比特币通过其工作证明（Proof-of-Work）共识算法解决了这个问题

比特币和以太坊是撰写本文时最受欢迎的两个区块链网络，它们使用的记账模式有很大的不同。比特币网络使用UTXO 模式，而以太坊网络使用账户模型。UTXO 模型可以被认为是一个“验证系统”，每一个UTXO 都是一个交易的账单。账户模型更像一个账户和余额的数据库，随着每个新区块被添加到区块链上而更新。

以太坊的计算组件被称为“以太坊虚拟机”，允许执行智能合约。智能合约是存储在去中心化区块链网络上的应用程序，可以根据可编程的触发标准自主执行。根据你所使用的区块链，智能合约可以用Solidity、Rust 或其他编程语言编写。

智能合约的标准化是必要的，以实现智能合约之间更好的互操作性。ERC 是已经在以太坊文档中固化的编码标准，是“成功”的EIP. EIP 是以太坊生态系统中任何人都可以提出的建议，并开放给任何人查看、讨论和投票。如果一个EIP 被投票通过，提议的变化就会被应用到网络中。四个最流行的ERC 代币标准是ERC-20（同质化代币），ERC-721（非同质化代币，或“NFT”），ERC-1155 （多元代币）和ERC-4626（金库标准）.

虽然区块链一直是Web3 去中心化网络最流行的账本格式，但随着现有的结构被调整为特定的用例，替代格式已经出现了。有向无环图（DAG）是这种替代结构的一个例子，它依赖于验证交易而不是完整的区块。模块化网络是我们需要重新思考现有结构这一想法的延伸。模块化网络旨在将分散的网络分成不同的功能层，每个功能层都可以单独优化。

结语这就是《掌握 Web3 基础知识》 系列的第一部分，感谢您的阅读！如果你喜欢这篇文章，请考虑分享它！如果你对这篇文章有任何反馈，或者想讨论它的内容，请在Twitter 上联系@0xPhillan.

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