web3北大公开课-区块链

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部分面包屑

这个视频有20小时，3倍速的话，要8小时
以太坊、比特币
hash和签名
puzzle friendly
target space
work quality quantity
proof of work
nonce
sha-256 secure hash algorithm
open account : create public and private key 

去中心化的本质是什么

一句话概括就是不依赖单点信任+分布式控制权

怎么保证共识

去中心化系统中，没有“老板”说了算，那如何保证大家认定的是真实的状态？

共识机制	英文缩写	如何达成共识	代表系统
工作量证明	PoW	算力竞争，谁先解出数学题谁记账	比特币
权益证明	PoS	押币投票，持币越多、锁定越久权重越大	以太坊（ETH2.0）
授权权益证明	DPoS	持币人投票选代表，由代表记账	EOS
拜占庭容错算法	PBFT	多数节点相互验证、投票达成一致	Tendermint, Cosmos
零知识证明 + 随机函数	VRF + ZK	用概率+密码学保证不可预测但可验证的“共识代表”	Aleo, Mina

共识机制如何保证一致性？

广播传播 + 投票机制所有节点收到信息后互相广播；通过投票或选举方式决定采用哪条链、哪条交易。
抗作恶设计作恶的成本必须远远高于收益；如 PoW 需要 51% 算力才能攻击系统，但代价巨大； PoS 惩罚作恶者（如扣除押金）。
最终性（finality）一旦交易被足够多节点确认，就“不可逆”；

比如比特币等待6个区块确认，以太坊PoS中经过检查点的区块即为最终状态。

异步的通信，共识能不能保证，怎么保证

在纯异步系统中，无法保证在所有情况下都达成共识 —— 这是“FLP 不可能定理”所证明的。但在实际系统中，可以通过一些策略 “近似异步” 来概率性地保证共识，如区块链中的 PoW 和 PoS 等。

异步的特点：乱序、延时、丢失，纯异步的系统中，无法100%确保所有人最终都能达成一致。那就变通

方法1：引入概率性比如 PoW：让大家解难题，谁先解出谁出块；

即使异步，只要区块传播得足够快，大多数节点仍能同步；

比特币通过最长链原则，最终会自然收敛到一个“主链”。

⏱方法2：引入“最终确认”机制比如以太坊 PoS 中：只当一个区块被足够多的验证者签名后，才认为它是“最终不可逆的”；

在网络恢复后最终达成共识。

方法3：多数节点投票 + 惩罚机制如 PBFT/Tendermint 使用投票+超时+多轮通信；

虽然存在延迟，但只要不是“长期网络分裂”，最终能达成共识。

在完全异步的系统中，共识理论上无法保证，但区块链通过引入概率、经济激励、最终确认等机制，在“近似异步”中达成了可接受的共识。

网络延时方面，怎么保证共识最终一致性

在存在网络延迟的环境下，系统通过“延迟容忍的共识算法 + 网络重试 + 最长链 or 多数投票原则”，逐步推进状态，最终达成一致。

区块链的结构

区块链的结构是一种按时间顺序链接的不可篡改的数据结构，可以简单理解为：

“一条按顺序排列的区块链表，每个区块都指向前一个区块，并包含一组交易数据。”

🧱 一、区块链的基本结构

区块链 = 区块1 → 区块2 → 区块3 → ... → 区块n

每个“区块”都包含以下几个核心部分：

✅ 区块结构（Block）：

字段	说明
区块头（Block Header）	包含元数据（如上一区块的哈希、时间戳等）
区块体（Block Body）	包含交易数据（交易列表）

🧩 二、区块头（Block Header）结构

字段名	含义
Prev Hash	上一个区块的哈希（确保链接）
Merkle Root	当前区块内所有交易的哈希摘要
Timestamp	区块生成的时间
Nonce	用于挖矿计算的计数器（PoW）
Difficulty	当前网络的难度值

🔗 上一个区块的哈希让区块“链接”起来，形成链结构，不能被随意修改。

🔗 三、Merkle 树（默克尔树）

交易太多无法一一对比？那就：

把所有交易哈希成一个树结构；
根节点就是整个交易集合的哈希摘要：Merkle Root；
只要一笔交易被篡改，Merkle Root 就变了，整个区块无效。

这提高了验证效率和完整性。

🔒 四、不可篡改性怎么实现？

每个区块都依赖前一个区块的哈希；
改变某一块中的数据，会导致后续所有区块的哈希都改变；
同时还要重新计算工作量证明（PoW）；
成本极高 → 篡改基本不可能。

📦 五、图示结构（逻辑关系）

+------------+      +------------+      +------------+
| 区块 1     | ---> | 区块 2     | ---> | 区块 3     |
| Hash: h1   |      | Hash: h2   |      | Hash: h3   |
| Tx: [A->B] |      | Tx: [C->D] |      | Tx: [E->F] |
+------------+      +------------+      +------------+
         ▲                ▲                   ▲
         |                |                   |
    Prev: null         Prev: h1           Prev: h2

🧠 总结一句话：

区块链是一种链式结构的数据库，每个区块通过哈希指针连接，内部使用 Merkle 树组织交易数据，从而保证了**不可篡改性、时间顺序和数据完整性 **。

是否需要我提供一段 Python 代码，来模拟区块链的数据结构与哈希逻辑？也可以画图帮助你理解。需要吗？

区块链创币的过程

区块链中“创币的过程”可以理解为：

通过共识机制产生新区块，并作为奖励创造新币（Token）发放给参与记账的节点。

这个过程又叫挖矿（Mining），或者在 PoS 等系统中称为出块（Minting / Forging）。

🪙 一、创币的本质是什么？

区块链系统需要激励节点去维护网络、打包交易、验证共识；
所以会**“从系统中创造出新的代币”**作为奖励；
这些新币没有中央银行发行，而是通过规则写入协议中，自动产出。

⛏️ 二、不同共识机制下的创币过程

🔹（1）PoW：工作量证明（如比特币）

✅ 创币过程：

节点收集交易，打包成一个新区块；
不断尝试计算一个随机数（Nonce），直到找到：
\[\text{Hash(区块头)} < \text{当前难度目标}\]
谁先算出来，谁就有权“写入新区块”；
系统给这个节点一个区块奖励（coinbase交易），这就是新币的来源！

📦 示例（比特币）：

每个新区块奖励最初是 50 BTC（现在是 3.125 BTC）；
这些币是“凭空生成”的；
奖励通过特殊交易写入区块第一笔（coinbase transaction）。

🔹（2）PoS：权益证明（如以太坊 2.0）

✅ 创币过程：

节点锁仓代币成为验证者；
系统随机选择验证者来提议新区块；
一旦验证通过，该验证者获得奖励；
新币从协议中“印出”，发放给验证者。

⚠️ 特点：

没有消耗大量算力；
奖励与押金多少、活跃度相关；
更节能，但更依赖“经济激励设计”。

🔹（3）其他共识，如 DPoS / BFT 等

创币由少数“代表节点”或“委员会”出块；
创币规则写死在协议中，系统自动发放；
比如 EOS 每年通胀 5%，分配给出块节点和治理基金。

💡 三、创币 = 系统层级的铸币机制

不需要中心发行者；
通过代码设定：如通胀率、减半周期、上限；
可控制总量（如比特币上限 2100 万枚）或允许通胀（如以太坊）。

📊 四、比特币创币交易（Coinbase Transaction）

Coinbase 是每个区块的第一笔交易，专门用于发放奖励，新币就在这笔交易中“被创造”：

Tx1:
  Input: 无（特殊格式）
  Output: 50 BTC → 挖矿者地址

这笔交易没有普通用户输入，而是系统凭空生成的币。

✅ 总结一句话：

区块链中的新币，是在共识达成后，通过协议规则自动生成并发放的，不依赖任何中央机构，保障了公平性与去中心化。

区块链防篡改的原理、过程

区块链之所以能防篡改，依靠的是密码学 + 数据结构 + 共识机制的综合设计。

下面我们系统讲清楚它的：

原理 + 过程 + 举例

🧠 一、区块链防篡改的核心原理

区块链通过以下三大机制，实现数据防篡改：

机制	作用
1. 哈希链结构	区块之间通过哈希值连接，篡改一块影响全链
2. 工作量/权益证明	添加新区块需计算/抵押，成本高
3. 分布式共识	多节点同步账本，单节点无法控制全局

🔗 二、结构层面：哈希链防篡改

每个区块包含：

本区块的数据（交易）
上一个区块的哈希值（PrevHash）

Block 1 --> Block 2 --> Block 3
         ↑          ↑
       Hash1      Hash2

✅ 如果有人篡改 Block 2 的内容：

Block 2 的哈希就会改变；
Block 3 中的 PrevHash 不再匹配；
整个链断裂，系统判定无效。

📌 结论：改一块就得改所有后续块 → 成本极高。

⛏️ 三、共识机制层面：防止伪造链接入

以比特币为例（PoW）：

篡改需要满足：

重算被篡改块及其之后所有区块的哈希；
每个区块都要重新挖矿（解数学难题）；
还要赶上并超过其他诚实节点产生的链长度。

⚠️ 算力要求：

攻击者需要 >51% 全网算力，才能长时间维持“伪造链”。

✅ 成本 = 极高计算资源 + 电费 + 可能作恶失败 → 无经济动机。

🌍 四、网络层面：多节点分布式存储

所有节点都有完整账本副本；
篡改数据只能影响本地节点；
网络共识时，其他节点会拒绝不同数据的节点。

📌 结论：任何想要篡改数据的人必须同时控制大量节点，才能影响结果。

🔐 五、数字签名防篡改交易内容

每笔交易必须经过发送者私钥签名，否则节点会拒绝接受。

一旦交易被打包进区块，就被写入区块链；
改交易内容 → 签名不合法 → 被节点拒绝。

🧩 六、过程总结

发出一笔交易 → 被签名 → 广播到网络；
被矿工打包 → 区块计算哈希 → 链接前一区块哈希；
达成共识 → 链上记录；
若试图篡改 → 后续区块哈希错 → 共识机制拒绝；
多节点对比数据 → 异常节点被踢或忽略。

✅ 总结一句话：

区块链防篡改的本质是：“篡改一块数据就必须同时篡改整个链，并骗过大多数节点”，这在技术和经济上几乎不可能做到。

广播到网络时，是1对1，还是1对多

区块链之所以能防篡改，依靠的是密码学 + 数据结构 + 共识机制的综合设计。

下面我们系统讲清楚它的：

原理 + 过程 + 举例

🧠 一、区块链防篡改的核心原理

区块链通过以下三大机制，实现数据防篡改：

机制	作用
1. 哈希链结构	区块之间通过哈希值连接，篡改一块影响全链
2. 工作量/权益证明	添加新区块需计算/抵押，成本高
3. 分布式共识	多节点同步账本，单节点无法控制全局

🔗 二、结构层面：哈希链防篡改

每个区块包含：

本区块的数据（交易）
上一个区块的哈希值（PrevHash）

Block 1 --> Block 2 --> Block 3
         ↑          ↑
       Hash1      Hash2

✅ 如果有人篡改 Block 2 的内容：

Block 2 的哈希就会改变；
Block 3 中的 PrevHash 不再匹配；
整个链断裂，系统判定无效。

📌 结论：改一块就得改所有后续块 → 成本极高。

⛏️ 三、共识机制层面：防止伪造链接入

以比特币为例（PoW）：

篡改需要满足：

重算被篡改块及其之后所有区块的哈希；
每个区块都要重新挖矿（解数学难题）；
还要赶上并超过其他诚实节点产生的链长度。

⚠️ 算力要求：

攻击者需要 >51% 全网算力，才能长时间维持“伪造链”。

✅ 成本 = 极高计算资源 + 电费 + 可能作恶失败 → 无经济动机。

🌍 四、网络层面：多节点分布式存储

所有节点都有完整账本副本；
篡改数据只能影响本地节点；
网络共识时，其他节点会拒绝不同数据的节点。

📌 结论：任何想要篡改数据的人必须同时控制大量节点，才能影响结果。

🔐 五、数字签名防篡改交易内容

每笔交易必须经过发送者私钥签名，否则节点会拒绝接受。

一旦交易被打包进区块，就被写入区块链；
改交易内容 → 签名不合法 → 被节点拒绝。

🧩 六、过程总结

发出一笔交易 → 被签名 → 广播到网络；
被矿工打包 → 区块计算哈希 → 链接前一区块哈希；
达成共识 → 链上记录；
若试图篡改 → 后续区块哈希错 → 共识机制拒绝；
多节点对比数据 → 异常节点被踢或忽略。

✅ 总结一句话：

区块链防篡改的本质是：“篡改一块数据就必须同时篡改整个链，并骗过大多数节点”，这在技术和经济上几乎不可能做到。

广播到网络时，是1对1，还是1对多

非常好，这是个很深刻的问题。

你提到了两个关键点：

区块链是前后相接的链，那怎么能1对多广播？
每个节点是不是要保存所有它见过的节点地址？

我们来系统解释：

🧱 1. 区块链是“链”，但广播网络 ≠ 区块结构

你说的没错：

区块链本身是一个按时间前后链接的结构（链），每个区块指向前一个；
但它所在的网络（节点之间）是一个“点对点（P2P）图”，而不是链结构！

✅ 区块是链结构，但网络是网状结构：

            [Node A]
           /    |    \
        [B]   [C]   [D]
        / \     \     \
     [E] [F]   [G]   [H]

每个节点可以连接多个邻居节点，互相之间可以传播消息 → 1 对多广播由网络结构实现，而不是区块结构决定。

🔁 2. 广播过程：节点只保存“邻居节点”即可，不保存“全网地址”

✅ 每个节点只维护一个本地邻居列表（peer list）

一般 8~125 个邻居（根据网络和客户端设定）；
不需要知道全网所有节点是谁，只要把消息发给邻居，邻居再继续转发即可。

这种叫“局部感知 + 全网传播”。

🧠 示例：

你是 Node A，你连接了 B、C、D 你只知道这3个邻居，不知道 E、F、G

当你广播一笔交易：

你发给 B、C、D
B 发给 E、F
C 发给 G
最终网络覆盖

🧩 3. 那消息不会一直无限传下去吗？

不会。区块链协议做了如下优化：

机制	说明
消息唯一 ID（如交易哈希）	节点收到重复的交易/区块会忽略
TTL（Time to Live）或 Hop 限制	限制传播跳数
Gossip 协议	选择性随机传播，避免爆炸式扩散

🛡️ 4. 节点间通信的安全与隐私

节点间通信通过加密、认证协议进行；
虽然每个节点知道自己的邻居，但不会公开整个网络的拓扑结构；
比如比特币、以太坊节点常通过 NAT、防火墙或匿名网络保护自身地址。

✅ 总结一句话：

区块链的“链”结构用于记录数据的前后顺序，而“1 对多广播”是通过点对点网状网络实现的，**节点只需维护一部分邻居，无需记录全网地址，也能实现全网同步。 **

是否需要我画一张广播传播 vs 区块链接的对比图？或者展示一个 P2P 节点通信代码模拟？

区块链的轻节点是什么

“轻节点（Light Node 或 Light Client）”是区块链网络中的一种不保存完整区块链数据、但仍可参与网络的节点类型。它对资源要求低，非常适合手机、浏览器、IoT 设备等低功耗环境。

✅ 一句话定义：

轻节点是指只下载区块头，不保存完整区块数据，只验证最基本信息的节点。

🧱 一、区块链节点的分类对比

类型	说明	存储	安全性	示例
全节点（Full Node）	保存完整区块链，能独立验证所有交易	所有区块、交易	✅ 最高	比特币 Core、Geth
轻节点（Light Node）	只下载区块头，通过网络请求验证交易	区块头 + 少量交易	⚠️ 中等（依赖全节点）	钱包、客户端
超轻节点（SPV 客户端）	更极简，只依赖全节点返回的证明	几 KB ~ MB	⚠️ 更低	手机钱包、浏览器插件

🧩 二、轻节点的核心特点

📦 只同步区块头（Block Header）

区块头包括时间戳、前一区块哈希、Merkle 根等；
不包含大批交易数据，体积小得多（例如比特币每个头约 80 字节）。

🔎 通过 Merkle Proof 验证交易

轻节点请求全节点发送一笔交易的“默克尔证明”（Merkle proof）；
自己用区块头中 Merkle 根进行验证，无需下载整个区块。

💬 需要信任全节点提供的证明

轻节点不能自己验证所有交易逻辑（如合约执行）；
一般用于“只读应用”或小额支付。

📶 三、典型用途

应用	场景
手机钱包	验证余额、接收支付，但不挖矿
浏览器插件	与网页交互（如 MetaMask）
IoT 区块链	节点运行在路由器、摄像头等设备中
Layer 2 链接 Layer 1	Rollup 读取主链状态，只需轻节点级别信息

🔐 四、轻节点安全吗？

对于接收支付、状态读取，通常足够安全；
但轻节点无法完全独立判断链的合法性，容易被伪造数据“钓鱼”；
若结合多源校验、随机抽查、ZKP 等技术，可增强安全性。

✅ 总结一句话：

轻节点是资源节省型区块链客户端，只存区块头，靠全节点提供的证明来验证交易，适合低功耗、高扩展场景使用。

区块链的数据结构的发展史

区块链的数据结构并非一开始就定型，而是随着性能、安全性和功能需求的增长，不断演进。下面我们按时间线，梳理区块链核心数据结构的发展历程：

📜 一、第一代：线性链式结构（比特币）

⏳ 时间：2009 年

🔧 代表项目：Bitcoin

🧱 数据结构特点：

模块	描述
区块链（BlockChain）	按时间顺序线性连接，每个区块指向前一区块哈希
UTXO 模型	所有交易基于“未花费交易输出”模型
Merkle 树	用于压缩交易集合，提供高效验证路径

✅ 优点：

结构简单，安全性强
高度去中心化

❌ 局限：

无状态、不可扩展
每秒交易数极低（约7 TPS）

🧪 二、第二代：账户模型与状态树（以太坊）

⏳ 时间：2015 年

🔧 代表项目：Ethereum

🧱 数据结构升级：

模块	描述
Account-based 模型	用“账户余额”代替 UTXO，便于智能合约
Patricia Merkle Trie	一种前缀树，用于保存账户和合约的状态
World State	记录整个链上状态（合约变量、余额等）

✅ 优点：

更易表达“状态”（如合约存储）
支持图灵完备合约逻辑

❌ 局限：

状态树复杂、同步困难
状态膨胀严重，节点压力大

🕸️ 三、第三代：图结构（DAG）与分片尝试

⏳ 时间：2016 年后

🔧 代表项目：IOTA、Nano、Avalanche、以太坊2.0

🧱 数据结构新方向：

🌟 DAG（有向无环图）：

没有“区块”概念，交易直接连接；
交易之间引用其他交易（例如 IOTA Tangle）；
高并发、低延迟、无矿工。

🌐 状态分片结构：

以太坊2.0 的“信标链 + 分片链”架构；
每条分片链维护自己的状态树，通过信标链协调；
状态跨链时需要 Merkle + ZK 证明。

✅ 优点：

并发处理能力更强
提升 TPS，适合大规模应用

❌ 局限：

安全性设计更复杂
跨分片/跨图通信仍是技术难点

🧠 四、现代结构：ZK Rollup & 模块化架构（2020s）

🔧 代表项目：zkSync、StarkNet、Celestia、Near、EigenLayer

🔬 数据结构创新：

技术	描述
ZK-Rollup	用 ZK-SNARK/STARK 证明大量交易的正确性，只把状态 root 提交到主链
可验证数据可用性（Data Availability Sampling）	模块化区块链中保证轻节点可验证数据完整性
Layered State Tree	Layer1 提交压缩状态，Layer2 扩展细节状态（状态合成结构）

📊 总结：区块链数据结构演进图

[2009] 区块链 + UTXO + Merkle 树（比特币）
   ↓
[2015] 账户模型 + 状态树（以太坊）
   ↓
[2016+] DAG / 分片 / 状态跨链（IOTA, ETH2.0）
   ↓
[2020+] ZK压缩证明 + 模块化状态层（zkRollup, Celestia）

✅ 总结一句话：

区块链数据结构从“简单线性链”发展为“支持状态表达、可扩展、跨链跨层通信”的多维结构，核心目标始终是：**保证安全前提下，提升效率与灵活性。 **

区块链如何证明一个新的区块不存在

区块链的全节点一直在线，那这个全节点是不是没有去中心化

这是一个非常好的问题，很多人第一次接触区块链时都会产生这样的疑惑：

区块链全节点要一直在线、保存完整数据，看起来好像很“中心化”？那是不是就不“去中心化”了？

答案是：

✅ 一句话回答：

全节点本身不是“中心”，而是“共识中的一个平等参与者”。所以：全节点存在 ≠ 中心化；只有当只有极少数全节点、并被特定组织控制时，才构成中心化风险。

🧠 深入解析：

📌 一、什么是“去中心化”？

“去中心化”并不意味着没有服务器或没有节点，而是：

特征	含义
✅ 自主运行	每个人都能运行全节点，不依赖任何特定机构
✅ 权力分散	没有任何单点控制整个网络（如一个服务器说了算）
✅ 数据公开可验证	每个节点能独立验证所有交易和区块的合法性

🧩 二、全节点是去中心化的基础单位

区块链要去中心化，就需要有尽可能多的“平等的全节点”参与。

全节点下载、验证和广播区块，维持网络安全；
谁都可以下载开源客户端，搭建自己的全节点；
节点之间是对等关系，没有“主-从”结构。

所以即使它要一直在线，也依然是去中心化的一部分，而不是中心。

🧱 三、那什么时候才算“中心化”了？

去中心化程度与下面这些因素有关：

中心化风险	描述
❌ 节点太少	比如只有3个全节点，容易串通或攻击
❌ 节点运行成本太高	比如硬盘要求几 TB，普通人无法参与
❌ 节点软件被大公司垄断	比如只能用某公司的客户端
❌ 出块或投票权集中	比如只有几个矿池或验证者控制大多数区块

🌐 四、为保持去中心化，主流区块链的做法：

项目	做法
比特币	节点代码开源，低要求，全球数万个全节点
以太坊	设有轻节点、状态快照、Stateless 研究，减轻负担
Celestia、EigenLayer	模块化区块链设计，把验证和数据分发分开，便于多样化参与

✅ 总结一句话：

区块链全节点虽然需要在线、存储完整数据，但它本身是去中心化网络的组成单位，不是中心。真正的“去中心化”靠的是：任何人都能成为全节点，且节点之间地位平等、不依赖中央机构。

区块链发生了交易后，怎么通知每个用户，有用户离线了怎么办，是不是用类似版本号的方式，离线用户更改信息前，要先同步最新的版本

你这个问题非常关键，涉及到去中心化网络中消息同步和状态一致性的机制。我们一步步来解释：

✅ 一句话总结：

区块链网络并不会主动通知每个用户发生了交易，而是通过区块广播 + 用户自己同步的方式来保持信息更新；如果用户离线，回来后必须先同步“最新链状态”，才能发起新的交易，确实就像“同步版本号”。

🧠 一、交易发生后，系统如何“通知”？

❗并不会逐个通知用户

区块链是被动同步模型，不是主动推送。不会像微信、邮箱那样向每个用户发送更新信息。

✅ 实际做法：

机制	说明
区块广播（Block Broadcast）	每个新区块被广播到全网，节点收到后验证并写入本地链
用户客户端本地同步	用户使用的钱包或节点客户端，自动连接网络同步区块
查询式获取	用户上线后，通过 RPC/区块浏览器查询自己地址的状态

🔌 二、那用户离线期间发生交易怎么办？

用户可以离线，但这时他：

无法验证链上的最新状态；
也无法安全发起交易（因为不知道自己的余额是否有变化）；
等他再次上线时，会通过“同步区块链”来恢复状态。

🕓 三、上线后如何同步？

就像你说的，很像“同步版本号”，只不过：

区块高度就像版本号；
同步 = 把本地区块链状态更新到“最新高度”；
同步过程中会下载并验证新的区块头、交易、状态更新。

📌 举例：

你上次在线时区块高度：1200
现在最新高度：1250
你上线后 → 客户端下载1201~1250所有新区块 → 同步完成

只有完成这个过程，客户端才知道链的真实状态、账户余额、合约变量等。

🔒 四、为什么必须先同步才能操作？

为了防止双花、状态冲突、合约异常，系统要求：

用户在发出任何交易之前，必须先知道“链上的当前状态”。

所以如果你离线几小时甚至几天，再上线操作前：

必须先同步；
否则你提交的交易可能因为nonce错误、余额不足、状态不一致被拒绝。

📦 五、钱包/节点软件如何处理？

客户端类型	行为
钱包（如 MetaMask）	自动连接节点，同步状态后才允许交易
全节点（如 Bitcoin Core）	本地存储全链状态，上线后增量同步
轻节点	同步区块头 + 查询必要信息（如余额、合约状态）

✅ 总结一句话：

区块链是一个广播型、被动同步的系统，不会主动通知用户交易变化；离线用户需要在上线时主动同步到最新区块高度 ，才能继续参与操作，这就像“同步版本号”。

web3北大公开课-区块链

去中心化的本质是什么

怎么保证共识

异步的通信，共识能不能保证，怎么保证

网络延时方面，怎么保证共识最终一致性

区块链的结构

🧱 一、区块链的基本结构

✅ 区块结构（Block）：

🧩 二、区块头（Block Header）结构

🔗 三、Merkle 树（默克尔树）

🔒 四、不可篡改性怎么实现？

📦 五、图示结构（逻辑关系）

🧠 总结一句话：

区块链创币的过程

🪙 一、创币的本质是什么？

⛏️ 二、不同共识机制下的创币过程

🔹（1）PoW：工作量证明（如比特币）

✅ 创币过程：

📦 示例（比特币）：

🔹（2）PoS：权益证明（如以太坊 2.0）

✅ 创币过程：

⚠️ 特点：

🔹（3）其他共识，如 DPoS / BFT 等

💡 三、创币 = 系统层级的铸币机制

📊 四、比特币创币交易（Coinbase Transaction）

✅ 总结一句话：

区块链防篡改的原理、过程

🧠 一、区块链防篡改的核心原理

🔗 二、结构层面：哈希链防篡改

✅ 如果有人篡改 Block 2 的内容：

⛏️ 三、共识机制层面：防止伪造链接入

篡改需要满足：

⚠️ 算力要求：

🌍 四、网络层面：多节点分布式存储

🔐 五、数字签名防篡改交易内容

🧩 六、过程总结

✅ 总结一句话：

广播到网络时，是1对1，还是1对多

🧠 一、区块链防篡改的核心原理

🔗 二、结构层面：哈希链防篡改

✅ 如果有人篡改 Block 2 的内容：

⛏️ 三、共识机制层面：防止伪造链接入

篡改需要满足：

⚠️ 算力要求：

🌍 四、网络层面：多节点分布式存储

🔐 五、数字签名防篡改交易内容

🧩 六、过程总结

✅ 总结一句话：

广播到网络时，是1对1，还是1对多

🧱 1. 区块链是“链”，但广播网络 ≠ 区块结构

✅ 区块是链结构，但网络是网状结构：

🔁 2. 广播过程：节点只保存“邻居节点”即可，不保存“全网地址”

✅ 每个节点只维护一个本地邻居列表（peer list）

🧠 示例：

🧩 3. 那消息不会一直无限传下去吗？

🛡️ 4. 节点间通信的安全与隐私

✅ 总结一句话：

区块链的轻节点是什么

✅ 一句话定义：

🧱 一、区块链节点的分类对比

🧩 二、轻节点的核心特点

📦 只同步 区块头（Block Header）

🔎 通过 Merkle Proof 验证交易

💬 需要信任全节点提供的证明

📶 三、典型用途

🔐 四、轻节点安全吗？

✅ 总结一句话：

区块链的数据结构的发展史

📜 一、第一代：线性链式结构（比特币）

⏳ 时间：2009 年

🔧 代表项目：Bitcoin

🧱 数据结构特点：

✅ 优点：

❌ 局限：

🧪 二、第二代：账户模型与状态树（以太坊）

⏳ 时间：2015 年

🔧 代表项目：Ethereum

🧱 数据结构升级：

✅ 优点：

❌ 局限：

📦 只同步区块头（Block Header）