如何成为一名区块链开发者？

引言

区块链开发包括构建需要区块链技术提供的去中心化、安全和不可篡改特性的应用程序和系统。区块链是一种电子化、去中心化的方式，用于在一系列相互连接的计算机上记录特定资产的交易。

该领域的软件开发人员涉及创建区块链架构、编写智能合约和构建去中心化应用程序（dApps）等问题。为了保护数据，使用了密码学，而共识协议则用于验证交易。Solidity 语言的一些类似之处包括用于智能合约的以太坊，以及用于企业解决方案的 Hyperledger 等类似工具。

在过去的几年里，由于区块链技术被金融、供应链和医疗保健等众多领域采纳，区块链开发人员的需求量很高。这些包括编程语言技能、密码学知识以及去中心化协议知识。由于区块链技术领域发展迅速，需要不断地审查信息。

理解区块链基础知识

去中心化账本

• 区块链是一种分布式账本，数据不存储在单个服务器上，而是存储在称为节点的多个计算机上。这种去中心化的方法确保数据既安全又可验证且不可篡改。每个节点都保存着区块链的所有结构，这有利于建立信任并消除了对中心点的需求。

区块和交易

• 区块链可以描述为相互链接的区块，每个区块包含多笔交易。这包括前一个区块的哈希值、区块中完成的交易以及时间戳。这种结构使得任何人都很难篡改已记录的数据块，因为这会很快关闭区块，从而确保交易记录的安全。

加密安全

• 区块链技术安全中使用的一些技术包括密码学。公钥和私钥加密确保了人员身份的识别和交易的安全。此外，像 SHA-256 这样的哈希算法为每个数据块提供了唯一的标识，并保证了存储在块中的信息只能由授权人员更改。

共识机制

• 交易结算和新区块添加过程通过包括 PoW 和 PoS 方法在内的共识机制进行验证。这些协议让网络中的所有节点在实际系统中进行的交易的真实性方面拥有平等的发言权。

智能合约

• 智能合约是编写在区块链上的自动化计算机程序，一旦满足其条件，就会自动执行合同条款。这消除了中间商，并在金融、供应链和医疗保健等不同领域建立了更高效的连接。

透明度和可追溯性

• 区块链保存的记录透明度更高，因为所有文件都发布在公共或私有账本上，只有授权用户才能访问。这样做，就可以追踪资产或交易的历史，这在供应链和物流等领域非常有用。

区块链类型

公有区块链

• 公共区块链对任何人开放，而它们运行的网络也是分布式的。区块链的参与者可以无限制地加入、观察和参与其中。公共区块链用于比特币、以太坊等数字资产。这些加密货币使用 PoW 或 PoS 等共识算法来批准交易，这使其清晰安全。然而，由于涉及许多验证程序，这些区块链的交易速度可能较慢。

私有区块链

• 私有区块链是一种有效的区块链类型，其中只有特定数量的个人被允许参与。公司在计算机系统中使用它来提高生产力，目的是保护敏感信息。同样，由于需要验证交易的节点数量相对较少，因此交易时间更短。然而，私有区块链总的来说限制了去中心化，但同样提供了隐私和可控的环境，这对企业来说非常重要。

混合区块链

• 还有更多功能的区块链类型，它们是公共区块链和私有区块链的组合。可以保护敏感数据的隐私，同时使其他数据公开共享。这在数据处理行业等领域具有优势，在这些领域，虽然患者数据不应普遍披露，但数据可以根据透明度进行披露。大多数混合区块链有效地将去中心化、可扩展性和隐私结合在一个模型中。

联盟链

• 联盟链，也称为联合区块链，是一种介于公共区块链和私有区块链之间的区块链类型，由现有组织群体控制。它们不是公开的或受限的，而是允许特定的人群管理入口和批准交易。公司联盟链在银行业等领域非常普遍，因为许多企业协同工作，但保持透明并保护自己。它们比公共区块链具有更高的可扩展性和比私有区块链更好的去中心化程度。

侧链

• 侧链是连接到主区块链（也称为父链）的第二层区块链。它们允许资产在链之间转移，并让开发人员在侧链上测试酷功能，而不会影响主链的性能。侧链缓解了可扩展性和拥塞问题，甚至增加了功能价值。然而，在资产转移过程中，它们会涉及相当高的安全风险。

区块链开发所需关键技能

理解各种编程语言

• 区块链开发者需要具备 Solidity 语言的能力来编写以太坊智能合约，以及 Python、JavaScript 和 C++ 技能。Solidity 对于开发复杂的智能合约解决方案至关重要。Python 和 JavaScript 对于创建基于区块链的应用程序非常灵活。完全掌握这些语言可以使开发人员轻松安装新功能并调整区块链网络。还应理解这些语言如何应用于开发人员和区块链协议或框架。

密码学知识

• 区块链技术存在的主要需求就是密码学。开发者必须了解哈希算法（例如 SHA-256）、公钥密码学和数字签名。这在数据安全、交易验证和用户身份验证方面很重要。密码学知识有助于开发人员构建有助于避免欺诈活动、数据泄露以及钱包或密钥泄露的系统。区块链的安全性需要专业的处理，没有加密技能很难实现。

区块链架构的全面特性

• 区块链开发中最关键的是开发者，要设计区块链架构，需要了解分布式账本、共识模型（例如工作量证明和权益证明等）以及点对点网络等组件。尽管目前有大量开放数据集可用，但对数据块的排列方式以及它们如何相互校验的基本了解是必不可少的。

智能合约开发

• 智能合约等同于无需第三方即可自动执行的法律合同。需要了解 Solidity 或 Vyper 这两种基于以太坊的语言，以及在以太坊或 Hyperledger 平台上部署合约的知识。开发人员还必须确保进行更多的安全审计，以防止开发人员被重入攻击等伎俩所欺骗。这项技能有助于实现合同的追踪和安全实施，这对于开发去中心化应用程序（dApps）非常重要。

区块链及其与不同平台的关系

• 对以太坊、Hyperledger、币安智能链、Solana 等区块链平台的一般知识也应该很突出。每个平台都提供不同的选项、资源和环境来创建应用程序。例如，以太坊能够很好地支持 dApp 开发中的广泛质押，而 Hyperledger 则面向企业。因此，通过了解这些平台，可以为项目目标和有效实施做出明智的平台选择。

解决问题和分析能力

• 区块链开发有时被认为是处理可扩展性、安全性和共识方面的难题。分析和解决问题的经验可以让他们发现可能出现的问题，并找到解决影响区块链网络的问题的方法。这些技能在代码调优、识别错误、调试代码以及改进基于区块链的应用程序方面也非常有用。

区块链开发工具和框架

Truffle Suite

• Truffle 是一个以太坊开发工具，为智能合约的开发和部署提供了一个稳定的框架。它包含自动测试合约、可脚本化部署和可配置的构建周期等组件。Truffle 还具有帮助维护工件并与以太坊网络交互以开发 dApps 的功能，因此它对开发人员至关重要。

Ganache

• Truffle Suite 中的另一个工具是 Ganache，它是一个用于以太坊开发的个人区块链。它允许开发人员设计一个本地区块链网络，用于在不使用 telnet 的情况下部署智能合约进行测试。Ganache 允许开发人员进行日志记录和高级挖矿控制，这有助于对发送进行挖矿的合约进行真实模拟。

Hardhat

• Hardhat 是一个为开发人员设计的以太坊开发工具，旨在满足他们的使用需求，基本目标是最大限度地提高开发效率。它提供 Solidity 的调试选项，能够查看堆栈和错误消息以改进开发。通过基于插件的架构，Hardhat 提供了极大的灵活性，易于利用，此外，它还配备了一个本地以太坊网络，用于测试和部署智能合约。

OpenZeppelin

• OpenZeppelin 使用 Solidity 编程语言构建，是一系列经过全面审计和模块化的智能合约。它包含了主流标准，如 ERC-20 和 ERC-721，开发人员可以通过这些标准轻松创建符合要求的代币和合约。OpenZeppelin 的审计代码结合各种库的实现，有助于最大程度地减少任何区块链应用程序中出现漏洞的可能性。

Hyperledger Fabric

• Hyperledger Fabric 是一个许可区块链，旨在为企业组织提供解决方案。它提供了一个插件框架，开发人员可以使用他们喜欢的共识机制和会员服务来扩展它。这意味着 Fabric 与使用 Go 和 JavaScript 等通用语言编写的智能合约兼容，因此可以处理 Fabric 的程序员社区并不局限。

Ethereum Remix

• Remix 是一个用于创建稳定、智能合约的在线 IDE。它提供语法高亮、实时错误检查和通知以及内置调试器等功能。Remix 使开发人员能够从浏览器创建、编译和部署智能合约，从而轻松进行原型设计和测试。

Metamask

• Metamask 是一个浏览器扩展程序，它还充当加密货币钱包，并作为基于以太坊的去中心化应用程序的入口。它还允许用户管理他们的智能资产组合，并在浏览器内与智能合约进行交互。对于开发人员来说，Metamask 是测试 dApp 功能和在安全条件下模拟用户行为的捷径。

学习路径

区块链的基本概念？

• 因此，要初步了解区块链，请从去中心化共识、加密哈希和分布式账本等概念开始。首先熟悉这些基础知识将使我们能够理解基于区块链技术的网络如何运作，以及哪些原则可以防止黑客攻击并确保数据不可篡改。此外，还可以探索实际应用案例，了解区块链在金融、医疗和供应链等领域的实际应用。

区块链编程语言

• 区块链常用的开发语言是用于以太坊的 Solidity，以及 JavaScript、Python 和 Go。从 Solidity 开始，用于开发以太坊平台的智能合约。了解 JavaScript 以将区块链功能集成到 Web 应用程序中。了解至少一种对区块链友好的语言对于开发去中心化应用程序（dApps）或调整协议非常有益。

成为智能合约的区块链专家

• 智能合约是区块链网络的主要组成部分，控制着流程的执行。学习使用 Remix IDE、Hardhat 或 Truffle 等工具编写、编译和部署智能合约的最佳实践。更要关注代币的基本信息（代币标准 ERC-20、ERC-721，以及重入攻击等安全注意事项）。通过实际练习，我们将获得创建合约的经验。

区块链框架

• 框架已按行业划分，Hyperledger Fabric 用于企业相关解决方案，以太坊用于去中心化应用程序。现在我们已经了解了区块链的工作原理和企业区块链的类型，如何设置本地区块链环境并开始使用测试网络。使用这些框架将有助于我们更多地了解如何创建和部署高质量的区块链网络，这些网络足够安全，可以处理任何级别的流量。

去中心化金融（DeFi）和 dApps

• 阅读有关去中心化金融中的代币交换、质押和借贷。更多地了解这些应用程序的使用方式以及它们如何与区块链集成。专注于将区块链技术作为最终用户应用程序应用于 dApps 的前端设计，使用 Web3.js 或 Ethers.js 等库。

区块链安全

• 安全性在区块链系统开发中起着至关重要的作用。了解加密货币可能面临的一般风险，包括 51% 攻击、私钥问题和双重花费。通过了解 SHA-256 和椭圆曲线密码学（ECC）来学习加密学，以了解交易是如何被保护的。建立应遵循的措施，以生成整洁且不可修改的代码。

挑战

可扩展性

• 一些区块链网络在处理大量交易时效率会受到影响。可以看出，随着新用户的增加，处理时间和功耗也会急剧增加。虽然像分片和第二层这样的技术正在被考虑，但它们需要更多的努力才能成为广泛实施的理想选择。

能耗

• 任何实现工作量证明（PoW）的加密货币和区块链技术，例如 Sharding，都会消耗大量能源。这使得区块链系统不利于环境，并且建立成本高昂。转向相对更有效的共识模型，如 PoS 或其他模型，变得势在必行，但它们并非没有问题。

安全担忧

• 与高度安全的区块链技术相比，智能合约、钱包应用程序和用户界面是潜在的攻击目标领域。这些弱点可能导致黑客攻击、数据丢失，甚至导致组织遭受损失。当前的研究开发者需要测试和审计机制，以允许防止系统中的此类漏洞和错误。

高昂的开发成本

• 大多数区块链项目需要具有深厚专业知识的开发人员、大量的测试时间和计算能力。这意味着开发区块链可能成本高昂，尤其是对于新的初创公司和小企业。寻找知识资源高效的项目规划和资源是控制成本的必要条件。

区块链开发中的职业机会

区块链开发者

• 区块链开发者的工作包括设计区块链协议和智能合约，以及构建去中心化应用程序（DApps）。他们决定区块链系统的工作方式，并开发支持这些系统的软件程序。IT 安全专业人员的一些工作包括提出共识算法、提出安全的数字签名，以及执行加密算法以促进数据完整性。

区块链架构师

• 区块链架构师定义了区块链系统的结构相关的广泛、长远的愿景和计划。他们通常与公司的高级 IT 战略家合作，他们的主要关注点是区块链的技术方面，并将设想的目标传达给高层管理人员。这些基本专业知识包括系统设计、团队合作以及对以太坊等区块链平台的了解。

智能合约开发者

• 智能合约开发者是实现和维护应用程序计算平台的工程师，使得跨网络共享机制成为可能。他们确保区块链中的网络能够执行功能，而无需持续的手动干预。掌握 Python、Java 和 C++ 等编程语言是此职位的必要条件。

区块链质量工程师

• 区块链质量工程师确保区块链产品没有故障并按系统预期运行。他们在其他行业中的对应角色是质量保证经理，他们的主要职能是在区块链的背景下测试和自动化框架。此职位期望候选人具备一些有用的技能，包括注重细节和掌握编程语言。

区块链项目经理

• 区块链项目经理将项目团队与参与创建区块链的专家个人联系起来。这意味着员工必须具备传统项目经理的能力，并且是区块链领域的专家。人际沟通技巧仍然被利用来与非技术听众讨论问题，并从高层争取资源授权。

区块链 UX 设计师

• 随着越来越多的组织开始在不同行业实施区块链，区块链应用程序的设计和用户界面至关重要。区块链用户体验设计师的职责是开发有助于建立信任并吸引普通用户的界面。他们应该能够集中精力，具有相当的艺术倾向，并愿意花大量时间来打磨他们的设计。

区块链法律顾问

• 随着组织拥抱区块链技术，出现了法律上的复杂性。区块链法律顾问就投资区块链、金融和身份等领域的这些问题提供建议。良好的沟通技巧和足够的国际法知识对于这个职位是必要的，因为区块链是一项跨国业务。

未来趋势

互操作性

• 随着越来越多的区块链平台被开发出来，现有平台之间的互操作性变得越来越必要。互操作性解决方案使区块链网络能够兼容、交换信息并在网络内执行交易。这使得生态系统更加内部互联，使用户能够使用许多平台而没有兼容性挑战。

集成物联网

• 区块链与物联网的结合，能够重塑或扩展众多行业。区块链为物联网（IoT）提供了一种安全透明的功能手段，尤其是在设备到设备通信和信息交换方面。这种集成提高了数据安全性，减少了泄露事件的发生，并支持机器对机器（M2M）交易。

去中心化金融（DeFi）的新发展

• 去中心化金融的应用正在彻底改变金融服务市场，传统中心化的金融服务提供商正被 DeFi 解决方案取代，例如在贷款、借贷和交易服务方面。这些平台是无中介的，并赋予用户对其资产更多的控制权。DeFi 的持续进步正在创造新的金融结构和工具，使系统更有效率，并提高安全性。

结论

要成为一名区块链开发者，需要具备良好的软件编程技能，以及密码学和区块链知识。因此，通过理解工具、框架和智能合约开发，我们可以在不断发展的领域取得成功。经验至关重要，应该包括通过为开源项目提供解决方案来提供培训。如果我们想投身区块链并持续学习，那么在这个领域创造伟大的职业生涯是很有可能的，这样我们就能处于创新行业的领先地位。