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区块链基础

理解区块链技术是加密量化的基础，本节介绍核心概念和技术原理。

区块链核心概念​

分布式账本​

传统数据库          区块链
─────────          ──────
中心化服务器    →   分布式节点
单点控制        →   共识机制
可篡改          →   不可篡改
私有          →   透明可追溯

区块结构​

┌─────────────────────────────────────┐
│              Block N                │
├─────────────────────────────────────┤
│  Header:                            │
│    - Previous Hash (前一区块哈希)    │
│    - Timestamp (时间戳)              │
│    - Merkle Root (交易摘要)          │
│    - Nonce (随机数)                  │
├─────────────────────────────────────┤
│  Body:                              │
│    - Transactions (交易列表)         │
│    - Smart Contracts (合约代码)      │
└─────────────────────────────────────┘

共识机制​

机制原理代表特点
PoW算力竞争比特币安全性高、能耗大
PoS权益质押以太坊2.0节能环保、门槛低
DPoS委托权益EOS效率高、中心化倾向

比特币 vs 以太坊​

比特币（数字黄金）​

  • 模型: UTXO（未花费交易输出）
  • 脚本: 简单脚本，非图灵完备
  • 用途: 价值存储、转账
# UTXO模型示例
inputs = [
    {"txid": "abc...", "vout": 0, "value": 1.0},  # 之前收到的1 BTC
]
outputs = [
    {"address": " recipient1", "value": 0.5},     # 发送0.5 BTC
    {"address": " sender_change", "value": 0.499}, # 找零
]
# 0.001 BTC作为手续费

以太坊（世界计算机）​

  • 模型: 账户模型（余额+存储+代码）
  • 智能合约: 图灵完备，支持复杂逻辑
  • Gas机制: 计算资源付费
# 以太坊账户类型
账户 = {
    "address": "0x...",
    "balance": 10.5,          # ETH余额
    "nonce": 5,               # 交易计数
    "code": "0x...",          # 合约代码（合约账户）
    "storage": {...}          # 存储状态
}

密码学基础​

哈希函数​

  • SHA-256: 比特币使用，输出256位哈希
  • Keccak-256: 以太坊使用
import hashlib

def sha256(data):
    return hashlib.sha256(data.encode()).hexdigest()

# 特性：
# 1. 单向性：无法从哈希反推原文
# 2. 确定性：相同输入总是得到相同输出
# 3. 敏感性：微小输入变化导致输出剧变

非对称加密​

  • 私钥: 随机生成的256位数字，必须保密
  • 公钥: 由私钥推导，可以公开
  • 地址: 公钥的哈希值，用于接收资产
from eth_account import Account

# 生成新账户
account = Account.create()
private_key = account.key.hex()      # 私钥：保密！
address = account.address            # 地址：0x...

智能合约基础​

Solidity入门​

// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract SimpleStorage {
    uint256 storedData;

    function set(uint256 x) public {
        storedData = x;
    }

    function get() public view returns (uint256) {
        return storedData;
    }
}

常用DeFi合约类型​

  • DEX: Uniswap、Curve（自动做市商）
  • 借贷: Aave、Compound（超额抵押借贷）
  • 衍生品: dYdX、GMX（永续合约）
  • 聚合器: 1inch、Paraswap（最优路由）

链上数据获取​

RPC调用​

from web3 import Web3

# 连接以太坊节点
w3 = Web3(Web3.HTTPProvider('https://eth-mainnet.g.alchemy.com/v2/YOUR_KEY'))

# 获取最新区块
latest_block = w3.eth.get_block('latest')
print(f"区块高度: {latest_block.number}")
print(f"时间戳: {latest_block.timestamp}")
print(f"交易数: {len(latest_block.transactions)}")

# 获取账户余额
balance = w3.eth.get_balance('0x...')
print(f"余额: {w3.from_wei(balance, 'ether')} ETH")

事件日志（Event Logs）​

# 监听Transfer事件
filter = w3.eth.filter({
    'address': '0xdAC17F958D2ee523a2206206994597C13D831ec7',  # USDT合约
    'topics': [Web3.keccak(text='Transfer(address,address,uint256)').hex()]
})

logs = filter.get_all_entries()
for log in logs:
    print(f"转账: {log}")

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