如何快速入門區(qū)塊鏈（實(shí)用型學(xué)習(xí)框架）

隨著新一波的區(qū)塊鏈熱潮，許多同學(xué)懷著巨大的熱情進(jìn)入了這個(gè)領(lǐng)域，同時(shí)也會(huì)遇到不少疑惑，區(qū)塊鏈開發(fā)需要哪些知識(shí)？怎么學(xué)習(xí)？從哪里學(xué)習(xí)？遇到問題怎么辦？本文將試圖給區(qū)塊鏈領(lǐng)域新人一個(gè)快速實(shí)用的指引。

一、基本 IT 技能

區(qū)塊鏈堪稱“黑科技”，本身具有大量的技術(shù)元素，有志于從技術(shù)角度切入?yún)^(qū)塊鏈的人，應(yīng)該具備或掌握基本的 IT 技能，達(dá)到至少是常規(guī)級(jí)別“程序員”或“系統(tǒng)管理員”的技能水平。

首先需要熟練的 Linux 操作系統(tǒng)知識(shí)

大多數(shù)區(qū)塊鏈系統(tǒng)是可以跑在 Linux 上的，包括 CentOS 和 Ubuntu 等，你至少要會(huì)一些基本的 Linux 操作指令，比如 ls 查看目錄、ps 或 top 查看進(jìn)程、find 查找文件、netstat 查看網(wǎng)絡(luò)、ulimit 檢查系統(tǒng)參數(shù)限制、df/du 查看磁盤空間、用 apt/yum 安裝軟件等等，如果這些基本命令都不掌握，在 Linux 上操作肯定是舉步維艱的。

這方面的書和資料都很多，相信一星期就能上手。另外，善于 Linux 的 man 指令，可以獲得每個(gè)命令的詳細(xì)幫助。如果學(xué)會(huì)寫 shell 腳本，那更如虎添翼，可以把大量的繁瑣操作給自動(dòng)化了。

要有清晰的網(wǎng)絡(luò)概念

區(qū)塊鏈本來是分布式系統(tǒng)，節(jié)點(diǎn)之間一定是通過網(wǎng)絡(luò)相連的，只是跑起來的話，不需要多高深的網(wǎng)絡(luò)知識(shí)，只需要了解什么是 TCP/IP;公網(wǎng)、內(nèi)網(wǎng)、本地地址的區(qū)別;端口如何配置;節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)、SDK 和節(jié)點(diǎn)之間的互聯(lián)是否會(huì)被防火墻和網(wǎng)絡(luò)策略擋住;采用 ifconfig、telnet、ping、netstat 等命令檢查網(wǎng)絡(luò)信息和進(jìn)行探測(cè)、定位網(wǎng)絡(luò)問題。一般來說，Linux 書籍也都會(huì)介紹這部分內(nèi)容。

區(qū)塊鏈周邊的支持，如瀏覽器、中間件、業(yè)務(wù)應(yīng)用，會(huì)依賴一些第三方基礎(chǔ)軟件，如 MySQL/MariaDB 數(shù)據(jù)庫、Nginx 服務(wù)、Tomcat 服務(wù)等，至少懂得怎么去安裝指定版本的軟件，掌握修改這些軟件的配置文件并使之生效的基本操作，了解各款軟件的密碼、權(quán)限配置和網(wǎng)絡(luò)安全策略，以保護(hù)自身安全。

如果是基于云、Docker 或者 k8s 等容器環(huán)境構(gòu)建，需要了解使用的服務(wù)商或容器的功能、性能、配置方式，包括對(duì)資源的分配：CPU、內(nèi)存、帶寬、存儲(chǔ)等，以及安全和權(quán)限的配置、網(wǎng)絡(luò)策略配置、運(yùn)維方式，達(dá)到輕松分發(fā)構(gòu)建的同時(shí)，還能保持其穩(wěn)定性和可用性。

各種云服務(wù)商和容器解決方案都有周全的文檔和客服服務(wù)渠道，可以幫助用戶順暢地使用。

到編程語言階段，可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)路徑，選擇不同的語言

如果是使用 Java 語言，那就應(yīng)該熟練掌握 Eclipse、IntelliJ IDEA 等集成 IDE，熟悉 Gradle 為主的工程管理軟件，熟悉 Spring、Springboot 等 Java 的基礎(chǔ)開發(fā)組件，熟悉在 IDE 或命令行下對(duì)資源路徑如 ApplicationContext 等路徑的定義，或許還有 myBaTIs 等流行的組件，這些都可以在 Java 相關(guān)的社區(qū)和網(wǎng)站找到資料和書籍。

在熟練使用 Java 語言的情況下，采用 Java SDK 接入到區(qū)塊鏈，跑起一個(gè)演示示例，將是非常輕松寫意的事情。

如果是采用其他語言，我們也提供了 Python、Node.js、Golang 等語言的區(qū)塊鏈 SDK。

不同的語言，其安裝包有不同的穩(wěn)定版本，會(huì)采用不同的環(huán)境和依賴安裝配置方法，會(huì)有不同的 IDE 和調(diào)試方法，就不在本文一一羅列，相信學(xué)習(xí)和使用語言這件事本身，于程序員已經(jīng)是最基本的技能了。

最后，作為在開源世界里沖浪的玩家，“全球最大同性交友網(wǎng)站”——GitHub 一定是要上的了

注冊(cè) GitHub 賬號(hào)，掌握 Git 版本管理工具的基本操作，克隆和拉取開源軟件代碼，提交議題，提交自己的修改，給開源項(xiàng)目提交拉取請(qǐng)求，再順手點(diǎn)個(gè)星標(biāo)，激情而有范兒，在開源世界里留下你的姓名。

二、區(qū)塊鏈領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識(shí)棧

以下部分的知識(shí)和區(qū)塊鏈或區(qū)塊鏈某一個(gè)平臺(tái)更加相關(guān)，從底到上依次是：

HASH（哈希算法）、簽名、證書

嚴(yán)格來說，這并不是區(qū)塊鏈領(lǐng)域的專有知識(shí)，只是必須具備的基礎(chǔ)知識(shí)，包括 SHA3/SHA256/RIPEMD160 等摘要算法，以及這些算法和“區(qū)塊鏈地址”的關(guān)系，基于公私鑰的數(shù)字簽名和驗(yàn)證方法，數(shù)字證書的概念和格式，比如 X.509 證書，以及保存證書/公私鑰的文件格式，如 PEM 文件、keystore文件等。

基礎(chǔ)應(yīng)用密碼學(xué)

基礎(chǔ)應(yīng)用密碼學(xué)其實(shí)范圍很廣，作為入門者，至少要了解對(duì)稱和非對(duì)稱加密的常見算法，如 AES 對(duì)稱加密，RSA、ECDSA 橢圓曲線等非對(duì)稱加密算法，以及這些算法在簽名驗(yàn)簽、數(shù)據(jù)加密、通信協(xié)商和保護(hù)方面的作用。如果要使用國密，那么需要了解 SM2~SM9 一系列算法的概念和使用。

分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

區(qū)塊鏈?zhǔn)窍忍斓摹胺植际骄W(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)”，節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)通過網(wǎng)絡(luò)的 P2P 端口互連，客戶端、SDK 通過 RPC/通道端口互連，首先要保證網(wǎng)絡(luò)之間是互通的，監(jiān)聽的地址和端口是對(duì)的，端口是開放的，防火墻和網(wǎng)絡(luò)策略是正確的，用于安全連接的證書已經(jīng)到位，才能保證區(qū)塊鏈的“通則不痛”。

這也要求使用者具備基本的網(wǎng)絡(luò)知識(shí)、網(wǎng)絡(luò)工具，同時(shí)了解區(qū)塊鏈特有的節(jié)點(diǎn)類型（共識(shí)節(jié)點(diǎn)、觀察節(jié)點(diǎn)、輕節(jié)點(diǎn)等）、互連方式（點(diǎn)對(duì)點(diǎn)雙向連接、JSON RPC 的 HTTP 短連接、通道長連接等）。詳情點(diǎn)擊參考 《FISCO BCOS 網(wǎng)絡(luò)端口講解》 。

智能合約

智能合約可說是應(yīng)用開發(fā)者直面區(qū)塊鏈的一道大門，入得此門，精彩無窮。流行的智能合約語言是 Solidity 語言，這門源自以太坊，從誕生開始就是為區(qū)塊鏈而來的。

Solidity 語言更新活躍、文檔完備，具有良好的一致性和事務(wù)性，功能足夠?qū)崿F(xiàn)中型的商業(yè)應(yīng)用。

當(dāng)然，它在實(shí)時(shí)調(diào)試、第三庫支持、運(yùn)行速度等方面還比不上成熟的語言，如果開發(fā)者想要用 C++ 等語言編寫智能合約，那就要對(duì)區(qū)塊鏈上的計(jì)算范式進(jìn)行深入了解，避免寫出無法共識(shí)的智能合約來，一般是建議有深入的了解后再采用 Solidity 之外的其他語言編寫合約。

要掌握 Solidity 合約，當(dāng)然是通讀文檔，并動(dòng)手嘗試。具體參考 該文檔 。

ABI 接口原理

在采用 EVM 作為虛擬機(jī)的區(qū)塊鏈上，EVM 執(zhí)行的是 Solidity 語言的合約。合約編譯會(huì)生成后綴名為 ABI 的文件，其實(shí)里面就是該合約接口定義的 JSON 文本，可以用文本查看器查閱，了解你寫的合約如何翻譯成 ABI 里的接口，接口返回類型，參數(shù)列表，參數(shù)類型等，只要有合約的 ABI 文件，就可以調(diào)用區(qū)塊鏈 SDK 的接口，解析這個(gè)合約相關(guān)的交易、返回值、回執(zhí)等。

區(qū)塊數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

區(qū)塊（Block）有區(qū)塊頭和區(qū)塊體。區(qū)塊體有交易列表，交易列表里的每個(gè) 交易（TransacTIon）（Tx）有發(fā)起方、目標(biāo)地址、調(diào)用方法和參數(shù)，以及發(fā)送者簽名。交易的結(jié)果會(huì)生成一個(gè)“ 回執(zhí)（Receipt）”，回執(zhí)里包含被調(diào)用方法的返回值、運(yùn)行過程生成的 EventLog 等……

了解這些，基本上就掌握了區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)的脈絡(luò)，還可以繼續(xù)深究數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)里的梅克爾根以及對(duì)應(yīng)的梅克爾樹是如何生成的，有什么作用（如用于 SPV：Simplified PaymentVerificaTIon）。具體參考 該文檔 。

RPC 接口

這里把區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)暴露的功能接口統(tǒng)稱為“RPC 接口”。查看鏈上數(shù)據(jù)，包括區(qū)塊、交易、回執(zhí)、系統(tǒng)信息、配置信息，向鏈上發(fā)起交易，以調(diào)用智能合約、修改系統(tǒng)配置等，或者通過 AMOP 協(xié)議發(fā)送消息、監(jiān)聽事件，都是通過 RPC 接口。

幾十個(gè) RPC 接口建議一一走讀，或善用搜索，以發(fā)現(xiàn)自己想要的接口。

接口通信采用的協(xié)議可能是 JSON RPC，或者是 FISCO BCOS 獨(dú)創(chuàng)的通道協(xié)議，SDK 基本上已經(jīng)對(duì)接口和協(xié)議進(jìn)行了良好的包裝，也可以在深入理解 ABI 和 RLP 等編碼模式前提下自行開發(fā)接口客戶端。具體參考 該文檔 。

準(zhǔn)入和權(quán)限模型

聯(lián)盟鏈強(qiáng)調(diào)安全可控，節(jié)點(diǎn)準(zhǔn)入是第一步，在鏈初始化后，其他節(jié)點(diǎn)或者 SDK 配置了相應(yīng)的證書，才能接入到既有的聯(lián)盟鏈上。

鏈上的角色用權(quán)限模型控制，包括管理員權(quán)限、發(fā)布合約的權(quán)限、創(chuàng)建表的權(quán)限、參數(shù)配置權(quán)限等，以避免角色之間操作混淆，某些角色既當(dāng)運(yùn)動(dòng)員又當(dāng)裁判員。

初學(xué)者需要仔細(xì)閱讀區(qū)塊鏈平臺(tái)提供的技術(shù)文檔了解原理，遵循操作手冊(cè)的步驟進(jìn)行操作。具體參考 該文檔 。

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模型

區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)會(huì)采用文件數(shù)據(jù)庫（LevelDB 或 RocksDB），或者關(guān)系型數(shù)據(jù)庫如 MySQL 保存數(shù)據(jù)，所以，鏈上是真的有“數(shù)據(jù)庫”的。

寫入數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)包括區(qū)塊、交易、回執(zhí)、合約產(chǎn)生的狀態(tài)數(shù)據(jù)等，是否寫入“調(diào)用合約產(chǎn)生的歷史數(shù)據(jù)”根據(jù)不同的平臺(tái)而定， FISCO BCOS 默認(rèn)只保存最新的狀態(tài)值，可以選擇性地將修改記錄寫入“回執(zhí)”或“歷史表”里進(jìn)行追蹤。

FISCO BCOS 還提供方案，將歷史數(shù)據(jù)導(dǎo)出到鏈下數(shù)據(jù)庫進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析。具體參考 該文檔 。

共識(shí)機(jī)制原理

聯(lián)盟鏈通常采用插件化共識(shí)機(jī)制實(shí)現(xiàn)，F(xiàn)ISCO BCOS 提供 PBFT 和 RAFT 兩種高效共識(shí)算法，而不會(huì)采用“挖礦”這些高耗能低效率的共識(shí)。

共識(shí)機(jī)制是區(qū)塊鏈的靈魂，對(duì)共識(shí)機(jī)制進(jìn)行深入學(xué)習(xí)，才可以深入理解區(qū)塊鏈通過多方協(xié)作、達(dá)成高度一致性、支持交易事務(wù)性、防篡改防作惡的功效。具體參考 該文檔 。

區(qū)塊鏈的知識(shí)包羅萬象，更深層次的知識(shí)還有分布式系統(tǒng)理論、博弈論、前沿密碼學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、社會(huì)學(xué)等，掌握以上的基礎(chǔ)知識(shí)，再深入學(xué)習(xí)，舉一反三，用場(chǎng)景去驗(yàn)證和探索創(chuàng)新式應(yīng)用，方可發(fā)揮技術(shù)的潛力，感受分布式商業(yè)的魅力。