初探web3.0

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Jun 17, 2023

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从Web1.0到Web3.0

什么是web3.0，它和现如今的web有什么区别？

在最早期的web1.0时代（20世纪90年代），那时的网站通常都是用于刊登一些咨询或者商家广告。用户只能被动的接受这些信息，用户和网站之间的关系是相互割裂的。那时最流行的就是门户网站，例如搜狐、网易等门户网站，在这些网站里，你只能搜索和浏览，像点赞和评论这样的交互，在这个时代里压根不存在。

到了web2.0时代，也就是我们当下的这个时代，信息的种类和展现形式变得非常丰富，这个时代下最大的特点是，人们可以自主生产内容和信息（UGC），大量的内容创作平台也不断出现，人们甚至可以借助平台对内容进行变现。这一阶段还有个显著的特点，就是中心化。所有的流量和信息，都掌握在企业当中，数据的价值也被企业尤其是龙头企业掌握。当然web2.0也慢慢暴露出了一些问题，个人隐私问题、不良竞争问题、账户安全性问题等等。

基于这些问题，web3.0应运而生。在这个阶段里，去中心化是其最大的特点，你的数据不再由科技巨头掌握，而是完全属于你自己，它们就像个人资产一样，只有你自己才有权利处置它。你将具备统一的身份，即使在不同的平台下面，也不再需要重新申请注册。当然，这个账号也只属于你自己，任何人都无法未经你的同意获取你的账号信息。

在产品形态方面，不同阶段的产品形态也有了明显的变化。

核心技术——区块链

区块链1.0——虚拟币

web3.0是基于区块链构建出来的一套体系，借助了区块链的去中心化的特点，让整个web体系也具备了去中心化、防篡改的特点。

根据维基百科解释，区块链是借由密码学与共识机制等技术创建与存储庞大交易资料区块的点对点网络系统。由于每一个区块包含了前一个区块的加密散列、相应时间戳记以及交易资料这样的设计使得区块内容具有难以篡改的特性。

这里有几个关键词，【区块】、【共识机制】、【点对点网络】，都是构成区块链的关键技术。

区块用于存储具体的数据，这些数据大多会以默克尔树的来表示，这是一颗二叉树，数据将以叶子节点的方式存储在二叉树中。

每一个区块都能通过哈希（Hash）算法被转化为一串固定长度（例如256位）的特征值，通过哈希，能够保证这个区块中即使只是被修改了1比特的数据，也会导致经过哈希转化出来的特征值与之前不同。

接下来区块与区块，按照创建的顺序链接，下一个被创建的出来的区块，会同时记录上一个区块的哈希值，一块接一块，便构成了“链”，也被称之为“区块链”。正因如此，如果一个区块的哈希值发生变化，那么链接它的下一个区块的指向值也需要发生变化，进而导致整个区块的值也发生变化，进而再影响下一个区块。也就是说，修改一个区块，必将需要修改这个区块之后的所有区块。

正因为如此，修改区块的的成本变得十分困难，也就确保了区块链本身具有的可靠性和不可篡改的特性。

区块链由网络中一个又一个的节点来存储维护，这些节点可以是服务器，也可以是手机等智能设备，当然更专业的还有由矿机维护。每个节点可以选择维护全量的区块链，也可以选择只维护部分区块链。

这些节点将以“点对点”的方式，构成整个分布式的网络结构，正因为这样网络结构，让区块链具备了去中心化的特点。

那区块如何诞生呢？那就需要依赖矿工挖矿了。

这里的矿工可以是一台服务器，也可以是一群服务器，甚至还可以通过加入矿池联合挖矿。挖矿，就是服务器在不断做计算的过程，首先需要确定一个计算的难度系数（每个区块不同），例如要求算出来的结果中，小于一个目标值。这个计算的难度可以非常大，也可以很小，例如比特币的计算难度就很大，平均10分钟才能被计算出来，也就是比特币平均每10分钟才能产生一个区块。

哪个矿工能够先算出来目标值，那这个区块就归属哪个矿工所有。为了奖励矿工付出的努力，便会给予这个矿工一定的数字货币，这笔奖励会作为第一笔交易被写入到这个区块中。正因如此，才有源源不断的矿工加入进来参与挖矿。

区块被挖出来后，则需要广播同步到所有节点进行区块的同步，并且经过所有节点的验证后才可以作为区块链的下一个区块正式写入区块链中。

站在矿工的角度，挖矿是为了获得货币奖励。但我们知道，挖矿的实际目的应该是产生区块，进而将交易写入区块中，并全网同步确认。只有这样这些交易才能够并最终确认，才算合法有效，别人转给你的这笔转账才算真正属于你。

在没有中心节点的情况下，一套完善的分布式共识机制就显得非常重要。目前常见的共识机制有PoW工作证明、PoS权益证明、DPoS代理权益证明。

接下来需要说说“钱包”。区块链中的钱包不同于传统定义的钱包。在说钱包之前，需要先理解一个密码学概念。

在密码学领域中，存在对称加密和非对称加密。对称加密就是加密和解密采用的是同一个密钥。而非对称加密则采用的是不同的密钥来进行加密和解密。区块链领域采用的一般都是非对称加密。

在非对称加密中，会包含一个私钥和一个基于私钥派生出来的公钥，公钥无法反推出私钥。其中私钥是绝对不能泄露的，而公钥则可以提供给任何第三方。我们可以使用公钥对信息进行加密，然后采用私钥进行解密。

然而非对称加密最有用的特性还是生成数字签名。这个签名只能由拥有私钥的人生成，而任何拥有对应公钥的人都能对这个签名进行真伪验证。

回到区块链的钱包。钱包的本质就是一对公私钥，也就是说注册钱包后，便会分配私钥和公钥，并存储在钱包中（理论上公钥可以不存储，因为通过私钥可以直接计算出公钥）。接下来会将私钥根据一定的哈希后得到一个新的哈希值，这个值则会作为钱包的地址。同样的，通过这个地址是无法反推出私钥的。

这里可以明显看到，钱包是不包含数字货币的，这和传统的钱包有本质的区别。在区块链中，要知道你有多少数字货币，只能通过遍历区块链中关于你的所有交易记录（UTXO），进而计算出一个结果值。这个结果可以被记录在钱包中，这样我们通过钱包便能知道我们有多少数字货币，而实际上我们的钱包并不包含任何数字货币。

而钱包的公钥会被公开给所有区块链的节点。当钱包所有者发起一笔交易时，会采用私钥对这笔交易进行签名。各个节点会采用对应的公钥对这笔交易进行验证，确保这笔交易是合法的。

需要澄清的是，钱包不仅可以应用于数字货币，它可以作为你在web3世界中的身份凭证，用它管理你在这个世界中的所有数字资产，例如NFT、数字货币、域名等等。

区块链2.0——智能合约与以太坊

在区块链1.0阶段，都是围绕着虚拟币构建起来，以比特币为例子，在比特币的区块链下，每个区块存储的都是一笔又一笔的交易，进而构建出一个完整的虚拟币系统。在这套系统下，如果我们想做一些功能的延伸和扩展，要么需要改比特币的逻辑，要么重新设计一套，这个成本是非常高的，也不合理。

因此可以把1.0下区块链看成一个集成程度非常高的电子货币系统，自然无法满足互联网用户丰富的定制化、个性化需求。于是智能合约与以太坊出现了。

先举个例子，小明和小红打赌明天是否下雨，赌输的一方则给赢的一方转账50个虚拟币。

如果是比特币，我们只能等到第二天观察是否下雨（观察一整天），然后再发起比特币转账交易。

有了智能合约则不同了，我们可以编写一个程序，调用天气相关api，一旦识别到下雨，则自动发起转账。

可以看到，智能合约（Smart Contract）就是一段可执行的程序，它会在区块链上被执行。由于是存放在区块链中，因此这段程序被写好发布后，便不可修改，无论写的是什么，都会被无条件执行。有了智能合约后，我们便可以非常灵活的定义各种场景，例如我们还可以在车辆保险行业，通过智能合约，记录驾驶情况和报告，进而实现事故后快速索赔。

以太坊（Ethereum）则构建了这样一个平台，人们在这个平台上可以编写智能合约，当该合约执行的时候，需要支付一定的费用，这个费用就是以太币。开发者不再需要构建点对点网络、区块链和共识算法等。

Web3.0的组织形式——DAO

DAO，全称Decentralized Autonomous Organization，即去中心化自治组织。可以认为是Web3.0世界中的一种组织形式或者标准。

去中心化是这个组织的首要特征，这里不存在所谓的权力等级划分，每个成员之间都是相互平等的，都有权利参与组织的治理和决策。而组织下的所有管理决策、奖惩机制、利益分配必须做到公开透明。其中Token是作为DAO治理过程中的激励方式。

Token，可以简单理解为一种代币或者数字货币。即这个组织下，发行的数字货币，例如以太坊发行了以太币。

在该组织下，人们的职业将发生变化，人们将不再依附于企业才能赚取收入，DAO为所有东西都赋予了一定的经济价值，例如点赞、转发等，人们可以通过产生内容进而获取收益。

DAO实现了数据的公开、共享，组织之间可以共享生产资料，避免了企业的垄断。

另外，用户的概念也将变得模糊甚至不存在，这个组织下大家都是价值的生产者，占据了主动权。

Web3.0的表现形式——NFT与元宇宙

NFT

NFT的全称是None Fungible Token，即非同质化通证。简单点可以理解为一种数据格式，它可以让多种形态的信息存储在区块链上，包括了图片、声音、视频和纯文本。

正因为NFT存储在了区块链上，同时是具有唯一编码的Token，使得它成为了不可分割、可明确所有权的、可追溯的载体。

NFT主要有以下几种分类：

头像类，如一些个性化头像

体育类，如一些NBA球星卡，会根据稀有程度来决定其价值

品牌类，一些潮流品牌也会发行自己的NFT

应用类，例如一些游戏

目前NFT的交易大多都集中在了以太坊的链上。

元宇宙

元宇宙（Metaverse），简单来说就是在虚拟的数字世界中，构建一套和现实世界相同的社会形态，在这个虚拟的世界形态中，同样具备政治、经济与文化，经济体系的嵌入，让人们即使在这个虚拟世界中产生的价值，也一样可以在现实世界中被承认。

web3.0建立在了数据私有化的的基础之上，每个人对个人的数据有绝对的控制权。而将web3.0融入元宇宙后，虚拟世界中持有的资产，到了现实世界中依然属于我们，这其中第一项技术就是区块链。

为了在元宇宙中能够有更加真实的感官感受，我们的VR（虚拟现实）必须要非常成熟，让人们能够沉浸式的感受虚拟世界。而AR（增强现实）可以让现实世界中呈现虚拟场景，将元宇宙中的场景和现实世界融合。借助MR（混合现实），可以对现实世界的真实场景进行建模，并将场景复刻到虚拟的元宇宙世界当中。

其他的技术包括V（味觉真实）、AI、通信都是为拥有一个更加真实元宇宙中必不可少的技术。

小结

通过以上的梳理，让自己对web3.0有了个基本的了解。当然这里面涉及到的技术细节，不是本文的重点，例如区块链中交易的实现细节，共识算法的实现方式等等，还有包括以太坊中智能合约的开发方式，这些准备都留到后续再继续深入学习和探索。