图解区块链:WEB3知识地图

大家好,我是刚哥!
稳定币的讨论在中国算是告一段落了,但是关于央行CBDC、区块链、WEB3的科技发展并没有停止,我们每天都能看到大量的创新应用正在推出。
在数字人民币国际化、央行数字货币、多边央行数字桥(mBridge)、Swift CBDC测试,以及全球的”稳定币法案”出台可以看出,互联网正在向WEB3迁移。
WEB3合规的边界将越来越清晰,灰黑产的空间会进一步压缩,主流趋势对于WEB3将是“只接受技术,不接受叙事”。
因此,我整理了这个WEB3的知识地图,一方面帮助大家快速了解WEB3的知识领域,避免每天被各种新名词搞得晕头转向;另一方面也为有机会接触WEB3应用的同学提供一份知识地图,方便大家深入研究。
这份知识地图,我采用了WEB3生态的维度来划分这些知识点,其目的就是为了更好的帮助大家学习和落地。因为跨生态维度的知识罗列,只会让你掌握一堆概念,而无法聚焦和落地,最后依然是个门外汉。

WEB3知识地图(生态维度划分)

声明

本文主要为了研究区块链技术和WEB3生态,不涉及任何虚拟资产交易和投资;对于“炒B、撸空、OTC、数法通道、兑换、数币推广”等一概不涉及,也不讨论。所以对这方面感兴趣的以下内容不用看了。

01 如何使用地图

WEB3的知识体系是非常庞大的,如果全领域学习仅一个以太坊(Ethereum)就足够你学几年的。所以学习还是要有侧重点,快速扫盲,然后在自己的重点领域突破和深耕。
虽然WEB3的6层体系有大量的知识点,但是行业内应用主要是三个方向,并且知识领域也有所不同。

1.区块链层应用(L0、L1、L2)

这一层内容比较硬核,主要涉及“链与协议开发”和“加密安全与隐私计算”。

1)链与协议开发(L0、L1、L2)

链和协议,主要是生态化发展,因此重点是标准的建立。主要关注:
  • L0、L1基础设施:公链的底层架构的维护,联盟链、企业级区块链应用、央行数字化货币(CDBC)等;
  • L2层扩容:Layer2层支付系统、联盟链、企业级区块链应用和央行数字化货币桥(CBDC)。

2)加密安全与隐私计算(L0安全+L3、L4、L5、L6应用)

这一层以L0的加密安全和隐私计算为基础,为L3-L6提供安全与应用产品。
  • 加密安全,更多的是链上的隐私计算,包括DeFi隐私交易、链上隐私合约、多方安全计算、跨链和Layer2安全、企业级数据隐私等;
  • 隐私计算,偏向于用户和资产保护,包括隐私钱包、隐私身份(DID)数据脱敏与合规等方向。
这两块门槛比较高,深入研究需要扎实的理论基础和学历背景。普通人了解基本原理以及如何使用即可。

2.合约应用(L3、L4)

这一层应用就比较广泛了,现在主流的合约都是基于以太坊生态的“智能合约”,我们熟悉的DeFi金融、稳定币、RWA、代币资产管理、NFT都是基于智能合约的行业应用。
这块只要有一定的技术背景,可以深入研究以太坊智能合约相关的知识,并且开源社区的资料和项目也非常多。

3.场景应用(L3+L5、L6)

这一层是最适合普通人的,主要包括“DApp应用开发”和“非技术类应用”。

1)DApp应用开发,这块适合有技术背景的同学。主要包括钱包、DEX前端、NFT平台、DeFi、GameFi等前端应用以及跨链工具。

2)非技术类应用,对于没有技术背景的同学,可以研究相关的产品、社区、监管与合规,以及行业生态与热点方向。

02 区块链的演进

我们前面介绍的比特币还只是区块链发展的1.0阶段,它开创了区块链或者WEB3.0这个新物种。但其本身也有大量的不完善的地方。因此在不断的升级和发展过程中,对区块链的发展又有进一步的细分。
区块链1.0、2.0、3.0

1 区块链1.0:可编程货币

典型代表就是比特币,它以去中心化的货币为核心,解决了数字货币和支付手段的去中心化。当然其本身由于技术发展限制也有很多的局限性。比如速度慢、能耗高、无法实现复杂应用(图灵不完备)等问题;

2 区块链2.0:可编程金融

区块链的出现本身就有很强的金融属性,因此出现了以太坊。它正是看到了比特币应用扩展的瓶颈,所以它以智能合约为核心,重点解决金融领域和资产确权的去中心化问题。
并且基于以太坊的虚拟机与合约协议,形成了一个庞大的以太坊兼容生态。但是它依然没有解决网络拥堵、Gas费高、数据孤岛等传统行业曾经面临的问题。

3 区块链3.0:可编程社会

以太坊的生态固然很成功,但是区块链要实现大规模的商业应用,就需要解决性能问题、跨链交易以及数据的行业化扩展等问题。

因此,区块链3.0出现了百花齐放的现象,公链、私链和联盟链等典型代表纷纷出现。特别是央行数字货币(CBDC)、稳定币和RWA数字资产的“法治化、合规化”,让中心化和去中心化出现了融合,传统行业正在向着WEB3领域迁移。

03 知识地图分层拆解

下面我们对整个知识地图按照分层对核心知识点与名称做个拆解与介绍。

L0:基础设施层

这一层是底层协议与物理支撑它是区块链的地基,包括了“加密安全、网络节点、分布式数据存储、文件存储”。它是WEB3隐私安全、分布式账本、点对点交易、交易可追溯的基础保障。

1)加密算法

1.哈希算法(Hash Function),把任意数据压缩成固定长度“指纹”,用来唯一标识区块和交易,保证数据一旦被改就立刻暴露。
2.非对称加密(Public-Key Cryptography),使用一对公钥和私钥来控制账户,让只有私钥持有者才能动用资产。
3.椭圆曲线加密(ECC),一种高安全、低计算成本的公钥加密方式,用来生成区块链账户和签名交易。
4.数字签名(Digital Signature),用私钥对交易进行签名,证明“是你发的”且内容未被篡改。

2)隐私计算

5.零知识证明(Zero-Knowledge Proof),在不泄露具体信息的情况下,证明某件事是真的,常用于隐私保护和扩容。
6.多方安全计算(MPC),多个参与方共同完成签名,却没人能单独拿到完整私钥,适合机构级资产管理。
7.可信执行环境(TEE),利用硬件隔离来安全运行敏感代码,防止密钥或隐私数据被系统窃取。

3)网络节点

8.P2P 网络,没有中心服务器的通信网络,节点之间直接同步交易和区块数据。
9.全节点(Full Node),保存完整区块数据并独立验证交易,是区块链安全和去中心化的基础。
10.验证节点 / 矿工,负责打包交易、生成新区块,确保网络持续运行和账本一致。
11.链上存储(On-chain Storage),将数据直接写入区块链,数据最可信但成本高,适合关键记录。
12.IPFS,一种去中心化文件存储系统,用内容哈希定位数据,常用于 NFT 和 DApp 资源存储。

L1:区块链基础层

这一层是实际的区块链项目和应用,这里列出的是主流的三个“公链”项目,另外还有联盟链、许可链(例如央行CBDC),以及BaaS等企业级的区块链解决方案。

1)区块链

13.Merkle 树 ,通过哈希树结构快速验证某笔交易是否存在,而不需要下载全部区块数据。
14.区块链(Blockchain),一种由多方共同维护的分布式账本,不依赖中心机构也能可靠记录交易。
15.比特币(Bitcoin),基于 PoW 的去中心化数字货币,主要用于价值存储和点对点转账。
16.以太坊(Ethereum),支持智能合约的通用区块链平台,为去中心化应用提供运行环境。
17.EVM 兼容链,能直接运行以太坊合约的区块链,方便应用快速迁移和复用。
18.Polygon,以太坊生态的扩展网络,用来降低手续费并提升交易体验。
19.BNB Chain,兼容 EVM 的公链,广泛应用于交易、支付和 DeFi。
20.TRON,高吞吐公链,稳定币在跨境转账和支付中被大量使用。
21.Solana,采用高并发执行模型的公链,适合高频和实时应用。

2)共识机制:

22.工作量证明(PoW),通过算力竞争来决定谁记账的机制,用高成本计算换取网络安全。
23.权益证明(PoS),通过质押代币参与记账,降低能耗并提升系统处理能力。
4.委托权益证明(DPoS),由代币持有人投票选出少量节点记账,以换取更高性能。

L2:扩展层

扩展层主要是在不破坏L1安全性的前提下,解决“交易拥堵、费用贵、跨链互操作”等问题。因此除了对L1进行扩容,还允许讲主链的数据搬到“链下”处理,最终讲结果或者摘要发送会L1完成结算。

Layer2扩展

25.Layer2,把大量交易放到主链之外先处理,再把结果汇总回主链,从而让区块链更快、更便宜。
26.闪电网络,比特币的链下微支付网络,适合高频、小额、几乎实时的转账。
27.以太坊分片,通过把网络拆成多个并行处理的分片,让以太坊能同时处理更多交易而不互相拥堵。
28.Rollup,将大量交易在链下打包计算后,只把最终结果一次性提交到主链以降低成本。
29.OP-Rollup,默认所有交易都是正确的,只有在有人质疑时才进行验证,从而提升效率。
30.ZK-Rollup,通过数学证明直接向主链证明交易必然正确,在保证安全的同时实现高性能。
31.状态压缩减少必须长期保存在链上的状态数据,从而显著降低存储和执行成本。
32.Gas Fee,用户为执行链上交易支付的手续费,用来补偿和激励节点处理交易。
33.Gas 抽象(Gas Abstraction),允许应用代付手续费或用稳定币支付 Gas,让用户几乎感知不到区块链费用。
34.批量交易(Batch Transaction),将多笔操作合并成一次提交执行,常用于支付、空投和资金清算。

L3:合约层

智能合约就是一套可以自动化执行的程序,其中“智能”是自动化的意思,指的是运行程序的虚拟机。而“合约”就是基于规范开发的可执行程序。

1)虚拟机:

35.以太坊虚拟机 (EVM),执行智能合约的运行环境,确保所有节点得到一致结果
36.zkEVM,兼容以太坊合约的零知识执行环境,用于高性能 Layer2 网络
37.SVM (Solana Virtual Machine),Solana 的执行模型,支持交易并行处理以提高性能

2)智能合约

38.智能合约 (Smart Contract) ,部署在区块链上的自动执行程序,用于替代传统的中心化业务逻辑
39.EOA(外部账户),由私钥控制的基础账户类型,用于发起交易和支付 Gas
40.合约账户(Contract Account),由代码控制,常用于多签钱包、托管账户和自动化逻辑
41.多签钱包(Multi-Sig Wallet),要求多个私钥共同授权交易,广泛用于机构资金管理
42.代币铸造(Mint),通过合约创建新代币的过程,常用于稳定币发行和 NFT 创建
43.代币销毁(Burn),永久移除代币供应的过程,用于调节通胀或清算资产

3)合约协议

44.ERC-20,定义同质化代币行为的合约标准,广泛用于稳定币和治理代币
45.ERC-721,定义非同质化代币的标准,主要用于 NFT
46.ERC-1155,支持多资产类型的合约标准,常用于链游和复杂资产模型
47.Uniswap,基于AMM机制的去中心化交易协议,用于无需中介的代币交换
主流公链合约协议

L4:中间件层:

这一层是对区块链数据交互与功能的辅助,它连接了区块链内部与外部世界,以及不同链之间的互通,为复杂应用提供怎强功能。

1)预言机(获取外部数据)

48.预言机(Oracle),将链外真实世界数据安全地引入区块链,常用于价格和事件触发
49.去中心化预言机,通过多节点共识降低数据作假风险,是 DeFi 的关键基础设施
50.聚合签名,将多个签名合并成一个,有效减少链上验证和存储成本

2)跨链桥(链接外部公链)

51.跨链桥(Bridge),在不同区块链之间转移资产或消息,但也是安全风险高发点
52.IBC,Cosmos 生态的跨链通信协议,实现链与链之间的原生互操作

3)身份验证(DID)

53.去中心化身份(DID),用户自主控制的身份体系,广泛用于 Web3 登录和合规身份验证
54.zk-ID,利用零知识证明验证身份属性,在合规与隐私之间取得平衡

4)数据索引

55.Indexer,将链上原始数据转化为结构化数据,用于前端和分析系统查询
56.GraphQL,常用于区块链数据查询的接口协议,提升数据获取效率

L5:应用层

这一层是业务逻辑和场景应用的地方,它将底层技术转化为金融或商业模型来服务广大用户。
57.去中心化应用(DApp),由前端界面和智能合约组成的应用,核心逻辑运行在区块链上
58.去中心化金融(DeFi),使用智能合约提供借贷、交易和理财服务,减少对传统金融中介依赖
59.RWA(Real World Asset),链上代币化的现实世界资产,如债券、股票或房地产,用于 DeFi 抵押和融资
60.NFT(Non-Fungible Token),链上唯一性资产凭证,用于表示数字内容或现实资产权益
61.DAO(去中心自治组织),通过智能合约和代币投票进行治理的组织形式
62.稳定币(Stablecoin),价格锚定法币或资产的加密代币,常用于链上支付、结算和价值转移
63.法币抵押稳定币,由银行存款或国债支持的稳定币,主要用于合规支付和跨境清算
64.算法稳定币,通过机制调节供需维持价格稳定,但对市场波动高度敏感
65.PayFi,面向支付和结算场景的 DeFi 应用,强调低成本和高确定性交易
66.链上支付(On-chain Payment),交易直接在区块链上完成清算和结算,具有可验证和不可逆特性
67.链下支付(Off-chain Payment),交易在区块链之外完成处理,通常用于提高速度和降低成本
68.AMM(自动化做市商),通过算法而非订单簿撮合交易的机制,广泛用于去中心化交易所

L6:访问层

这是用户能看到和使用WEB3的地方,它是用户与区块链互动的最后一公里。它提供包括各类的钱包、浏览器、DApp等终端应用。
69.钱包,管理私钥、资产和签名交易的工具
70非托管钱包,私钥只在用户自己手里
71.DApp UI,用户与智能合约交互的前端界面
72.Web3 SDK,帮助开发者快速接入区块链的工具包
73.浏览器插件钱包,用于网页交互的钱包插件,如 MetaMask。
74.JSON-RPC,应用和区块链节点通信的标准接口
讲在最后
通过这段时间的WEB3知识的学习、整理和实践,感觉WEB3的开源生态对学习非常有帮助。
社区有非常完善的文档;大神的研究成果也随处可以找到;特别是AI对这个领域知识非常完善,几乎无所不知;开源的学习和分析工具几乎满足各类用户的需求。这个领域的知识几乎是透明的。
相比之下,反而看书、上课程、找人问非常的低效,不仅知识更新慢,很多内容也有很大的局限性。
只要你有一份学习路线图,选择从区块链入手、还是从合约入手、亦或从钱包入手都可以。以下分享下我死啃的几份资料,看这些就够了,剩下全靠问AI就行。

【参考资料】
1.比特币白皮书

https://github.com/xiaolai/bitcoin-whitepaper-chinese-translation

2.BitCoindeveloper
https://developer.bitcoin.org/devguide/block_chain.html
3.以太坊白皮书:
https://ethereum.org/zh/whitepaper/
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