以太坊light客户端

『壹』 以太坊是什么丨以太坊开发入门指南

以太坊是什么丨以太坊开发入门指南
很多同学已经跃跃欲试投入到区块链开发队伍当中来，可是又感觉无从下手，本文将基于以太坊平台，以通俗的方式介绍以太坊开发中涉及的各晦涩的概念，轻松带大家入门。
以太坊是什么
以太坊（Ethereum）是一个建立在区块链技术之上， 去中心化应用平台。它允许任何人在平台中建立和使用通过区块链技术运行的去中心化应用。
对这句话不理解的同学，姑且可以理解为以太坊是区块链里的Android，它是一个开发平台，让我们就可以像基于Android Framework一样基于区块链技术写应用。
在没有以太坊之前，写区块链应用是这样的：拷贝一份比特币代码，然后去改底层代码如加密算法，共识机制，网络协议等等（很多山寨币就是这样，改改就出来一个新币）。
以太坊平台对底层区块链技术进行了封装，让区块链应用开发者可以直接基于以太坊平台进行开发，开发者只要专注于应用本身的开发，从而大大降低了难度。
目前围绕以太坊已经形成了一个较为完善的开发生态圈：有社区的支持，有很多开发框架、工具可以选择。
智能合约
什么是智能合约
以太坊上的程序称之为智能合约， 它是代码和数据(状态)的集合。
智能合约可以理解为在区块链上可以自动执行的（由事件驱动的）、以代码形式编写的合同（特殊的交易）。
在比特币脚本中，我们讲到过比特币的交易是可以编程的，但是比特币脚本有很多的限制，能够编写的程序也有限，而以太坊则更加完备（在计算机科学术语中，称它为是“图灵完备的”），让我们就像使用任何高级语言一样来编写几乎可以做任何事情的程序（智能合约）。
智能合约非常适合对信任、安全和持久性要求较高的应用场景，比如：数字货币、数字资产、投票、保险、金融应用、预测市场、产权所有权管理、物联网、点对点交易等等。
目前除数字货币之外，真正落地的应用还不多（就像移动平台刚开始出来一样），相信1到3年内，各种杀手级会慢慢出现。
编程语言：Solidity
智能合约的默认的编程语言是Solidity，文件扩展名以.sol结尾。
Solidity是和JavaScript相似的语言，用它来开发合约并编译成以太坊虚拟机字节代码。
还有长像Python的智能合约开发语言：Serpent，不过建议大家还是使用Solidity。
Browser-Solidity是一个浏览器的Solidity IDE, 大家可以点进去看看，以后我们更多文章介绍Solidity这个语言。
运行环境：EVM
EVM（Ethereum Virtual Machine）以太坊虚拟机是以太坊中智能合约的运行环境。
Solidity之于EVM，就像之于跟JVM的关系一样，这样大家就容易理解了。
以太坊虚拟机是一个隔离的环境，在EVM内部运行的代码不能跟外部有联系。
而EVM运行在以太坊节点上，当我们把合约部署到以太坊网络上之后，合约就可以在以太坊网络中运行了。
合约的编译
以太坊虚拟机上运行的是合约的字节码形式，需要我们在部署之前先对合约进行编译，可以选择Browser-Solidity Web IDE或solc编译器。
合约的部署
在以太坊上开发应用时，常常要使用到以太坊客户端（钱包）。平时我们在开发中，一般不接触到客户端或钱包的概念，它是什么呢？
以太坊客户端（钱包）
以太坊客户端，其实我们可以把它理解为一个开发者工具，它提供账户管理、挖矿、转账、智能合约的部署和执行等等功能。
EVM是由以太坊客户端提供的。
Geth是典型的开发以太坊时使用的客户端，基于Go语言开发。 Geth提供了一个交互式命令控制台，通过命令控制台中包含了以太坊的各种功能（API）。Geth的使用我们之后会有文章介绍，这里大家先有个概念。
Geth控制台和Chrome浏览器开发者工具里的面的控制台是类似，不过是跑在终端里。
相对于Geth，Mist则是图形化操作界面的以太坊客户端。
如何部署
智能合约的部署是指把合约字节码发布到区块链上，并使用一个特定的地址来标示这个合约，这个地址称为合约账户。
以太坊中有两类账户：
· 外部账户
该类账户被私钥控制（由人控制），没有关联任何代码。
· 合约账户
该类账户被它们的合约代码控制且有代码与之关联。
和比特币使用UTXO的设计不一样，以太坊使用更为简单的账户概念。
两类账户对于EVM来说是一样的。
外部账户与合约账户的区别和关系是这样的：一个外部账户可以通过创建和用自己的私钥来对交易进行签名，来发送消息给另一个外部账户或合约账户。
在两个外部账户之间传送消息是价值转移的过程。但从外部账户到合约账户的消息会激活合约账户的代码，允许它执行各种动作（比如转移代币，写入内部存储，挖出一个新代币，执行一些运算，创建一个新的合约等等）。
只有当外部账户发出指令时，合同账户才会执行相应的操作。
合约部署就是将编译好的合约字节码通过外部账号发送交易的形式部署到以太坊区块链上（由实际矿工出块之后，才真正部署成功）。
运行
合约部署之后，当需要调用这个智能合约的方法时只需要向这个合约账户发送消息（交易）即可，通过消息触发后智能合约的代码就会在EVM中执行了。
Gas
和云计算相似，占用区块链的资源（不管是简单的转账交易，还是合约的部署和执行）同样需要付出相应的费用（天下没有免费的午餐对不对!）。
以太坊上用Gas机制来计费，Gas也可以认为是一个工作量单位，智能合约越复杂（计算步骤的数量和类型，占用的内存等），用来完成运行就需要越多Gas。
任何特定的合约所需的运行合约的Gas数量是固定的，由合约的复杂度决定。
而Gas价格由运行合约的人在提交运行合约请求的时候规定，以确定他愿意为这次交易愿意付出的费用：Gas价格（用以太币计价） * Gas数量。
Gas的目的是限制执行交易所需的工作量，同时为执行支付费用。当EVM执行交易时，Gas将按照特定规则被逐渐消耗，无论执行到什么位置，一旦Gas被耗尽，将会触发异常。当前调用帧所做的所有状态修改都将被回滚， 如果执行结束还有Gas剩余，这些Gas将被返还给发送账户。
如果没有这个限制，就会有人写出无法停止（如：死循环）的合约来阻塞网络。
因此实际上（把前面的内容串起来），我们需要一个有以太币余额的外部账户，来发起一个交易（普通交易或部署、运行一个合约），运行时，矿工收取相应的工作量费用。
以太坊网络
有些着急的同学要问了，没有以太币，要怎么进行智能合约的开发？可以选择以下方式：
选择以太坊官网测试网络Testnet
测试网络中，我们可以很容易获得免费的以太币，缺点是需要发很长时间初始化节点。
使用私有链
创建自己的以太币私有测试网络，通常也称为私有链，我们可以用它来作为一个测试环境来开发、调试和测试智能合约。
通过上面提到的Geth很容易就可以创建一个属于自己的测试网络，以太币想挖多少挖多少，也免去了同步正式网络的整个区块链数据。
使用开发者网络(模式)
相比私有链，开发者网络(模式)下，会自动分配一个有大量余额的开发者账户给我们使用。
使用模拟环境
另一个创建测试网络的方法是使用testrpc，testrpc是在本地使用内存模拟的一个以太坊环境，对于开发调试来说，更方便快捷。而且testrpc可以在启动时帮我们创建10个存有资金的测试账户。
进行合约开发时，可以在testrpc中测试通过后，再部署到Geth节点中去。
更新：testrpc 现在已经并入到Truffle 开发框架中，现在名字是Ganache CLI。
Dapp：去中心化的应用程序
以太坊社区把基于智能合约的应用称为去中心化的应用程序(DecentralizedApp)。如果我们把区块链理解为一个不可篡改的数据库，智能合约理解为和数据库打交道的程序，那就很容易理解Dapp了，一个Dapp不单单有智能合约，比如还需要有一个友好的用户界面和其他的东西。
Truffle
Truffle是Dapp开发框架，他可以帮我们处理掉大量无关紧要的小事情，让我们可以迅速开始写代码-编译-部署-测试-打包DApp这个流程。
总结
我们现在来总结一下，以太坊是平台，它让我们方便的使用区块链技术开发去中心化的应用，在这个应用中，使用Solidity来编写和区块链交互的智能合约，合约编写好后之后，我们需要用以太坊客户端用一个有余额的账户去部署及运行合约（使用Truffle框架可以更好的帮助我们做这些事情了）。为了开发方便，我们可以用Geth或testrpc来搭建一个测试网络。
注：本文中为了方便大家理解，对一些概念做了类比，有些严格来不是准确，不过我也认为对于初学者，也没有必要把每一个概念掌握的很细致和准确，学习是一个逐步深入的过程，很多时候我们会发现，过一段后，我们会对同一个东西有不一样的理解。

『贰』 用Go来做以太坊开发④智能合约

在这个章节中我们会介绍如何用Go来编译，部署，写入和读取智能合约。

与智能合约交互，我们要先生成相应智能合约的应用二进制接口ABI(application binary interface)，并把ABI编译成我们可以在Go应用中调用的格式。

第一步是安装 Solidity编译器 ( solc ).

Solc 在Ubuntu上有snapcraft包。

Solc在macOS上有Homebrew的包。

其他的平台或者从源码编译的教程请查阅官方solidity文档 install guide .

我们还得安装一个叫 abigen 的工具，来从solidity智能合约生成ABI。

假设您已经在计算机上设置了Go，只需运行以下命令即可安装 abigen 工具。

我们将创建一个简单的智能合约来测试。 学习更复杂的智能合约，或者智能合约的开发的内容则超出了本书的范围。 我强烈建议您查看 truffle framework 来学习开发和测试智能合约。

这里只是一个简单的合约，就是一个键/值存储，只有一个外部方法来设置任何人的键/值对。 我们还在设置值后添加了要发出的事件。

虽然这个智能合约很简单，但它将适用于这个例子。

现在我们可以从一个solidity文件生成ABI。

它会将其写入名为“Store_sol_Store.abi”的文件中

现在让我们用 abigen 将ABI转换为我们可以导入的Go文件。 这个新文件将包含我们可以用来与Go应用程序中的智能合约进行交互的所有可用方法。

为了从Go部署智能合约，我们还需要将solidity智能合约编译为EVM字节码。 EVM字节码将在事务的数据字段中发送。 在Go文件上生成部署方法需要bin文件。

现在我们编译Go合约文件，其中包括deploy方法，因为我们包含了bin文件。

在接下来的课程中，我们将学习如何部署智能合约，然后与之交互。

Commands

Store.sol

solc version used for these examples

如果你还没看之前的章节，请先学习 编译智能合约的章节 因为这节内容，需要先了解如何将智能合约编译为Go文件。

假设你已经导入从 abigen 生成的新创建的Go包文件，并设置ethclient，加载您的私钥，下一步是创建一个有配置密匙的交易发送器(tansactor)。 首先从go-ethereum导入 accounts/abi/bind 包，然后调用传入私钥的 NewKeyedTransactor 。 然后设置通常的属性，如nonce，燃气价格，燃气上线限制和ETH值。

如果你还记得上个章节的内容, 我们创建了一个非常简单的“Store”合约，用于设置和存储键/值对。 生成的Go合约文件提供了部署方法。 部署方法名称始终以单词 Deploy 开头，后跟合约名称，在本例中为 Store 。

deploy函数接受有密匙的事务处理器，ethclient，以及智能合约构造函数可能接受的任何输入参数。我们测试的智能合约接受一个版本号的字符串参数。 此函数将返回新部署的合约地址，事务对象，我们可以交互的合约实例，还有错误（如果有）。

就这么简单：）你可以用事务哈希来在Etherscan上查询合约的部署状态: https://rinkeby.etherscan.io/tx/

Commands

Store.sol

contract_deploy.go

solc version used for these examples

这写章节需要了解如何将智能合约的ABI编译成Go的合约文件。如果你还没看， 前先读 上一个章节 。

一旦使用 abigen 工具将智能合约的ABI编译为Go包，下一步就是调用“New”方法，其格式为“New<contractname style="box-sizing: border-box; font-size: 16px; -ms-text-size-adjust: auto; -webkit-tap-highlight-color: transparent;">”，所以在我们的例子中如果你 回想一下它将是 NewStore 。 此初始化方法接收智能合约的地址，并返回可以开始与之交互的合约实例。</contractname>

Commands

Store.sol

contract_load.go

solc version used for these examples

这写章节需要了解如何将智能合约的ABI编译成Go的合约文件。如果你还没看， 前先读 上一个章节 。

在上个章节我们学习了如何在Go应用程序中初始化合约实例。 现在我们将使用新合约实例提供的方法来阅读智能合约。 如果你还记得我们在部署过程中设置的合约中有一个名为 version 的全局变量。 因为它是公开的，这意味着它们将成为我们自动创建的getter函数。 常量和view函数也接受 bind.CallOpts 作为第一个参数。了解可用的具体选项要看相应类的 文档 一般情况下我们可以用 nil 。

Commands

Store.sol

contract_read.go

solc version used for these examples

这写章节需要了解如何将智能合约的ABI编译成Go的合约文件。如果你还没看， 前先读 上一个章节 。

写入智能合约需要我们用私钥来对交易事务进行签名。

我们还需要先查到nonce和燃气价格。

接下来，我们创建一个新的keyed transactor，它接收私钥。

然后我们需要设置keyed transactor的标准交易选项。

现在我们加载一个智能合约的实例。如果你还记得 上个章节 我们创建一个名为 Store 的合约，并使用 abigen 工具生成一个Go文件。 要初始化它，我们只需调用合约包的 New 方法，并提供智能合约地址和ethclient，它返回我们可以使用的合约实例。

我们创建的智能合约有一个名为 SetItem 的外部方法，它接受solidity“bytes32”格式的两个参数（key，value）。 这意味着Go合约包要求我们传递一个长度为32个字节的字节数组。 调用 SetItem 方法需要我们传递我们之前创建的 auth 对象（keyed transactor）。 在幕后，此方法将使用它的参数对此函数调用进行编码，将其设置为事务的 data 属性，并使用私钥对其进行签名。 结果将是一个已签名的事务对象。

现在我就可以看到交易已经成功被发送到了以太坊网络了: https://rinkeby.etherscan.io/tx/

要验证键/值是否已设置，我们可以读取智能合约中的值。

搞定！

Commands

Store.sol

contract_write.go

solc version used for these examples

有时您需要读取已部署的智能合约的字节码。 由于所有智能合约字节码都存在于区块链中，因此我们可以轻松获取它。

首先设置客户端和要读取的字节码的智能合约地址。

现在你需要调用客户端的 codeAt 方法。 codeAt 方法接受智能合约地址和可选的块编号，并以字节格式返回字节码。

你也可以在etherscan上查询16进制格式的字节码 https://rinkeby.etherscan.io/address/#code

contract_bytecode.go

首先创建一个ERC20智能合约interface。 这只是与您可以调用的函数的函数定义的契约。

然后将interface智能合约编译为JSON ABI，并使用 abigen 从ABI创建Go包。

假设我们已经像往常一样设置了以太坊客户端，我们现在可以将新的 token 包导入我们的应用程序并实例化它。这个例子里我们用 Golem 代币的地址.

我们现在可以调用任何ERC20的方法。 例如，我们可以查询用户的代币余额。

我们还可以读ERC20智能合约的公共变量。

我们可以做一些简单的数学运算将余额转换为可读的十进制格式。

同样的信息也可以在etherscan上查询: https://etherscan.io/token/?a=

Commands

erc20.sol

contract_read_erc20.go

solc version used for these examples

『叁』 geth以太坊客户端轻节点模式启动怎么与全节点启动的geth连接

一般来说，Undefined index就是自己编写过程中出现了的的确确的写法问题notice一般提示关于与执行代码没有直接关系的错误，但不要忘记，notice有时会返回一些多余的错误信息

『肆』 怎么接以太坊公链

建立连接以接儒以太坊公链。
一、1、以太坊客户端下载，注意：需翻墙，下载版本为1.8.23-stable，否则可能出现与以太坊钱包客户端存在不匹配问题。
2、以太坊钱包客户端下载。
3、安装以太坊客户端。
二、私有链创建：创建创世区块。
三、安装并启动以太坊钱包客户端。

『伍』 以太坊平台版本怎么下载

通过官网下载。
我们的推进非常快：第一个升级的测试网是Ropsten，计划于3月10日升级。主网升级计划在4月14日进行。如果你在运行以太坊节点，你应该尽快升级到用于测试网的、兼容柏林的版本，且在4月7日前升级用于主网的版本。查看下面兼容柏林的客户端版本以及纳入此次升级的EIP的细节。柏林升级时间经过多个月得计划，柏林升级终于要来了！。
继伊斯坦布Istanbul)与缪尔冰川(MuirGlacier)升级后，柏林升级计划于以太坊主网区块高度12，244，000部署。我们期望它在2021年4月14日周三左右上线，但由于区块时间是可变的，确切日期可能有变。

『陆』 以太坊钱包哪款比较好用，交易平台哪个靠谱

本周，比特币钱包公司 KryptoKit 发布了以太坊钱包 Ethereumwallet 的测试版。虽然以太坊这样的比特币2.0平台非常具有创新性，但是要使其成功，首先必须要有易于使用的应用。以太坊拥有众多非常有前景的概念，但是许多人不得不承认以太坊对于普通消费者来说仍然不具备实际可操作性。因此，Cointelegragh 将介绍3个专为以太坊用户开发的钱包，这些钱包易于使用，甚至连上了年纪的爷爷奶奶都能使用哦。 Ethereumwallet.com Ethereumwallet 是一款跨平台客户端网页钱包，由比特币钱包公司 KryptoKit 于9月4日发布，KryptoKit 的 CEO 是以太坊的联合创始人安东尼•迪•约里奥（Anthony Di iorio）。 Ethereumwallet 类似于 KryptoKit 推出的比特币钱包 Rushwallet，Ethereumwallet 的测试版仍然是基于URL书签系统而创建的钱包。当然最基本的功能都具备，你可以发送和接收以太币并加密你的私钥。 钱包目前支持的功能包括： 1．创建钱包、发送和接收以太币 2. 创建客户端钱包、签署交易（密钥不会被发送到外部服务器） 3. 可通过“查看页面源代码”审查代码 4. 可以通过下载网页钱包（Ctrl + S），离线创建钱包 5. 基于书签客户端链接，无需用户名或登录信息。 即将发布的一些功能包括： 1.导出私钥功能 2.支持安卓系统扫描的二维码 3.即将发布 KryptoKit、 iOS 和 Android 版的钱包，支持跨平台。 更多详情，见 Reddit 帖子。 EthereumWallet.org EthereumWallet.org 的开发者艾伦•邓克利告诉 Cointelegraph ： [...]

『柒』 选择以太坊客户端

有很多以太坊客户端供我们选择。我们推荐在开发和部署时使用不同的客户端。

我们推荐 Ganache ，它是一个运行在你个人电脑上的私有连客户端。它是 truffle 套种中的一部分，
Ganache 将智能合约和交易放在前台并且中心化，从而简化了dapp的开发。使用 Ganache 你可以
快速查看你们的应用是如何影响区块链的，并且对账户，余额，智能合约创建以及燃料消费进行自省。

Ganache 运行在 http://127.0.0.1:7545 。默认会创建是个账户，重启后账户依然不会变，
当然也可以手动随机账户，你也可以用你自己的账户。

我们同样也推荐使用 truffle develop ，它是 truffle 内置的开发链工具。不需要任何的额外安装，
你要使用它只需要一条命令行即可：

Truffle Develop 运行在 http://127.0.0.1:9545 上。

当你的开发机没有图形界面时就无法直接使用 Ganache ，而 Ganache CLI 就提供了没有图形界面系统的能力。

有很多官方和非官网的以太坊客户端你可以选择。以下是部分:

『捌』 ethermine矿池官网是挖以太坊的嘛

不是。2020年6月29日，Bitfly（Ethermine矿池母公司）官方推特表示，以太坊2.0测试网Altonav0.12已正式启动，Prysm、Teku、Lighthouse和Nimbus四大客户端已开始运行测试网（注：Bitfly推文中提到的SigmaPrime是以太坊2.0客户端Lighthouse的开发团队）。Ethpool（Ethermine）ETHpool.org是第一个官方的以太坊矿池。此前由于工作量超负荷，该矿池不接受新用户，只接受老客户。

『玖』 以太坊更新：Gray Glacier升级；Kiln等测试网将弃用

以太坊最新进展

** 什么是Gray Glacier？ **

Gray Glacier 网络升级改变了冰河时代/难度炸弹的参数，将其向后推70万个区块，或大约100天。随着Ropsten现在转变为权益证明PoS，难度炸弹只影响以太坊主网。这意味着Gray Glacier将不会部署在任何测试网上。

以太坊主网预计将在6月29日于区块高度15,050,000进行Gray Glacier硬分叉升级，以将难度炸弹推迟大约2-3个月，因此所有用户必须尽快升级Eth1节点。以太坊客户端Geth对此发布v1.10.19版本，引入Gray Glacier硬分叉，强制进行升级。

**什么是以太坊网络升级？ **

网络升级是对底层以太坊协议的改变，创建新的规则来改进系统。区块链系统的去中心化特性使得网络升级更加困难。区块链中的网络升级需要与社区以及各种以太坊客户端的开发人员进行合作和沟通，以便顺利过渡。

**网络升级期间会发生什么？ **

在社区就哪些更改应该包含在升级中达成协议后，对协议的更改将写入各种以太坊客户端，如Besu、Erigon、go-ethereum和Nethermind。协议更改将在特定的区块被激活。没有升级到新规则的任何节点都将被丢弃在旧链上，旧链上仍然存在以前的规则。

**测试网关闭时间 **

Kiln、Rinkeby 和 Ropsten 测试网将弃用

以太坊有许多测试网供用户和开发人员在与主网交互之前进行测试。这些测试网允许应用程序、工具、基础设施和协议开发者在转移到主网之前，在一个低风险的环境中将更改部署到产品中(或协议本身!)。也就是说，由于测试网是全功能的区块链，它们的历史和状态会随着时间的推移而增长。这最终使它们更难运行和维护节点。由于这个原因，一些测试网会周期性地关闭。这发生在去年的Pyrmont Beacon Chain测试网，以及最近的Kovan执行层测试网。随着合并（Merge）的到来，客户端开发人员已经决定弃用更多的测试网，以便将精力集中在两个测试网的长期维护： Goerli和Sepolia。

Kiln, Rinkeby和Ropsten将根据以下时间表关闭。

**Kiln：主网合并后 **

Kiln测试网于2022年推出，旨在提供一个合并后的测试环境，将在以太坊主网过渡到PoS后不久关闭，预计将在2022年下半年。开发者不应该使用Kiln作为一个长期的测试环境。它将会是以太坊主网合并后被关闭的第一个测试网。

**Ropsten：2022年第四季度 **

Ropsten测试网，于2022年6月8日通过合并运行，将于2022年第四季度关闭。目前使用Ropsten作为阶段/测试环境的开发人员应该迁移到Goerli或Sepolia。

Rinkeby：2023年第二/三季度

Rinkeby测试网无法通过合并。它将被Sepolia取代，并将在Sepolia过渡到PoS后大约一年后关闭，大约在2023年第二季度/第三季度。

一旦以太坊主网过渡到PoS，Rinkeby将不再是主网的准确模拟环境。目前使用Rinkeby作为阶段/测试环境的开发者应该优先迁移到Goerli或Sepolia，受以太坊向PoS过渡影响的项目应该尽快迁移。

** Goerli&Sepolia **

客户端开发人员将在合并后维护的两个测试网是Goerli和Sepolia。

Goerli网络将与Prater Beacon Chain测试网合并。一个新的信标链已经被创建，为了将Sepolia过渡到PoS。

Goerli的Beacon Chain将对想要运行测试网验证器的用户保持开放。Sepolia将使用一个授权验证器集，类似于今天的一些测试网的工作方式。因此，想要在部署到主网之前测试协议升级的质押者们应该使用Goerli。

Goerli也有一个强大的社区和许多现有的基础设施支持它。它的状态是最接近主网的，这对测试智能合约交互很有用。

另一方面，Sepolia是相当新的。这意味着网络可以快速同步，并且在其上运行节点需要的存储空间更少。这对于希望快速启动节点并直接与网络交互的用户非常有用。

Tokenview

『拾』 轻用户是什么意思

什么是轻客户端？为什么你需要了解它

播报文章

在以太坊的案例中，过去只有一种类型的节点，现在称为全节点。这个软件负责验证和转播网络上的交易和区块。由于无信任环境（开放的互联网）和区块链的性质，每个全节点需要下载并验证每个区块，所以就是在每个区块中验证每一笔交易。

Parity Ethereum 和 Geth 这两个最受欢迎的以太坊客户端，今天都可以在一台中等功率的笔记本电脑上运行。然而，下载和验证整个区块链的区块是需要时间和资源的。例如，现在需要使用 SSD 来完全同步以太坊区块链。HDD 无法跟上每秒所需的输入/输出操作。

全节点使用案例

现在，组织和个人运行全节点是因为他们的业务需要。想想矿工、区块浏览器、交易所。个人用户可能希望运行全节点，因为这是与区块链交互的最安全方式。在一个更小的范围内，他们也可能是纯粹的利他主义来帮助网络。7*24 小时全天候的运行一个全节点需要良好的知识和资源水平，大多数用户不愿意投资是可以理解的。除了矿工，没有什么内置的激励来运行一个全节点，尽管这部分基础设施对网络至关重要。

因此，大多数与区块链交互的用户，不管是否自愿，都会使用一个中心的基础设施。最流行的软件钱包默认依赖于第三方托管的节点。这些客户端连接到远程节点，并以非密码验证的方式完全信任其响应。它的积极方面显然是增强了用户体验，因为这些钱包的用户不需要运行自己的节点。但是，它们被迫信任第三方节点。默认情况下，Metamask、MyEtherWallet 和 MyCrypto 连接到远程节点，但如果用户愿意，仍然允许他们连接到自己的本地节点。这不是 Jaxx 或 Exos 钱包的情况，它们默认连接到远程节点，而没有连接到用户自己的本地节点的选项。这里没有提到移动钱包，因为手机无法运行全节点。

像 Infura 这样的公司致力于运行全节点，并免费提供给那些需要它们的人。抽象出同步一个全节点的麻烦，允许任何用户轻松地访问区块链。这样的解决方案有助于让更多用户能够访问以太坊。然而，尽管这一举措是对生态系统的一个重大补充，但它代表了一个中心化的单一失败点，与去中心化的区块链理念背道而驰。直到几个月前，钱包开发商还没有其他选择。

“我们的目标是创建一个兼容不同程度‘轻’的协议，从几乎不存储任何内容的客户端到几乎存储所有内容的客户端。”

— PIP, Parity Light Protocol（https://wiki.parity.io/The-Parity-Light-Protocol-%28PIP%29）

轻量级替代方案：轻客户端

轻客户端或轻节点是连接到全节点与区块链交互的软件。与全节点对应节点不同，轻节点不需要运行 24/7 或读写区块链上的大量信息。事实上，轻客户端并不直接与区块链交互，而是使用全节点作为中介。轻客户端依赖于全节点去执行许多操作，从请求最新的区块头到请求帐户中的余额。

轻客户端协议的设计方式允许它们以最小信任的方式与全节点交互。这是一个需要理解的关键方面，因此让我们回顾一下以太坊区块链的基础知识：

1. 普通用户使用全节点、轻节点或受信任的远程节点在网络上发送交易。

2. 全节点从网络上的对等节点接收交易，检查这些交易的有效性，并将它们广播到网络。

3. 矿工是连接到特定软件的全节点。他们像一个普通的全节点一样从网络上接收和验证交易，但是会额外投入大量的精力来寻找问题的解决方案，才会被允许生成下一个区块。矿工使用的全节点通过应该将哪个区块添加到区块链并构建在其上达成共识。任何在其上构建了至少 10 个块的块都被认为是安全的，因为它包含的交易被还原的概率非常低。

现在，回到我们的轻客户端。作为起点，轻客户端需要下载区块链的区块头。轻客户端不需要为它对全节点的每个请求去信任全节点。这是因为区块头包含一个名为 Merkle 树根的信息。Merkle 树根就是区块链上有账户余额和智能合约存储的所有信息的指纹。如果有任何微小的信息改变，这个指纹也会改变。假设大多数矿工都是诚实的，那么区块头和他们所包含的指纹就被认为是有效的。轻客户端可能需要从全节点请求信息，例如特定帐户的余额。轻客户端知道每个区块的指纹，就可以验证全节点给出的答案是否与其拥有的指纹匹配。这是一个强有力的工具，可以在事先不知情的情况下证明信息的真实性。

由于轻客户端需要发送多个请求来执行简单的操作，因此所需的总体网络带宽高于全节点的带宽。另一方面，所需的资源和存储量比全节点的资源和存储量低几个数量级，同时实现了非常高的安全级别。只需要大约 100MB 的存储空间和较低的计算能力，轻节点就可以在移动设备上运行！这意味着手机可以以去中心化的方式访问区块链。

因为只需要一个全节点的一小部分信息，所以一个轻节点可以更快地与区块链同步。目前，将整个以太坊主网区块链同步，轻客户端大约只需要一个小时，但节点同步超过几秒对任何应用程序来说都太多了。为轻客户端开发的解决方案可以快速与区块链顶部同步，尽管这些解决方案通常需要权衡。目前，轻客户端在其代码中内置了一个可信的区块链检查点。正因为如此，客户端只需要下载最新的区块头文件，就可以在几秒钟内实现同步。轻客户端用户信任客户端开发人员集成有效的检查点。这种折衷被认为是可以接受的，因为用户已经需要信任客户端实现的开发人员。为了以去中心化的方式快速执行同步，Parity Technologie 目前开发了一种替代解决方案，允许轻客户端以与全节点类似的方式执行扭曲同步（https://wiki.parity.io/Warp-Sync）。

未来，轻客户端会遍布各地。 — Marty McFly

轻客户端的挑战

轻客户端非常适合主流应用，例如发送一些交易和验证帐户余额。对轻客户端的主要批评是，轻客户端不能直接帮助网络。它们不验证除自己需要的信息以外的任何其他信息，也不从网络向其他对等节点提供或转播信息，它们使用来自全节点的资源，而不提供任何的回报。

与全节点相比，轻客户端提供了更好的最终用户体验，同时允许最终用户以去中心化的和安全的方式访问区块链。关键是要找到一种激励个人和机构的方式去运行全节点、服务轻节点、惩罚服务坏数据的恶意全节点。使轻客户端可持续发展的一种方法是让他们对全节点发出的每个请求执行小额支付。在不久的将来，轻客户端将在以太坊分片中扮演重要角色，让验证节点快速同步不同的分片。轻客户端还可用于报告恶意参与者（验证节点或 plasma 权限）。轻客户端对全节点的激励是一个活跃的研究领域，因为激励是生态系统稳定的关键。

有一些很有前途的想法可以让轻客户端快速同步，同时避免前面提到的折衷方案。一种想法是允许全节点提供最新的已知区块头的零知识证明（例如，zk-STARK https://eprint.iacr.org/2018/046.pdf）。然后，轻客户端可以验证它并与链的顶部同步，而无需事先知道区块链的状态。

总之，在短期内，轻客户端将成为去中心化应用程序的骨干，这对用户友好的分布式生态系统来说是一个非常好的消息。