清華大學區塊鏈筆記
① 區塊鏈鉛筆是什麼(區塊鏈寫進教科書)
區塊鏈是什麼意思區塊鏈是分布式數據存儲、點對點傳輸、共識機制、加密演算法等計算機技術的新型應用模式。
1、區塊鏈是一種按照時間順序將數據區塊以順序相連的方式組合成的一種鏈式數據結構，並以密碼學方式保證的不可篡改和不可偽造的分布式賬本。
2、區塊鏈是比特幣的一個重要概念，它本質上是一個去中介化的資料庫，同時作為比特幣的底層技術，是一串使用密碼學方法相關聯產生的數據塊。
(1)清華大學區塊鏈筆記擴展閱讀：
1、比特幣對等網路將所有的交易歷史都儲存在「區塊鏈」（blockchain）中。區塊鏈在持續延長，而且新區塊一旦加入到區塊鏈中，就不會再被移走。
2、區塊鏈共享價值體系首先被眾多的加密貨幣效仿，並在工作量證明上和演算法上進行了改進，如採用權益證明和SCrypt演算法。
3、區塊鏈實際上是一群分散的用戶端節點，並由所有參與者組成的分布式資料庫，是對所有比特幣交易歷史的記錄。
4、區塊鏈技術將應用於金融行業的徵信，交易安全和信息安全。區塊鏈在金融方面可以形成點對點的數字價值轉移，從而提升傳輸和交易的安全性。
② 011：Ethash演算法|《ETH原理與智能合約開發》筆記
待字閨中開發了一門區塊鏈方面的課程：《深入淺出ETH原理與智能合約開發》，馬良老師講授。此文集記錄我的學習筆記。
課程共8節課。其中，前四課講ETH原理，後四課講智能合約。
第四課分為三部分：
這篇文章是第四課第一部分的學習筆記：Ethash演算法。
在介紹Ethash演算法之前，先講一些背景知識。其實區塊鏈技術主要是解決一個共識的問題，而共識是一個層次很豐富的概念，這里把范疇縮小，只討論區塊鏈中的共識。
什麼是共識？
在區塊鏈中，共識是指哪個節點有記賬權。網路中有多個節點，理論上都有記賬權，首先面臨的問題就是，到底誰來記帳。另一個問題，交易一定是有順序的，即誰在前，前在後。這樣可以解決雙花問題。區塊鏈中的共識機制就是解決這兩個問題，誰記帳和交易的順序。
什麼是工作量證明演算法
為了決定眾多節點中誰來記帳，可以有多種方案。其中，工作量證明就讓節點去算一個哈希值，滿足難度目標值的勝出。這個過程只能通過枚舉計算，誰算的快，誰獲勝的概率大。收益跟節點的工作量有關，這就是工作量證明演算法。
為什麼要引入工作量證明演算法？
Hash Cash 由Adam Back 在1997年發表，中本聰首次在比特幣中應用來解決共識問題。
它最初用來解決垃圾郵件問題。
其主要設計思想是通過暴力搜索，找到一種Block頭部組合（通過調整nonce）使得嵌套的SHA256單向散列值輸出小於一個特定的值（Target）。
這個演算法是計算密集型演算法，一開始從CPU挖礦，轉而為GPU，轉而為FPGA，轉而為ASIC，從而使得算力變得非常集中。
算力集中就會帶來一個問題，若有一個礦池的算力達到51%，則它就會有作惡的風險。這是比特幣等使用工作量證明演算法的系統的弊端。而以太坊則吸取了這個教訓，進行了一些改進，誕生了Ethash演算法。
Ethash演算法吸取了比特幣的教訓，專門設計了非常不利用計算的模型，它採用了I/O密集的模型，I/O慢，計算再快也沒用。這樣，對專用集成電路則不是那麼有效。
該演算法對GPU友好。一是考慮如果只支持CPU，擔心易被木馬攻擊；二是現在的顯存都很大。
輕型客戶端的演算法不適於挖礦，易於驗證；快速啟動
演算法中，主要依賴於Keccake256 。
數據源除了傳統的Block頭部，還引入了隨機數陣列DAG（有向非循環圖）（Vitalik提出）
種子值很小。根據種子值生成緩存值，緩存層的初始值為16M，每個世代增加128K。
在緩存層之下是礦工使用的數據值，數據層的初始值是1G，每個世代增加8M。整個數據層的大小是128Bytes的素數倍。
框架主要分為兩個部分，一是DAG的生成，二是用Hashimoto來計算最終的結果。
DAG分為三個層次，種子層，緩存層，數據層。三個層次是逐漸增大的。
種子層很小，依賴上個世代的種子層。
緩存層的第一個數據是根據種子層生成的，後面的根據前面的一個來生成，它是一個串列化的過程。其初始大小是16M，每個世代增加128K。每個元素64位元組。
數據層就是要用到的數據，其初始大小1G，現在約2個G，每個元素128位元組。數據層的元素依賴緩存層的256個元素。
整個流程是內存密集型。
首先是頭部信息和隨機數結合在一起，做一個Keccak運算，獲得初始的單向散列值Mix[0]，128位元組。然後，通過另外一個函數，映射到DAG上，獲取一個值，再與Mix[0]混合得到Mix[1]，如此循環64次，得到Mix[64]，128位元組。
接下來經過後處理過程，得到 mix final 值，32位元組。（這個值在前面兩個小節《 009：GHOST協議 》、《 010：搭建測試網路 》都出現過）
再經過計算，得出結果。把它和目標值相比較，小於則挖礦成功。
難度值大，目標值小，就越難（前面需要的 0 越多）。
這個過程也是挖礦難，驗證容易。
為防止礦機，mix function函數也有更新過。
難度公式見課件截圖。
根據上一個區塊的難度，來推算下一個。
從公式看出，難度由三部分組成，首先是上一區塊的難度，然後是線性部分，最後是非線性部分。
非線性部分也叫難度炸彈，在過了一個特定的時間節點後，難度是指數上升。如此設計，其背後的目的是，在以太坊的項目周期中，在大都會版本後的下一個版本中，要轉換共識，由POW變為POW、POS混合型的協議。基金會的意思可能是使得挖礦變得沒意思。
難度曲線圖顯示，2017年10月，難度有一個大的下降，獎勵也由5個變為3個。
本節主要介紹了Ethash演算法，不足之處，請批評指正。
③ 清華EMA是什麼意思
清華EMA（英文縮寫）是清華大學區塊鏈研究中心的一個重要項目，其全稱為「清華大學區塊鏈研究中心全球數字化資產管理協議（EMA）」。它是基於區塊鏈技術的數字資產管理和交易平台，旨在促進跨國資產數字化，提升全局數字資產交易的效率和可信度。清華EMA採用了全球領先的區塊鏈和密碼學技術，在集成區塊鏈、人工智慧、大數據分析和金融科技等多種技術方面具備領先優勢。
清華EMA將帶來哪些影響？
清華EMA採用的數字資產管理協議能夠保障數字資產的安全性，可追溯性和不可篡改性，進而有效促進全球數字資產交易的發展。這一平台的運行將對全球數字經濟、金融行業和物聯網產業等產生深遠的影響。它將倡導安全、透明、開放、公正、高效等理念，有望促進數字經濟發展、推動產業升級和轉型。同時，它還將為鏈上資產投資者提供更加安全、便捷的投資服務，進一步加快數字資產價值的實現過程。
清華EMA未來的發展方向？
作為一個創新型的數字資產管理平台，清華EMA將不斷開拓新的領域和業務方向。它將積極探索數字化金融、數字貨幣支付、數字版權、綠色能源與數字化以及數字身份等多領域的發展方向。同時，它也將與政府、企業和社會機構合作共建數字經濟生態體系，為全球數字資產交易開展技術、標准和管理等方面的國際合作。在未來的發展中，清華EMA將持續引領著數字資產管理、交易和創新的發展潮流。
④ 002：以太坊簡介|《ETH原理與智能合約開發》筆記
待字閨中開發了一門區塊鏈方面的課程：《深入淺出ETH原理與智能合約開發》，馬良老師講授。此文集記錄我的學習筆記。
課程共8節課。其中，前四課講ETH原理，後四課講智能合約。
第一課分為四部分：
這篇文章是第一部分的學習筆記：以太坊簡介。
以太坊是目前公認的區塊鏈2.0，相比於區塊鏈1.0（比特幣），其最大的特點是引入了智能合約，從而從單一的數字加密 Token 技術轉化為一個區塊鏈分布式應用的平台。以太坊本身不包含任何具體的應用，它主要是提供基礎平台和工具，使得開發者可以在其基礎之上開發出各種各樣的應用。可以說，以太坊有著巨大的潛力，它最終可能會發展出分布式、自動化、自組織的最高形態。
第一，我們可以通過學習以太坊的技術，領會區塊鏈技術發展的脈絡，改進的思路/路徑，從而緊跟區塊鏈技術發展的前沿，預測下一步的趨勢。
第二，DAPP（分布式應用）生態系統目前的發展也是蒸蒸日上，蓬勃發展，據不完全統計，現在有數百種應用之多，顯而易見的，對於開發人員的需求也是水漲船高，需要大量的開發人員。目前非常有名的應用有加密貓、各類側鏈應用、ERC20 Token如幣安幣火幣等等。
2013年，創始人 Vitalik Buterin 針對比特幣存在的一些問題以及局限性，提出把「智能合約」構想應用於區塊鏈領域，希望打造一個基於區塊鏈的多方計算的智能化通用平台，並通過比特幣融資進行開發。
2014年，以太坊基金會在瑞士成立，管理並運營整個項目。
前5大礦池佔83%的算力，很集中。
目前大約有16000個全節點，其中，美國5461（34%），中國1839（11.5%），俄羅斯963（6%），德國920（5.7%），加拿大875（5.45%）。全節點每天都有動態變化。分布情況也反映出各個國家的參與熱度。