【BlockChain Lesson第五届-辕询】20180509 第二次课程笔记（上）

创造区块链系统最重要的就是创造节点程序，或者叫转达者。

有了这个程序之后，你就可以存钱、花钱。

1. 连接服务器

Windows：

运行putty.exe，然后输入IP和hostname，然后连接。

MacOS：

运行Terminal，然后输入：ssh name@IP，输入密码。

2. 节点程序

1) 现有节点 VS 自建节点

第二课：套接以及文件，区块的储存转达

最重要的是创造一个节点程序，即转达者：node-program (relay)

当然，最简单的持有虚拟货币的方式是使用别人已经编写好的转达者（钱包），利用他们的服务来发送和接受货币。但是用这样的方式，你的token不是自己的，而是这家钱包公司的，它只是替你持有。

如果你希望完全自己持有，并得到资金的安全保障，你就需要有自己的转达者。

如果你使用已存在的平台，第一步一定是到官方网站，下载他们的转达者， 然后运行。

开始运行之后，该转达者的第一个任务是连接其他的转达者。

然后经过比较长的下载过程，以得到所有之前产生的信息。

每个转达者都必须记录该系统中所有的交易历史。

如果我有一个BTC转达者，也就是说，我的计算机上保存了所有BTC的历史交易。

如果你想做最直接的认证，没有别的办法，除非你下载整个历史，要不你就没法认证。没法确认哪些内容是真的，哪些是假的。

从中本聪一开始的白皮书之后，也出现了轻认证的方式，该方式可以避免下载整个区块链历史，但也可以得到一定的安全保障。

但是目前来讲，最安全的还是下载整个历史。

而且这也是默认的方式。

2）BTC和ETH的节点程序介绍

a) BTC

从BTC的角度，btc - 150 GB，如果维持一个转达者的成本100-200 CNY/M，并需要至少150G的储存空间。所以小型的计算机是无法运行节点程序的，比如手机。

ETH整个历史数据大约为20-30 G，或者更多。

除了使用别人的节点之外，理论上，任何人都可以创造节点。因为区块链是一个协议，或者说是一个格式，他和操作系统或者硬件是独立的。在网络上任何人都无法知道你的硬件和操作系统，因为被转达的信息是纯字节。

所以理论上任何人都可以创建自己的转达者程序，但是实际上btc的官方转达者（程序）只有一个：bitcoinCore

所有人使用一个转达者的优势：

如果自建的转达者代码错误，其他的节点会排斥该错误节点，将其踢出网络；

你的钱不会自动消失，除非你的钱包管理代码错误。如果这种情况，你的钱甚至会被自动毁掉。

总结一下，自建转达者的两个最大的风险：

1. 计算出现问题，导致自建转达者脱离群众

2. 钱包管理出现问题，造成资金损失

因此，BTC团队是不希望大家自己创建节点的，他们希望大家都用bitcoinCore，该节点面对不同的操作系统。

b) ETH

除了btc，最大的区块链系统是 ethereum，其区块链信息大小约为30G，他有好几个节点，所以你去网站上可以选择下载哪一个。

这些节点在功能上都是一样的，但是他们是不同的团队开发的，并且互相兼容，互相竞争。

最大的两个节点是Geth, Parity。

他们有多个竞争程序，这表现出ETH和BTC的不同原则：

BTC	希望有一个统一的节点，为了防止错误或分叉
ETH	建造一个开放的生态，每个团队都可以创造自己的节点

主要原因如下：

BTC	开放（开源）代码	很难自建节点，以和现有节点相融
ETH	开放代码， 开放格式	团队会帮助新建节点完成和现有网络的兼容

这种情况不仅存在于区块链，其他地方也有。再举个例子：

操作系统	格式	代码
Windows	开放	关闭
Linux	关闭	开放

3）如何自建节点

a) 自建节点的两个重点：

*如何写节点程序的代码？

*如何设计节点程序的格式？

如果格式不统一，程序无法互相沟通，信息保存可能会出错

所有的储存都是文件为主，你如果想用计算机保存信息，不丢失该信息，你必须把他以文件的方式存在硬盘上。但现阶段很多程序员已经不会如何操作文件了，因为他们只面向网络，而不是面向文件。

由于区块链的转达者是系统程序，直接跟操作系统沟通的，所以文件操作很重要。后续课程会涉及如何使用数据库来保存区块链，绕开文件处理，但速度和效率会低下一些。现在老师还没有看见非常好的被模块化的利用数据库的节点，如果一个转达者的代码完全不需要操作文件，而是纯粹跟数据库沟通，减少转达者的开发成本，这将是一个好事。

我们课程会按以下顺序，了解以下格式：

1、BTC格式（简化）

2、XCY的格式（老师自建的货币，比BTC更简单，虽然效率不是最高，但优化了开发成本代价是储存成本比BTC高）

3、BTC无简化格式 & Ethereum

b) 区块链货币的主要结构

无论哪种货币， 其主要结构都如下图：

image.png

之后我们会看看EOS的格式设计，他们的格式更高级，在这个基础格式上又加了好几层。 而且不同层次有的允许并行处理，有的只允许顺序处理。

有了这些结构之后，他们之间会被指针连到一起。这些结构的是为了实现电子黄金的功能：交易（发送钱，接收、保存）

但基于区块链2.0，你可以创造新的结构，以实现更复杂的功能：身份认证，电子财产等

c) Transaction的概念。

一个交易的数据结构相当于一个支票，是一个小条子，上面写着输入和输出。

输入：从谁的账户里抽钱？

输出：把钱给谁？多少钱？

任何BTC持有者想发起一个交易：

1）他的钱包程序会创建一个“交易信条”递给转达者，

2）转达者颁发给网络里别的转达者

3）别的转达者发给挖掘者

4）挖掘者成功地做了挖掘后，交易信息会进入链，成为交易历史的一部分

挖掘者互相是竞争的，每局比赛的时间是十分钟，每局只会有一个挖掘者胜利，他会得到很大一笔的奖金，并获得所以包含进该区块交易的转账费用。我们可以在网上看到这些区块信息，包括谁挖掘了该区块，获得了多少奖金。现在是12.5BTC。

你发送的交易信条不是发给一个挖掘者，而是发给若干个，其中的任何一个赢得记录权之后都会把你的交易写进区块中。

挖掘者可以拒绝交易信条，如果没有交易费，或者交易费太低的话。早期交易费经常为0. 现在的交易费也少于1%。

如果在高峰期，不是所有的交易都会被记录，所以你需要通过交易费和其他人竞争，看谁的交易先进入区块链。在去年高峰时有人的交易经过24h才被确认，尤其是在交易费低的情况下。

d) 比特币扩容问题

一个BTC区块的容量约1800个交易，10分钟一个块，即3个/s

是否需要扩大带宽？一直是这三年争论的问题。

一个区块只能记录约1800个交易，是因为他的容量（纤度）有限制。

单区块的纤度是1MB。

反对提高纤度的人认为：

BTC是基础设施，未来用户不会直接使用BTC，而是使用其他系统，而那些系统使用BTC。BTC也不适合用户直接使用，所以不需要根据用户的需要来更改。毕竟，基础设施不是直接给用户服务的。

不过他们做了一个大的变化——隔离见证（Segwit）。

隔离见证允许BTC是把一部分信息挪出了区块链，从而提高25%的交易量。

e) 编写自己的系统

在创建交易信条之后， 如果你想手写一个区块链，你需要会写交易信条，然后把许多交易信条拼在一起，再往上面添加一些元数据，以实现整个区块。

需要写一套算法，去储存大量的区块，保存他们之间的关系，记录一个区块的前者和后者是谁。

当这些都拼在一起之后，你就有了自己的系统。

3. 如何创建私钥、公钥、地址

私钥（private key）是一串字符（string），或者一个文件。

若是有人拿到私钥，便可拿到对应资金的控制权。

所以，private key的编写是风险最大的部分。

创造新的私钥没有成本。仅需要一个随机数生成器 RNG/PRNG。

以前RNG是一个硬件，现在很多操作系统（比如Windows，macOS，Linux）自带。 当然有专家怀疑其安全性。

在Linux下，RNG是一个驱动器，名字是“/dev/urandom”

打开命令：open(2)

阅读命令：Read(2)

你如果需要阅读100随机数，便会生成100个，每个随机数都是从0到255

1）从随机数到地址

有了随机数之后，便可创造私钥和公钥、地址

随机数不会被保存，生成后便丢弃。

image.png

f(x)和g(x)是很久以前就公认的算法（ECC），h(x)是中本聪的发明。

以上的运算都是单向的，逆向无法得出结果。所以，地址和公钥可以公开，但是私钥一定要保存好。

随机数被使用后会被销毁，不会被保存。

知道一个地址，就能看到这个地址中有多少钱。只是你不能动这笔钱，除非你有私钥。

2）工具

函数库（Package/library）：常用函数包，供人调用。我们需要使用libtomcrypt 这个库。

编译器：源码要运行，必须先转成二进制的机器码，这是编译器的任务。我们用的是 tcc 编译器。

文本编辑器：text-editor

其使用顺序为：

image.png

先编写C语音代码文件，然后通过编译，得到.o后缀的文件，结合函数库并通过连接者，最后得到完整的可执行程序ELF（Executable and Linking Format)。

3) Shell 和 Terminal

终端里面输入的每行命令是shell，整个程序是terminal

4）代码