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Day 2: Web3运行原理

这份笔记基于 2026 年 1 月 13 日的课程记录整理。内容涵盖了从个人安全意识到 Web3 宏观运行机制的深度解析，旨在构建一个完整的 Web3 知识大图。

一、安全原则：Web3 生存的第一准则

在 Web3 世界，资产的安全完全由个人掌控，这也意味着风险是实时存在的。

二、身份与主权：从银行卡到密码学

Web3 的社会学意义在于它是“个人主权的起点”。

无需许可的账户：任何人都可以随机创建私钥，并立刻拥有一个无需许可的账号和管理资产的权利。
对比传统金融：传统银行卡办理需要身份证、柜台审批，且存在地域限制（如大陆银行卡在国外使用受限）。相比之下，密码学提供了无需第三方授权的个人主权。
一对多衍生关系：私钥与地址是一对一的固定关系。而助记词相当于一个“种子”或“根”，它可以根据特定的加密算法推导出无数个私钥，即“一对多”关系。

三、交易（TX）的核心逻辑

在区块链上，任何操作（转账、投票等）都被统称为交易（Transaction，简称 TX）。

交易的构成要素：

具体操作内容

你想做的事情（如转账给谁、转多少）。

手续费（Gas）

为占用网络资源支付的费用。

防重放序号（Nonce）

每一笔交易都有一个唯一序号，防止该交易被他人在其他链上重复执行，是一种关键的安全机制。

钱包的幕后工作：MetaMask 或 Rabby 等钱包并不直接存储资产，而是帮你组装交易、使用私钥进行签名，并将其广播到区块链网络中。

四、数字签名与验证流程

数字签名是确保交易真实性的核心技术，其迷人之处在于：在不暴露私钥的前提下，证明你是你。

签名生成 你使用私钥对交易信息进行加密计算，生成一段数字签名。
网络传播 签名连同原始信息、你的公钥地址一起通过 RPC 接口广播到网络。
验证机制 网络中的任何节点通过密码学算法，根据这三个输入反推签署者身份。如果反推结果与声明的地址一致，则证明交易合法。

五、 Gas 费：区块链的经济引擎

Gas 费被形象地比作“汽油”或“邮费”。

双重功能：既能防止垃圾交易淹没网络（增加作恶成本），又能作为经济激励，维持节点和验证者的持续运行。
费用计算：总费用 = 单价（Gas Price） × 消耗量（Gas Usage）
市场波动：路程（交易复杂度）通常是固定的，但油价（Gas Price）会随全网排队人数的增加而上涨。为了更快“上车”，用户需要支付更高的 Gas 费。

六、共识机制与网络运行

区块链通过共识机制，让互不信任的节点对同一个账本达成共识。

POW 工作量证明

比特币使用。像解一道极难但易于验证的数学题，谁算力多谁优先。

POS 权益证明

以太坊目前使用。像交押金入场当记账员，通过随机算法挑选，造假会被惩罚（没收押金）。

不可篡改性与确认时间：区块链并非实时绝对安全。以太坊每个块约 12 秒，但需要约 12-13 分钟才能达到“最终状态（Finalized）”，这意味着链条已长到几乎无法被修改。
客户端多样性：为了防止单点故障，以太坊网络运行着多种语言编写的客户端（如执行层和共识层客户端）。软件越多样，网络越不怕单一 BUG 导致的分叉。

七、智能合约与社区治理

Code is Law（代码即法律）: 智能合约是不可篡改、可自动执行的可信代码。例如 NFT 合约中可以内置逻辑，限制每个钱包只能 Mint 一次；
部署后难以更改: 减少”临时改规则”的空间(除非使用升级机制)；
减少中介与摩擦: 把信任人/机构”压缩为”信任代码+共识+审计/治理。
以太坊升级（EIP/ERC）：升级并非某个人说了算，而是通过 EIP 标准流程，在论坛讨论、形成草案、最终投票达成共识后再进行硬分叉升级。

核心总结与课后思考

核心观点：Web3 是技术、社会学、经济学和密码学的跨学科结合体。