区块链导论-课件 第08章 与区块链相关的理论和技术

第8章区块链相关的理论和技术12目录CONTENTS区块链平台P2P网络EVMEIPsDeFiIPFSDIDNFTWeb3.0元宇宙跨链技术侧链技术区块链测试网络DAO区块链浏览器CEX和DEXDeSoc和SocialFi01区块链平台PART31区块链平台基于区块链技术的“基础设施”，为开发者提供网络、合约、钱包、API、工具链、安全与权限等，为用户提供了一个全面的区块链解决方案，让应用“更容易创建/部署/运维”知名区块链平台公链/开放平台：Ethereum、Solana、Cardano、Polkadot、Tron、Algorand、BSC、EOS等企业级/联盟链：HyperledgerFabric、Quorum、Corda等支付/清算方向：Ripple等平台选型的关键因素性能、可扩展性、安全性、开发工具、成本、合规性、治理402P2P网络PART52

P2P网络区块链的P2P网络是其核心组成部分，它使区块链能够在没有中心化控制的情况下运行。区块链能去中心化运行的核心基础每个节点既是客户端也是服务器节点对等协作：传播数据、验证交易、维护账本6中心化：依赖服务器，易单点故障P2P：节点直接通信，结构更抗攻击、更可用2

P2P网络P2P网络在区块链中的作用每个节点保存完整链数据（或部分数据）可独立验证交易与区块合法性洪泛法传播消息，确保数据快速传播和高可靠性。保障：透明性、公开性、去中心化控制P2P面临的问题与挑战存储/带宽：全量数据对轻节点不友好节点频繁加入/离开：拓扑变化，维护复杂恶意节点：投毒、女巫攻击、数据污染等风险703EVMPART83

EVMEVM是以太坊的核心执行环境，是图灵完备的虚拟机，能够运行智能合约和DApps，能够提供安全、可预测、可扩展的执行环境。EVM目标是确保智能合约的正确执行，同时防止恶意行为和攻击。采用堆栈式架构：简单、可预测字节码指令集：便于跨平台一致执行最终有利于：安全审计、调试优化、避免不可控行为93

EVMEVM的主要功能执行智能合约：交易调用合约地址→执行逻辑→写入链上状态运行时隔离：合约之间互不干扰，降低风险资源管理：Gas限制计算资源，防止恶意消耗数据存储：链上持久化存储vs内存临时存储合约交互：调用其他合约/与网络参与者通信EVM的主要作用降低门槛：工具成熟、语言支持（Solidity等）提升安全：隔离执行+Gas资源约束促进生态：标准化执行环境→DApps爆发1004EIPsPART114

EIPsEIPs即EthereumImprovementProposals，用于提出、讨论、标准化以太坊协议与生态改进，是以太坊“开放治理与标准化”的核心机制持续升级：性能、功能、生态需求变化修复漏洞：安全问题需要正式流程鼓励创新：任何人可提交改进提案公开透明：讨论与记录可追溯EIPs的主要作用标准化流程：协议/API/合约标准社区共识：讨论、审查、记录不同意见推动升级：关键提案促进网络演进与统一优化网络：优化网络的费用市场系统1205DeFiPART135

DeFiDeFi，即去中心化金融，是基于区块链+智能合约的金融系统，其交易与资金流动由合约自动完成，旨在减少/去除传统金融中介，实现金融服务的去中心化和自动化。14开放与包容：有钱包+网络即可使用更透明：链上可验证、可审计更高效率：自动化减少中介环节产品创新：借贷、交易、保险、预测市场等可组合5

DeFiDeFi的主要作用去中心化与安全：资产不依赖单一机构控制无须信任第三方：规则由合约执行金融开放性：代码与交易记录可验证低成本高效率：减少中间环节创新金融服务：资产代币化衍生更多产品知名DeFi应用AMM机制自动定价与提供流动性Compound：算法利率的借贷市场MakerDAO：抵押生成稳定币DAI（锚定美元）Aave：借贷与做市，机制更灵活15DeFi的风险与挑战合约漏洞：代码风险导致资产损失监管不确定：合规边界动态变化市场波动与清算：抵押不足触发连锁反应预言机与系统性风险：外部数据引入攻击面06IPFSPART166

IPFSInterPlanetaryFileSystem，即星际文件系统，是一种去中心化文件系统，旨在替代传统HTTP下的中心化存储/分发模式，通过P2P网络实现更可靠的数据存储与传输17IPFS核心：内容寻址（CID），能够天然校验完整性、便于去重与缓存文件分片→每个分片哈希→得到CID内容改动→哈希变化→新CID分片的索引关系写入MerkleDAG既描述文件结构，也支持快速检索与校验通过CID在网络中定位并拼装还原文件6

IPFSIPFS避免单点故障去中心化存储：多节点保存文件的唯一性：文件哈希唯一标识冗余与缓存：访问过就可能产生副本网络自我修复：节点失效自动寻找替代节点内容寻址：不依赖固定服务器地址IPFS应用大文件/多媒体存储（链下）区块链上只存CID（链上轻量化）场景：NFT元数据、分布式网站、资料分发等1807DIDPART197

DIDDID（DecentralizedIdentity，去中心化身份标识）是一种基于区块链和去中心化标识的新型标识，旨在为个体、组织和物品提供唯一、安全和可验证的DID。传统身份证书：第三方颁发与管理，存在单点与垄断。DID：用户自生成与自管理，降低单点风险。通过DID文档实现，存储公钥、服务端点、可验证凭据等DID的核心特点与作用去中心化标识：避免单点故障与数据垄断可验证：签名验证，不暴露隐私也能认证统一标识：一个DID跨多服务数据所有权转移：选择性授权与共享开放标准互操作：跨平台迁移与互联互通2008NFTPART218

NFTNFT，Non-FungibleTokens，不可互换的代币22与同质代币（BTC/ETH）不同：每个NFT独一无二，通常稀缺、不可分割应用：游戏道具、艺术品、域名、收藏品、身份等AxieInfinity、Decentraland、GodsUnchained、Cryptovoxel8

NFT数字藏品vs传统数字作品版权登记成本：链上存证降低确权成本所有权追溯：链上可查更可信侵权成本：唯一性标记提高造假成本创作者收益：可用合约设置转售分润2309Web3.0PART249

Web3.0Web3.0是互联网发展的最新阶段，代表一种新的互联网愿景和技术范式，核心目标是实现去中心化，并将权力以所有权的形式归还给用户。25Web1.0→Web2.0→Web3.0Web1.0：读为主（静态信息）Web2.0：平台拥有数据与收益（用户产出内容）Web3.0：去中心化，把“所有权”更多还给用户9

Web3.0Web3.0构成区块链：用户可以在去中心化的网络上安全地传输和存储价值和信息智能合约：可编程的合约机制，实现了去中心化应用的自动化和智能化。DApps：通过区块链作为底层技术平台实现应用的去中心化和透明化DID：安全的身份验证和数据交换机制，实现了数据所有权安全便捷的转移和身份信息的去中心化管理Web3.0作用去中心化与安全：抗单点故障，降低平台滥用与数据垄断风险透明与可信任：可追溯，可验证，降低造假与欺诈空间自主与开放生态：用户掌控资产，协议可组合推动创新数据所有权：用户掌控数据和身份信息，实现数据的安全共享和隐私保护2610元宇宙PART2710元宇宙元宇宙代表着未来数字化世界的发展方向，其是一个由虚拟现实、增强现实、区块链和人工智能等技术构建而成的数字化环境，提供了像现实世界一样的自由互动和探索体验，具有自主经济体系、数字资产交换和社交互动等功能。28VR/AR：沉浸体验区块链：资产确权与交易，可追溯，资产跨平台流通AI：智能NPC/个性化交互元宇宙典型场景：社交-虚拟身份与社群，商业-虚拟店铺/活动，教育-虚拟实验室/培训，文娱-演唱会/展览10元宇宙Web3.0与元宇宙内在沉浸感。Web3.0主要是对数字信息处理，并在其上叠加空间交互层，可以在没有空间交互层的情况下工作，但元宇宙依赖于模拟现实世界的空间交互。用例。Web3.0与现在互联网的大致相同的目的。元宇宙还开辟了新的用例，例如团队的3D虚拟协作和社交VR。底层技术。Web3.0还依赖HTTP，并通过AI增强来映射语义关系。虚拟世界将使用VR、人机交互方法、3D设计和建模等以及AI来构建。开发它的利益相关者。完全开源的代码库创建Web3.0。元宇宙依赖少数公司的共同努力来发展，至少在早期阶段是这样，代码库最终可能会开源。当前的可用性状态。Web3.0仍处构思阶段，非常早期的成熟阶段。相反，元宇宙目前正在开发中，有几个平台可供采用。

2911跨链技术PART3011跨链技术跨链技术是一种可以连接不同区块链网络（如比特币、以太坊、EOS）的关键技术，允许在不同区块链之间进行资产或信息的跨链转移和交换。跨链的主要作用提升资产流动性：打破分隔，实现资产的无缝流动支持去中心化跨链交易：在不同区块链上进行去中心化交易，降低中心化交易所带来的风险和成本，增强系统的安全性与自主性。提升互操作性：实现信息的无缝传递和共享，促进不同区块链之间的合作和互联促进生态协作与创新：促进不同区块链之间协作和交流，激发区块链生态的活力提升网络安全性：整合不同区块链优势，应用更先进的密码学方法和共识机制，能够从而提升整个网络的安全性和抗攻击能力3112侧链技术PART3212侧链技术侧链技术作为一种在区块链网络中并行运行的技术，它通过连接主链和侧链来实现多链并行和跨链交互。侧链技术的出现为解决主链上的扩展性问题和应用场景的多样性带来了新的解决方案。33侧链工作流程Peg-in：主链锁定资产→侧链生成映射代币侧链执行交易/合约Peg-out：侧链销毁代币→主链解锁资产12侧链技术侧链的作用分担主链压力，扩展主链的处理能力支持更多功能与场景提升安全性和隐私性，继承或复用安全机制，侧链继承主链的安全机制和共识算法，并实现部分信息的隐私存储和交换，保护用户的隐私数据不被泄露。推动生态繁荣，推动不同侧链之间资产的跨链转移和交换34常见侧链技术Plasma（扩容思路）支付通道网络（闪电网络类）Cosmos/Polkadot相关多链体系跨链vs侧链跨链：连接“不同链”互操作侧链：主链的“并行扩展链”，常与主链绑定更强都在解决互操作/扩展，但信任模型不同13区块链测试网络PART3513区块链测试网络区块链测试网络用于测试和实验的、与主网类似的独立区块链网络的复制版本，不对实际资金和真实数据进行操作，以测试新功能和区块链应用。测试网作用测新功能与升级：一个安全环境，用于测试新功能的稳定性、互操作性和性能表现，以确保在实际应用中的正常运行。合约开发与调试：编写、测试和调试智能合约，验证其正确性和安全性安全审计与漏洞复现：使安全研究人员和攻击者能够模拟各种攻击和漏洞利用行为，以及时修复漏洞和强化系统的安全性。压测性能瓶颈：模拟实际环境，测试系统的性能极限和瓶颈社区参与与反馈：体验新功能和产品，并及时提供反馈和建议3613区块链测试网络主网与区块链测试网络的区别代币是否有真实价值风险成本：主网高、测试网低节点规模与交易频率用途差异：测试新功能/上线实际运行特有功能差异：测试网水龙头和众多合约部署的主网环境常见测试网络以太坊：Ropsten/Rinkeby/Kovan比特币：Testnet3其他链：各自都有测试网/开发网3714DAOPART3814

DAODAO（DecentralizedAutonomousOrganization，去中心化自治组织）是一种基于区块链技术的组织形态，它通过智能合约和加密货币技术建立在区块链上，实现无须中央管理机构的自治运作。用智能合约写规则代币或投票权参与治理透明、可追溯、自动执行DAO的特点去中心化：权力分散自治：减少人为干预透明：规则与资金流可查激励：代币机制推动参与3914

DAODAO的主要作用社区治理。DAO可以用于社区的自治治理，让社区成员通过投票来自主决定社区的规则、项目方向和资源分配。提升社区的凝聚力和自治性基金管理。DAO可以用于管理基金、资金池和资产，自动执行合同和分配资金。成员通过代币投票来决定基金的使用方向和投资策略，实现透明和有效的管理。项目投资。DAO可以作为投资基金或风险基金，向各种项目提供资金支持。成员通过代币投票来决定投资项目的策略和方向，实现共同投资和共享经济。DApps。DAO可以用于运行各种DApps，通过代币投票和智能合约来管理应用的规则和运营方式，实现应用的自主管理和自动执行。社会组织。DAO也可以用于管理各种社会组织和非营利组织，通过DAO的自治管理模式，组织可以更高效地运作和决策，提升组织的透明度和民主性。4014

DAODAO的风险挑战安全风险。由于DAO的智能合约是基于代码执行的，存在漏洞或代码错误，可能导致资金丢失和攻击风险。历史上发生过多起DAO合约被黑客攻击的事件，导致巨额资金损失，如最著名的“TheDAO”安全事件，就是因代码安全漏洞而被黑客攻击，导致超过360万个以太币的损失。法律风险。目前，许多国家和地区对DAO的法律地位和监管规定尚不明确，存在法律风险和法律纠纷的可能。DAO的自治性和去中心化性质，在法律的监管方面也带来了一些挑战。治理挑战。DAO的治理结构和决策机制，可能会在治理方面面临很大的挑战，如成员之间的信任问题、权力争夺和利益冲突等。如何建立有效的治理机制是DAO成功的关键。4115区块浏览器PART4215区块链浏览器区块链浏览器（BlockchainExplorer）是一种通过网页界面访问区块链数据的工具，用户可以通过区块链浏览器来查询、查看和追踪区块链上的交易、区块、地址信息等。浏览区块链数据：查看区块链上的最新交易、区块和地址信息查询交易信息：交易金额、发送方和接收方地址、交易确认状态等，方便用户进行交易的追踪和确认查看地址信息：查询特定地址的交易历史、余额和关联交易信息搜索功能：通过交易哈希值、地址、区块高度等关键字来定位和查询相关信息数据统计：交易量、区块大小、区块生产速度等，帮助用户更直观地了解区块链网络的运行情况4315区块链浏览器常见区块链浏览器Bitcoin：BEthereum：EtherscanTron：TronscanBSC：BinanceExplorer多链：BlockCypher4416CEX和DEXPART4516

CEX和DEX