# Web3入门知识整理 By [Freya](https://paragraph.com/@freya-2) · 2025-07-20 --- Web3的一些重要概念 ----------- **Web3**：通常指基于区块链和加密货币的去中心化互联网，强调用户对数据、身份和资产的掌控。 **Web3.0**：**能读能写能拥有**，去中心化，用户拥有数据，AI+区块链驱动智能互联网，语义网+人工智能。 Web 3.0 与 Web3 概念上稍有区别，Web 3.0 强调互联网演进代际，Web3 表示使用区块链技术栈创建的应用。 **比特币**（Bitcoin，缩写BTC或XBT，符号₿）是一种去中心化加密货币类型的数字货币，使用点对点网络、共识主动性和开源代码，并以区块链作为底层技术。它允许全球范围内的交易，但并非官方货币，也不依赖于银行或清算机构的运作。 通常，首字母大写的“Bitcoin”是指其所使用的比特币技术与网络，而首字 母小写的“bitcoin”才是指加密货币本身。 **区块链**是借由密码学与共识机制等技术建立与存储庞大交易资料链的点对点网络系统。 **区块（Block）**：存储交易数据的基本单元，按时间顺序生成。 * **链（Chain）**：每个区块包含前一个区块的哈希值，形成不可逆的链条。 * **去中心化**：数据由全网节点共同维护，无需第三方机构（如银行、政府）。 **加密货币**（英语：Cryptocurrency，又译密码学货币、密码货币）是一种使用密码学原理来确保交易安全及控制交易单位创造的交易介质。 **公开账本**是比特币全网公开的、按时间顺序排列的所有交易记录（区块链）。像是一本**永久保存的银行流水簿**，记录了从创世区块至今的所有转账记录。 **钱包**：在日常使用过程中，比特币通常是借助钱包软件来完成交易的，钱包可以显示你的比特币 “余额“，并且管理私钥（生成、存储、签名、保护）的工具。 **共识机制**（Consensus Mechanism）是分布式系统（如区块链）中，多个节点就某一状态或数据达成一致的核心算法（类似游戏规则+玩家投票）。 **智能合约**是运行在区块链上的**自动化程序**，能够在满足预设条件时**自动执行**交易或协议，无需中间人（如银行、律师）。 智能合约是区块链上可执行的代码——可以记录信息 + 运行程序等。 **以太坊**是首个支持**智能合约**的区块链平台，被称为“**世界计算机**”，其原生代币为**ETH**（以太币）。它不仅是一种加密货币，更是**DeFi、NFT、DAO**等Web3生态的基础设施。 **NFT**：**非同质化代币**（英语：Non-Fungible Token，简称：**NFT**），是一种众筹扶持项目方的方式，也是区块链数位账本）上的一种数据单位，每个代币可以代表一个独特的数字资料，作为虚拟商品所有权的电子认证或证书。 一、比特币简述 ------- ### （一）、比特币诞生 * **2008年10月31日:** 中本聪在密码学邮件列表中发布了比特币白皮书，题为《比特币：一种点对点电子现金系统》。 * **2009年1月3日:** 比特币网络正式启动，第一个区块（创世区块）被开采，标志着比特币的正式诞生。 * **2010年:** 程序员Laszlo Hanyecz用1万个比特币购买了两个披萨，这是比特币在现实世界中的首次交易，被称为“比特币披萨节”。 ### （二）、如何获得比特币？ 为了去中心化的愿景，中本聪在区块链上搞了一个公开账本，链上的人都可以看到比特币的交易记录。区块链是一个区块一个区块前后链接起来的，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（通常用默克尔树 Merkle tree算法计算的散列值表示），这样的设计使得区块内容具有难以篡改的特性。 哪个区块将会成为下一个写入的区块呢？谁会获得记账权、挖到矿呢？ 挖到矿，找到nonce的人就允许铸币交易，也就是可以发布一定数量的比特币。比特币总共有2100万枚， 每4年挖矿奖励减少一半，当前（\*2025年7月18日）区块奖励为 **3.125 BTC** 。 截止到**2025年7月18日**，比特币的剩余未挖出数量约为 **1,176,157枚**。，因为比特币越来越值钱，所以促使很多人去挖矿。1比特币最高值69,044.77美元，换算成人民币几十万啊！虽然暴跌也值15,500.00美元。 这就体现了比特币的特点之一，币值不稳定，涨幅大！ 现在也推出了稳定币，是由某些政府企业发行的1:1锚定法币（如美元）的**中心化虚拟货币**。虽然违背了去中心化的愿景，但是使用了web3的部分技术，也算是推动了web3行业的发展，并体现了技术演进的**多样性**。行业允许多样性才会更繁荣，走得更长远。 未知有时候也挺迷人的，未知代表着更多的可能性。 各国政府和企业有时候也不知道未来的走向，但web3是大势所趋，只有紧跟潮流，力求走在时代的前沿。走一步看一步，就跟普通人的人生一样。 比特币预计在2140年左右全部挖完，但是在此之前会保持每10分钟产生一个新的区块，并据此不断调整挖矿难度。 比特币认同的人多，用得人多，在区块链上交易得越多，就越值钱。这就产生了第二个奖励——手续费（交易小费），以后没矿挖了，矿工的收益可能来源于此。 二、共识机制 ------ 由于区块链是一个分布式网络，网络中的节点都是独立运行，哪个节点写入下一个区块？怎么写？不知道。这就需要一个共识机制，类似于游戏规则+玩家投票，需要大家一致认同、维护某个规则，这个游戏才玩得起来。游戏中公告可能即时生效，但比特币需要**6个区块确认**（约1小时）才视为绝对安全（防止链重组）。 ### （一）、工作量证明（POW) 现在常用的有两种共识机制，一个是工作量证明（POW)，要求节点进行大量的计算来证明其贡献，首先解决计算问题的节点获得报酬，这个过程也称为“挖矿”。比特币用的就是这个。缺点是需要消耗大量计算能力和电能，不太环保。 矿工得到前一个区块的哈希值之后，就可以开始挖下一个区块。创建一个新区块的过程差不多是这样的： 矿工从从交易池中找出最优的一组交易（在一个区块限制下，手续费收益最大），给这组交易创建merkle树， 然后不断的执行暴力哈希运算，以求解出满足一下 Hash 目标值的nonce值： SHA256(SHA256(version + prev_hash + merkle_root + ntime + nbits + nonce )) < HASH 目标值 version: block的版本。 prev\_hash: 上一个block的hash值。 merkle\_root: 需要写入的交易记录的hash树的值 。 ntime: 更新时间。 nbits: 当前难度。 这里有一个示例图： ![](https://storage.googleapis.com/papyrus_images/0988f33c427350a83b9dcb272da0686fa7c766a6e93d8d95d22aaad7c1af7399.png) ### （二）、权益证明（POS) 另一个是权益证明（POS)，权益通常是通过质押数字货币计算而来。同样需要计算哈希值，当拥有的权益越多，满足Hash目标的机会越大，获得记账权的机会越大。如果节点有恶意行为，其抵押品可以被罚没（Slashing）。 如以太坊 (ETH）。 ### （三）、其他证明 另外还有权威证明(POA)， Solona 链使用历史证明 POH （Proof of History）与 POS 的结合，Filecoin 的存储证明（复制证明 + 时空证明）等等。 各种共识机制没有绝的好与坏，更多的是 “不可能三角” 的权衡。 #### 1、区块链不可能三角 不可能三角是去中心化（Decentralization）、可扩展性（Scalability）、安全性（Security），三者不可兼得，三者只能得其二。 去中**心化**：指的是节点的去中心化程度，节点越多越分散越去中心化 。 **可扩展性**：指的是区块链的处理交易性能，每秒可处理交易越多越具备可扩展性 。 **安全性**：指的是整个区块链网络的安全，攻击成本越高越安全。 ![](https://storage.googleapis.com/papyrus_images/f85b737dcffa62dd40ca712117da67984c2fb666f6c1fb74665e7fa636726a31.png) 三、区块链分叉 ------- ### （一）、硬分叉 有时候游戏某些地方进行了修改和升级，需要版本更新。区块链也是，如扩容或修改源代码等，每个人想法不一样，旧版本和新版本各有所好。因为区块链是分布式系统，每次升级，需要所有的节点客户端软件共同升级。有些矿工不同意，就会出现区块链的硬分叉，分裂成两条链，升级后的新节点构建新区块，没升级的就按以前的方式玩。 ### （二）、软分叉 还有一种更温和的区块链升级方式——软分叉，如将比特币容量从1M缩小为500K，不会分裂为两条链，旧版本节点仍能接受新规则产生的区块，只要半数以上算力的节点更新了协议，那么这个系统中就不会出现永久性的分叉（可能会有临时性的分叉)。 四、智能合约与以太坊 ---------- 随着技术的发展，人们不满足于在链上只进行转账交易，发展出了在区块链上写代码，在链上记录信息和运行程序，这个去中心化运行在区块链上的**自动化程序\*\*\*\*就是智能合约**。 第一个支持**智能合约**的区块链平台就是以太坊。 我们现在web2世界里的公众号、小红书、B站、淘宝等程序，是可读可写的，可以搜索资讯，也可以发布信息，但是数据都是属于软件程序所有，我们发布的作品随时可能下架404、账号可能被封；搜索过、记录过的信息可能会被作为个性化广告推荐，很难讲隐私自主。随便打开一个应用，唰唰唰地被带到淘宝闪购了，这种强制看广告的感觉真不爽。 但是区块链+智能合约的技术，不仅可以重构网络世界，以及我们现实生活当中的很多事情都可以重构，我们可以将现有的产品创造出一个去中心化的版本，把数据内容的归属权全都归于用户自己所有。理想国的美好设想！ 五、比特币的账户 -------- 比喻说比特币的账户，是由本地的一对公私钥对（public key ，private key）组成的，比特币不要求用真名，公钥的地址就相当于名字，可以公开，但谨慎起见，即使是公钥也最好不要泄露。 私钥是由一个密码学安全随机生成的256位数字（32字节）。私钥就相当于密码，私钥不管是自己保存，还是放在钱包或交易所里。一旦丢失，比特币就永远无法交易、无法取出来了。已经有几百万的比特币因为忘了私钥、没有掌握比特币技术、钱包交易所倒闭等各种原因导致私钥丢失而无法使用了。 ### （一）、密码学原理 #### 1、**密码学哈希函数（Cryptographic Hash Function）的三大特性优化解析**： ##### **（1). Collision Resistance（抗碰撞性）** 难以找到两个不同的输入产生相同的哈希值，即：很难找到 X≠Y，使得 H(X)=H(Y)很难找到 X=Y，使得 H(X)=H(Y) **区块链防篡改**：每个区块的哈希包含前一个区块的哈希，修改任意数据会导致后续所有哈希失效。 ##### **(2). Hiding（隐秘性）** hash函数的计算是单向的，_哈希值不泄露原始输入信息_\*，X可以算出H(X)，但是H(X)无法反推出X，H（X)没有泄露X的信息 。 **比特币地址生成**：公钥哈希（`H(PK)`）隐藏公钥，保护隐私。 ##### (**3). Puzzle Friendliness（谜题友好性）** 事先不知道哪个hash值能得出想要的结果。 给定目标 Y，很难找到 X 使得 H(X)=Y **确保挖矿（PoW）公平性：** 矿工必须投入算力暴力搜索，无法走捷径。 这跟现实中的银行账户不同，银行是中心化的机构，我们的账户信息以及存款交易明细都有记录，取款密码丢了忘了，还可以拿着身份证银行卡去柜台重置密码。 去中心化使得用户有了更多的自主权，但自己也要承担一定的风险。 私钥一定要牢记，妥善保管，可以写在纸上，将纸放进密码箱中。私钥可以推出公钥，公钥丢了也没关系，公钥可以由通过椭圆曲线加密算法（ECDSA）从私钥处生成。 #### 2、**私钥 → 公钥 → 比特币地址** 私钥通过椭圆曲线加密（ECDSA，secp256k1曲线）生成公钥，再转换为比特币地址。 ![](https://storage.googleapis.com/papyrus_images/a6c0a341fdbf07291fdccf5816d504c261a5d1b87dff94427558d1beb9ac1ebb.png) 比特币使用的是非对称加密（asymmetric encryption algotiyhm)：加密用公钥（可公开），解密用私钥（保存在本地）。签名用的是私钥，验证签名用的是公钥（需要有好的随机源)。 但是比特币的匿名性没有我们想象中的那么好，做非法的事情会与现实世界发生交易，违法最后还是会被罚。去中心化是我们的美化愿景，但是绝对的去中心化应该不存在。 ### （二）、UTXO 比特币使用UTXO----未花费的交易输出”（UTXO： Unspent Transaction Output)，一个 UTXO代表一张可以使用的比特币，类似于现在各种不同币值的纸钞，100/50/20/10/5/1元不等，之前提到的第二种奖励交易小费Fee就是UTXO 总输入和 UTXO总输出之间的差值，交易后找零的钱。 钱包就是所有由用户私钥控制的UTXO余额之和。 ### （三）、[那么一笔交易最终是如何进入区块链的 ？](https://decert.me/tutorial/blockchain-basic/how_bitcoin_work/) ###### 1\. 发起交易及交易签名 ###### 2\. 节点验证交易有效性 ###### 3\. 使用工作量证明挖掘新区块 六、区块链分类 ------- 由币的交易而衍生出交易所币安 Coinbase、衍生出不同链种 按照开放程度，区块链分为三类：公链、私链、联盟链。 ### （一）、公链（public blockchain） 公链的去中心化程度高，是一种公开、透明的区块链，区块链上的信息对任何人都可见，任何人都可以在链上发起交易，任何人都可以按共识接入区块链。 ### （二）、私链（private blockchain） 私链是一种不公开、只有被授权的节点才可以参与并查看数据的私有区块链，也称为许可链（permissioned blockchain）。 私有链通常用于组织内部，链的读写权限掌握在某个组织手里，私链是中心化的区块链，由于省去了共识的过程，可以具备很快的交易速度及交易“0”成本。 ### （三）、联盟链（consortium blockchain） 联盟链由多个组织共同拥有，由联盟内成员节点共同维护，节点通过授权后才能加入联盟网络。 联盟链十分适合应用于在行业内多个企业、或企业的上下游一起使用。 七、区块链分层 ------- 由于比特币一个区块只有1M的容量，导致交易数量少、速度慢。开发人员便使用区块链分层的方式对区块链网络进行扩容。 一个广泛被采用的方案是把一些计算放到链下进行（即链上叠加一层），链上只进行计算的校验和存储。 ![](https://storage.googleapis.com/papyrus_images/e386337c0b0c37799ef096cb1e7d5324a548cdb6d1bf52d24584edeef237a349.png) ### （一）、Layer0 多数人认为第0层是 **加密数据连接层及其硬件**。 ### （二）、Layer1 第 1 层是我们常说的区块链，如比特币、以太坊、BSC 、Solana 等。 我们可以在此基础再添加其他的协议，如MAKER DAO 稳定币协议、加密朋克 NFT 及 Uniswap DEX 协议等。 随着应用增长，Layer1又不够用了，增加区块链网络自身处理能力，常见有两种方法，一个是扩大区块大小，另一个是以太坊在尝试的分片（Sharding）扩容方案，将区块链数据分成不同的组（分片），每个分片负责网络活动中的不同交易子集。 ### （三）、Layer2（二层网络） Layer2 是一个独立的区块链。主要是为Layer1扩容而服务的，执行Layer1 的交易，定期与Layer1通信，并批量向其提交。 #### Layer2扩容方案： ##### 1、**闪电网络（Lightning Network）** 闪电网络是为小额支付场景进行优化。 支付的双方在链下建立一个"通道"，双方可以在这个“通道”多次进行支付交易，在需要结算时，关闭通道即可。 ##### 2、Rollup 目前分为两种类型：**Optimistic Rollup（乐观 Rollup）和 ZK Rollup（零知识证明 Rollup）**，他们的主要区别是如何将交易数据发布到第一层。 Optimistic Rollup 是**乐观假设**从 Layer2 上执行的交易都是可信的，并批量提交到以太坊上，乐观 Rollup设置有一个挑战期（通常为一周左右），任何人发起挑战来验证交易的真实性，若挑战成功，原有交易被拒绝，并惩罚Layer2出块人。 而 ZK Rollup 则是通过生成一个零知识证明来证明所有交易的有效性，相比Optimistic Rollup没有乐观假设，且有更高的数据压缩率，但为通用的计算生成零知识证明是一个难点，开发难度很大。 ##### 3、侧链及其他 **Layer2继承以太坊主网络的安全性，而侧链依赖于自己的安全性**。一个流行的侧链是Polygon ，他使用自己的PoS共识，有自己的验证者。但是 Polygon 会定期把交易的状态提交到以太坊。 ![](https://storage.googleapis.com/papyrus_images/40699c50932bc0dde3a50233acb647c4889f8d2082d7caf4a1620ce72a4450db.png) ### （四）、Layer 3 Layer3（第 3 层）目前行业还没有一致认可的定义，有人对其愿景可能就是自定义以及弱扩展的一些功能。 八、区块链应用场景 --------- 人工智能提高生产率，区块链重塑生产关系。 ### （一）、金融服务 涉及货币、证券、债券、保险、抵押等诸多行业，不过总结来说处理的是各种交易，这是区块链最擅长的领域。 比特币确实非常靠近钱，这也促成了它容易搞钱的性质，我觉得比特币还是很有前景的。 #### 1、跨境支付/结算 如稳定币（Token），涵括了加密货币与发币的特性，非常适合在跨境支付与结算。 多国政府也在积极推动使用区块链技术进行跨境交易，这对反美元霸权有一定的积极作用。 #### 2、资产数字化/代币化 Token （代币/通证），它是一个智能合约的标准（ ERC20），可以使用这个标准来定义几乎任何可以用数字表达的东西，如公司的股份、股息、房产、货币、一盎司黄金、积分、权益、门票。 可以**获得更大的流动性**、可实现对**资产所有权拆分**。 #### 3、DeFi DeFi，Decentralized Finance（去中心化金融）的缩写， 利用区块链智能合约在链上完成资产兑换、借贷、杠杆、期货等交易。 不同的金融协议衍生品可以组合在一起交易，从而实现如：无抵押借款、无风险套利。 #### 4、其他金融服务 金融服务领域可以广泛使用区块链技术，还有其他的场景，如：供应链金融，众筹融资、预付款等。 ### （二）、DAO 组织 DAO全称是Decentralized Autonomous Organization，即去中心化自治组织，DAO是一种将组织的管理和运行规则以智能合约代码的形式编码在区块链上，DAO的决策基于组织成员持有的代币进行投票进行，投票通过的提案自动执行。 DAO 有望打破传统的公司制架构，颠覆多种商业模式。 ### （三）、数字存证/防伪 区块链可以通过哈希时间戳证明某个文件或者数字内容在特定时间的存在，加之其公开、不可篡改、可溯源等特性。 可以应用于产权、版权等所有权的管理和追踪，以及身份证明，司法鉴证，防伪溯源等相关领域。 ### （四）、NFT/数字艺术品 NFT（Non Fungible Token）非同质化代币，与 Token 一样也是智能合约的标准，Token 用来表达相同的东西不同，NFT 用来表达具有独特特性的东西（两个东西不能互换）。 例如：可以用 NFT 表示有编号的彩票、收藏品、音乐、域名、指纹、座位编号、武器等。 推特第一条推文之前被炒到拍了290万美金，后来市场价就跌到了几千美金。 ### （五）、游戏 2017年11月，基于 NFT 的以太猫（CryptoKitties）游戏在以太坊上线。用户可以通过以太币购买虚拟的以太猫，然后繁育下一代，同时也可以出售自己拥有的以太猫。 还有无聊猿，好多明星去买了一只属于自己的猴子。 北京大学的肖臻老师说：”知识改变命运，但对知识的一知半解有可能会使你的命运变得更差”。hh~ 学习还是不能不求甚解、囫囵吞枣，尤其是学技术，就得吃透弄懂。因此我查阅了很多资料，终于搞出了这篇文章，欢迎大家一起交流，学习！ 两年前就听说了Web3, 加了一个Web3的群，但是近一年没啥动静，也是因为web3的门槛有点高，总之没有深入探究。 现在刚从一个糟糕的职场中走出来，对求职很抗拒，突然望向了web3，对工作又燃起了一丝期待和希望！世界不会都是这么糟糕吧~ 不会一直糟糕下去的吧。 现在对web3挺感兴趣，人如果能一直做感兴趣的事情或者总能找到感兴趣的事情，也挺幸运的吧！ ###### 参考的视频及其文档： [![]({{DOMAIN}}/editor/youtube/play.png)](https://www.youtube.com/watch?v=YdWP-wJh9jA) [北京大学肖臻老师《区块链技术与应用》公开课](https://www.bilibili.com/video/BV1Vt411X7JF/?spm_id_from=333.788.top_right_bar_window_custom_collection.content.click&vd_source=f018ac78a7646207d9a0bbd45bf3d257) [开发者如何进入 Web3 - 入门必看【2024】](https://learnblockchain.cn/article/9257) --- *Originally published on [Freya](https://paragraph.com/@freya-2/web3)*