Web3实用程序

Web3已经成为一个包罗万象的术语，代表着新的、更好的互联网+的愿景。Web3的核心是使用区块链、加密货币和NFT，以所有权的形式将权力交还给用户。2020年Twitter上的一篇帖子说得最好：Web1是只读，Web2是读写，而Web3将是读写且拥有。

你可能会问Web3的层是什么？让我们深入了解区块链网络的更多细节吧。

区块链技术是将各种技术融合在一起，以帮助系统顺利运行。数学计算、密码学、博弈论、点对点系统和验证协议联合起来为区块链运行提供动力。

然而，由于区块链消除了中心化机构的存在，所有的交易必须得到强有力的保护，数据必须安全地存储在分布式账本上。分布式账本技术(DLT)基于预先设定的协议，通过网络(或节点)上的不同计算机达成“共识”来验证交易数据。每个节点在条目出现时进行添加、检查和更新。

区块链有一个分层的架构，以促进这种独特的交易身份验证方式。这涉及到五层，每一层都有其独特的功能。

硬件基础设施层

客户端在浏览网页或使用任何应用程序时向应用服务器请求内容或数据，这被称为客户端-服务器架构。客户端现在可以与对等客户端连接并共享数据。点对点(P2P)网络是一组共享数据的大型计算机。

区块链数据安全地存储在数据服务器中。当我们浏览网页或使用任何区块链应用程序时，我们的机器请求从服务器访问这些数据。促进这种数据交换的框架称为客户机-服务器体系结构。它不过是一个庞大的设备网络，它们相互通信，并相互请求数据。分布式账本就是这样创建的。在网络中与另一个设备通信的每个设备都是一个节点。每个节点随机验证交易数据。

数据层

数据层：区块链数据结构和物理存储层。该账本使用链表或默克尔树(Merkel tree)构建，这些链表或默克尔树使用非对称加密进行加密。

Merkle树对区块链数据进行了高效、安全的编码。它支持对区块链数据的快速验证，以及在点对点区块链网络上将大量数据从一个计算机节点快速移动到另一个计算机节点。

区块链不过是包含交易数据的一长串“区块”。当节点验证一定数量的交易时，数据被绑定到一个“区块”中，随后添加到区块链里，并与前一个数据区块链接。“创世区块”是链中的第一个区块，因此不需要与任何之前的区块进行链接。相反，后续的区块需要与创世区块链接，每次添加新的区块时，这个过程都会被重复。这就是区块链如何形成并持续增长的。

每笔交易都用发送者钱包的私钥进行“数字签名”。只有发送方可以访问这个密钥，从而确保数据不会被任何人访问或篡改。这在区块链术语中被称为“终结”。数字签名还保护所有者的身份，它本身是加密的，从而确保最大程度的安全性。

网络层

以太坊网络，或第一层，是人们在说以太坊时暗指的。这一层负责协商过程、编程语言、区块时间、争议解决以及维护区块链网络基本功能的规则和参数。它也被称为实现层。

P2P框架允许各个节点交换交易数据，从而就交易的有效性达成共识。这意味着每个节点必须能够发现网络上的其他节点，以便快速通信。正是网络层促进了这种“节点间通信”。由于节点发现、区块创建和区块添加也由这一层管理，它也被称为“传播层”。

共识层

共识层是任何区块链中最必要和最关键的层，无论它是以太坊、Hyperledger或其他。共识层负责验证区块，对它们进行排序，并确保每个人都同意。

这是区块链操作中最关键的一层。这一层负责验证交易，如果没有它，整个系统将会崩溃。这一层运行的协议需要一定数量的节点来验证一个交易。因此，每个交易都由多个节点处理，然后这些节点必须得到相同的结果并对其有效性达成一致。这个框架维护了区块链的去中心化特性，因为没有任何节点能够单独控制任何交易数据，并且角色是分布式的。这被称为共识机制。

由于有这么多节点处理交易，将它们捆绑起来，并将它们添加到区块链，因此可能会同时创建多个区块，从而在区块链中产生一个分支。然而，必须总是有一个单一链区块添加，并且共识层也确保这个冲突被解决。

应用层

智能合约、链码和去中心化应用程序(DApp)构成了应用层。应用层协议进一步细分为应用层和执行层。应用层包括终端用户用来与区块链网络通信的程序。

这是智能合约和去中心化应用程序(dApp)运行的层。智能合约会根据特定的触发因素做出决定，如合约到期、现货价格等。这些决策之后的操作由dApp执行。这些都发生在应用层。

dApp还促进了用户设备和区块链之间的通信。因此，应用程序类似于面向用户的前端，而主区块链是后端，数据在这里安全地被存储。

这5层的区块链帮助它顺利运作。然而，如果有一直在阅读有关区块链的知识，就一定也遇到过像layer-0、layer-1、layer-2等术语。那么这些层是什么呢？

第0层

第0层是区块链的初始阶段，允许各种网络(如比特币、以太坊等)运行。第0层还为区块链提供了从顶层到不同层的跨链互操作性通信功能。第0层为区块链提供底层基础设施。

第 1 层

第1层区块链是一组解决方案，它改进了基本协议本身，使整个系统具有更强的可扩展性。有两种最常见的第1层解决方案，它们是共识协议更改和分片。这一层管理确保区块链网络安全性的协议。第1层包含共识机制、编码语言和嵌入在代码中用于区块链操作的所有规则。因此，有时这也被称为“实现层”。当用户提到比特币区块链时，他们指的是这一层。

第 2 层

第2层是指构建在现有区块链系统之上的辅助框架或协议。这些协议的主要目标是解决主要加密货币网络面临的交易速度和扩展困难。第2层是一个新的网络，它处理所有的交易身份验证和第1层的拥塞。第1层只处理向区块链创建和添加区块的操作。新的第2层网络位于第1层网络之上，并与第1层网络持续通信。

闪电网络就是比特币区块链上的第2层区块链的一个例子。

第 3 层

第3层通常被称为应用层。它是一个承载DApp和启用这些app的协议的层。虽然一些区块链，如以太坊或Solana (SOL)有各种各样的第三层应用程序，但比特币并没有进行优化来托管这些应用程序。

智能合约和dapp只处理第三层的决策和后续行动的执行。由于区块链的最大功能来自于dApp的创新，因此这一层是实际应用程序和底层之间的接口层，底层实现一切。

以上是一些乏味的概念，现在我们有一些有趣的部分。

首先，让我们看看Web3的组成。根据Coinbase的分类，Web3大致可以分为4层。协议层、基础设施层、用户用例层、访问层。

Web3的核心元素：区块链，加密资产，智能合约和预言机。

Web 3.0架构的层

应用程序层将有dApp浏览器、应用程序托管、dApp和用户界面应用程序，它们作为所有Web3活动的入口点。

第二阶段基本上是技术层。这一层涵盖了创建和运行应用层所涉及的所有重要工具。它通常涵盖数据馈送、链下计算、治理(DAO)、状态通道和侧链。

协议层涵盖了不同的共识算法、参与需求、虚拟机等。

网络层充当对等网络的传输介质和接口，并决定如何对数据进行分组、寻址、传输、路由和接收。它主要由RLPx、Rolls your Own和Trusted Execution Environments (TEE)组成。

在堆栈的底部，我们有基础设施层。它由底层区块链体系结构组成，其他所有内容都在其上构建。

结论

随着人们对数据隐私的日益关注，web3的创新将比以往任何时候都来得更快。重要的是，你要对这个空间有一个基本的了解，因为它将影响我们的工作方式。

Source：https://medium.com/coinmonks/blockchain-layers-803942545503

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