NodeJS全栈WEB3面试题——P1基础知识：区块链与Web3原理

1.1 区块链的基本组成有哪些部分？它们的作用是什么？

区块链主要由以下几个部分组成：

• 区块（Block）：区块是数据的基本存储单元，每个区块包含一批交易记录和一些元数据（如时间戳、前一个区块的哈希等）。

• 链（Chain）：区块通过哈希指针连接形成链条，保证数据的不可篡改性。

• 节点（Node）：参与网络的计算机，每个节点维护区块链的完整或部分副本。

• 共识机制（Consensus Mechanism）：用于节点间达成一致，确保数据一致性和安全。

• 智能合约（Smart Contract）：区块链上自动执行的代码，实现业务逻辑自动化。

• 交易（Transaction）：区块链上的操作请求，比如转账或调用智能合约。

它们的作用是确保区块链数据的安全性、去中心化和可信任，实现价值的点对点转移和智能自动化执行。

---

1.2 什么是去中心化？和分布式系统有何不同？

• **去中心化（Decentralization）**指的是没有单一的控制中心，网络中的每个节点都可以自主参与决策和验证，降低单点故障风险，提高抗审查能力和安全性。

• **分布式系统（Distributed System）**是指计算资源分布在多个节点上，共同完成任务，但不一定保证去中心化。分布式系统中，节点之间可能有主从关系或者中心控制。

区别：

• 去中心化强调权力和控制的分散，没有中心权威；

• 分布式系统强调物理和逻辑的资源分布，但可能存在中心化控制。

区块链既是分布式系统，也是去中心化系统。

---

1.3 区块链的共识机制有哪些？PoW、PoS、DPoS的区别？

• PoW（Proof of Work，工作量证明）：节点通过计算大量哈希难题竞赛来获得记账权，消耗大量算力和电力，代表项目有比特币、以太坊（原版）。

• PoS（Proof of Stake，权益证明）：节点通过持币数量和时间质押获得记账权，节省算力消耗，鼓励长期持币，代表项目有以太坊2.0、Cardano。

• DPoS（Delegated Proof of Stake，委托权益证明）：通过投票选出代表节点来生产区块，提高效率，但引入一定的中心化风险，代表项目有EOS、TRON。

区别：

特点	PoW	PoS	DPoS
资源消耗	高（算力、电力）	低（持币质押）	更低（选举代表）
去中心化	高	较高	较低（少数代表节点）
性能	低	中等	高
安全性	高	高	中等

---

1.4 什么是Gas？为什么交易需要Gas？如何优化Gas成本？

• Gas 是以太坊等智能合约平台中，用于衡量和支付计算和存储资源消耗的计量单位。

• 交易需要Gas是因为区块链计算资源有限且成本高，Gas作为交易执行的“燃料”，防止网络滥用，激励矿工/验证者处理交易。

• 优化Gas成本的方法：

  • 优化智能合约代码，减少不必要的计算和存储操作；

  • 使用更高效的数据结构和算法；

  • 合理拆分复杂交易，避免一次调用过多操作；

  • 利用Layer 2解决方案减少主链负载；

  • 选择Gas费较低的时间段提交交易。

---

1.5 什么是Layer 1 和 Layer 2？举例说明。

• Layer 1 是区块链的主链层，负责底层数据存储、共识和安全，比如比特币、以太坊主链。

• Layer 2 是构建在Layer 1之上的扩展解决方案，提升交易速度和降低费用，减少主链负载，主要通过链下处理然后定期提交结果到主链。

举例：

• Layer 1：比特币、以太坊（主链）。

• Layer 2：以太坊上的Rollups（Optimistic Rollup、ZK-Rollup）、闪电网络（Bitcoin Lightning Network）、Polygon（侧链）。