2022年-Web3开发者学习路线指南

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2022年-Web3开发者学习路线指南

前言

这篇文章是个人总结的Web3开发学习路线图,希望能够帮助更多的开发者更方便的进入Web3的开发。

在本来开头需要说明的是,Web3是一个包含了很多领域的概念,不讨论币圈和链圈的划分,Web3包括有Defi、NFT、Game等基于区块链的Dapp应用的开发;也有VR、AR等追求视觉沉浸感的XR相关领域的开发;还有基于区块链底层架构或者协议的开发。

这篇文章给出的学习路线图是第一种类型:针对Dapp应用的开发,也就是基于区块链网络开发的去中心化应用。我将从首先从国内的JD开始,分析国内的区块链企业需要哪些技术栈。再给出基于以太坊的学习路线图。

也许你会问为什么要学习以太坊?我学习用BNB Chain、Solana、Avalanche等区块链构建我的Dapp不行吗?答案当然可以!但是以太坊依然是目前最大的区块链应用开发生态,它的开发者工具最齐全、文档和社区也最丰富。你能找到更多的学习资料,在遇到问题时也能很快找到社区的解答。

毫无疑问,以太坊理应是Dapp的新手开发者第一个学习的区块链生态

这篇文章不会介绍过多Dapp的前后端开发上,我假设你了解HTML/CSS/JavaScript的相关基础知识,并熟悉一门后端语言(Python、Java、Rush、Go或者Node.js)。

好了,让我们开始吧~

企业需要什么样的Web3开发者?

如果了解现在的企业需要Web3开发者拥有什么样的技能组合,能够让我们更加针对性的去学习企业级的开发实践,少踩一些弯路。

首先我浏览了猎聘、前程无忧、BOSS直聘等求职平台的区块链相关招聘岗位,找到了下面这个较为典型的区块链JD。这个JD大致期望招聘的是3-5年编程开发经验,有1年以上智能合约或区块链相关开发经验的中级开发者。我把截图放在了下面,并且把重点给标注了出来。

从这份区块链里面可以可以看到以下的技术要点:

  • 区块链基础原理
  • 熟悉Ethereum技术,深入理解EVM
  • Solidity编程
  • 智能合约设计、开发、测试、上线和维护
  • 智能合约的跨链交易
  • Truffle开发框架
  • web3js、ethers.js、OpenZeppelin等库

即使你还从未接触过Web3的开发,但如果你是一位有过Web开发经验的程序员,Dapp的应用开发范式基本是一致的,我相信你大概能从这份JD里面能总结出这么几点:

  1. 区块链的基础原理和Ethereum技术是Web3开发的基础知识
  2. 智能合约是区块链开发一个很重要的环节
  3. Solidity是编写智能合约的一个重要语言
  4. Truflle是一个主流的区块链开发框架
  5. web3js、ethers.js、OpenZeppelin这几个是区块链开发中经常使用的库

没错,这几个技术点是我们Dapp开发和编写智能合约通常会使用到的。也许你依然对里面的概念和技术完全不了解,没关系,你只需要有个大概的印象。接下来我们在下文的「学习路线指南」中都会提及到这几个技术栈。

我相信你在阅读完全文后再回来看这个JD,应该会有不一样的理解。

区块链基础

在学习应用的开发前,了解一定的区块链基础知识是很有必要的。虽然从技术角度上来说,即使你不了解任何的区块链基础知识,也能开发出Dapp。但这样的开发者基本上就是工具和语言的熟练使用者,在遇见较为深入的问题和技术栈时,很快就会碰见天花板。

推荐资料

对于区块链基础知识的学习,我推荐以下的专栏/课程/书籍,你可以任选一个深入看即可:

  1. 《陈浩: 深入浅出区块链-极客时间》(专栏)

国内开源公有区块链项目 Metaverse 元界 CTO陈浩开设的专栏,专栏共 36 期,围绕区块链知识从浅入深,分 5 个模块进行讲解:浅说区块链基础 / 深入区块链技术 / 数字货币与数字资产专题 / 区块链与当下互联网 /如何从业区块链。

  1. 《自游:说透区块链 - 极客时间》(专栏)

专栏作者是深耕一线的区块链专家,专栏从应用和技术两方面出发聊区块链。比起上一个专栏整体文章的设计更加容易理解,有很多丰富的案例和思考,看完这个基本能搭建起区块链知识体系的完整认知。

  1. 北京大学肖臻老师《区块链技术与应用》公开课-B站(视频)

北京大学公开课《区块链技术与应用》由肖臻老师讲授,主要讲解区块链的基本概念和实现原理,面向广大对区块链技术和应用感兴趣的同学。通过这门课的学习,能够掌握比特币、以太坊等区块链技术的设计思路并有效解决实际问题。

  1. 《区块链 从数字货币到信用社会 中信出版社图书》(书籍)

本书作者之一是巴比特创始人长铗,这本书较为系统的对区块链的历史和现状做了讲解,并有专门的章节来介绍智能合约和区块链的应用场景。是一本很好的了解区块链基础知识的数据。

基础学习到什么程度?

学习基础知识特别容易刨根问底,区块链同时又是涵盖密码学、计算机科学等领域的技术综合体,如果深入了解下去可能会让学习者失去学习的兴趣。那么作为一名区块链开发者,你需要学习到什么程度呢?我个人认为,在学习完基础知识部分后,你需要能够回到出以下的问题即可:

  1. 区块链到底是什么?它具有什么特点?
  2. 区块链在技术上大致是如何实现的?
  3. 区块链的共识机制是什么?共识机制解决了什么问题?有什么常见的共识机制?
  4. 区块链的存储规则和常见的数据库有什么不同?
  5. PoW、PoS、DPoS这几个共识机制的原理、特点是什么?
  6. 除了数字货币,常见的区块链的应用类型有哪些?

你可以带着这些问题,结合上面推荐的资料学习,这样效果会更好。

了解区块应用生态

基础知识的学习对于大多数人而言注定是枯燥乏味的,在学习区块链的同时不妨同时了解一下现在国内外有哪些具体的应用。你也许有听过几个应用了,例如:MetaMask(最知名的区块链钱包),Stepn(一个能购买跑鞋,跑步会赚取收益的Dapp)、Axie Infinity(一款神奇宝贝主题的区块链游戏)、NBA TopShot(NBA官方验证的NFT)、OpenSea(全球最大的NFT交易市场)等等。

了解这些基于区块链的Dapp,能够让我们更加直观的认识到区块链的应用场景。还有什么比直接使用到能够交互的应用程序更为直观的呢?在你了解的过程中,你还会发现如今区块链生态的繁荣,目前有很多的Dapp不是在以太坊这一条链上运行的了,还有BNB Chain、SOLONA、TRON等众多公链生态。

这里推荐每位开发者都通过dappradar.com探索一下Dapp生态,这个网站可以类比苹果生态中的Apple Store,DappRadar就是Web3世界Apple Store。而且这个网站的Blog质量极高,有很多优秀的博客文章和专业的区块链调研报告。

以太坊相关技术

了解完区块链的基础知识,这个时候就应该到了技术学习的环节。 正如前文中提到的,对于新手开发者而言,学习区块链的最佳方式是从以太坊入手。下面我们就来看一下学习以太坊生态的相关技术栈。

以太坊开发者基础

在学习具体的技术前,以太坊的基础知识和概念是需要掌握的。学习这方面的知识,唯一推荐的资料就是以太坊官网。你基本可以在官网上找到太坊生态所有技术的学习资料!

以太坊开发者文档通俗的介绍了以太坊的相关概念:账户、区块、EVM、Gas、智能合约、共识机制等,同时以太坊的国际化做得也很优秀,文档支持46种语言,翻译由社区进行维护。

在官方文档的阅读过程中,EVM、Gas、智能合约等部分是需要重点掌握的

Metamask

在以太坊编写智能合约之前,如果你还没有下载一个区块链钱包并尝试完成一笔交易,你可能无法体会到区块链交易的便利性,也不能直观的感受到Gas费用的无处不在。在这之前你可以尝试下载安装MetaMask这个区块链钱包来完成一笔交易。

你可以直接在浏览器上安装MetaMask插件,并且切换到相应的测试网络。如果你在测试网络上没有任何的ETH,你可以从下面的Facuet网站获取以太币(都是基于rinkeby测试网络的):

Solidity语言 + 智能合约

智能合约是Dapp开发的最重要的环节,智能合约本质是开发者发布在 EVM 内存中的可重用代码片段(程序),它同时也是一个以太坊账户。任何人都可以通过“交易”来触发并执行智能合约。

能够编写智能合约的语言不止一种,包括:Solidity、Vyper、Yul等。但Solidity基本是绝大多数开发者和企业用来编写智能合约的唯一语言,所以Solidity是你成为区块链开发者必须学习的一门语言。

你可以从以下资料中学习Solidity:

Remix IDE

在学习Solidity和智能合约过程中,你需要一款IED去编写你的代码,这边我推荐Remix。

Remix是一款基于浏览器的IDE,使用Remix可以省去你安装Solidity运行环境的繁琐流程。Remix基本提供了你编写Solidity智能合约的所有功能:

  • 代码高亮
  • 代码调试
  • 代码编译
  • 日志输出
  • 钱包连接&发送交易
  • 合约部署

web3.js & ethers.js

web3.jsethers.js这两个库都是用来和以太坊节点通信的两个JavaScript库。在Dapp的开发中,这两个库都是常会被使用到的。你可以通过这两个库来完成一系列的功能:

  • 连接钱包
  • 查询余额
  • 发送交易
  • 部署智能合约
  • 查询区块信息
  • 调用函数

在Dapp的开发中使用两个库的API功能大部分都是相同的,你可以选择其中的一个即可。相对而言,ethers.js对比使用 web3.js 代码量更少,接口也更简洁,个人推荐优先使用 ethers.js 。

相关文档地址如下:

Truffle框架

正如我们编写前端应用会使用到React、Vue这样的前端框架,编写后端Node.js应用会使用Nest.js或者Egg.js后端框架一样。社区里面编写Dapp框架最常使用的框架就Truffle。

Truffle具有以下功能:

  • 内置智能合约编译,链接,部署和二进制(文件)管理。
  • 可快速开发自动化智能合约测试框架。
  • 可脚本化、可扩展的部署和迁移框架。
  • 可管理多个不同的以太坊网络,可部署到任意数量的公共主网和私有网络。
  • 使用 ERC190 标准,使用 EthPM 和 NPM 进行包装管理。
  • 支持通过命令控制台直接与智能合约进行交互。
  • 可配置的构建管道,支持紧密集成。
  • 支持在Truffle环境中使用外部脚本运行器执行脚本。

相关资料如下:

Truffle的套件中还提供了一个非常有用的应用:Ganache。通过这个应用你可以一键创建你的区块链网络, 方便你在这个区块链网络中开发、部署和测试你的Dapp。

HardHat

HardHat同样也是以太坊社区里面使用量比较大的框架,就像前端中文社区里面Vue和React之争一样,在以太坊社区HardHard也经常被用来和Truffle做对比。你可以把HardHat当做Truffle的一个替代框架去学习,并选择一个适合你的框架去编写Dapp。

如果你想了解更多的以太坊框架,可以查看:ethereum.org/zh/develope…

ERC-20

如果你的Dapp有创建自己加密货币的需求,那么ERC-20标准就是你必须了解的,ERC-20 使用以太坊上最重要的智能合约标准之一。是用于实现可替换通证的智能合约技术标准。

ERC-20 提供的示例功能:

  • 将代币从一个账户转移到另一个账户
  • 获取账户的当前代币余额
  • 获取网络上可用代币的总供应量
  • 批准一个账户的一定数量的代币是否可以被第三方账户消费

ERC-20相关资料:

智能合约库

在编写较为复杂的智能合约时,你完全没有必要从0到1编写你的智能合约库,社区里面提供了许多的智能合约库供你使用。你完全可以复用这些库或者继承它们。

使用智能合约库不仅仅能节约的时间,社区里面头部的智能合约库的安全性是有保障的,引入它们能够确保你关键交易的安全性。

相关智能合约库资料:

  • OpenZeppelin 合约: 安全的智能合约开发库(最广泛使用的库,必学)
  • DappSys:智能合约构建模块,能够解决常见的问题,例如:白名单、认证、Upgradable ERC20-token
  • HQ20:一个带有合约、库和案例的 Solidity 项目,帮助您为现实世界建立功能齐全的分布式应用
  • 以太坊官网-智能合约库

智能合约安全

智能合约的安全性怎么强调都不为过。因为智能合约部署后不能修改的特性,这让智能合约中的漏斗变得极为危险。我相信你已经听过了以太坊分叉的故事,也听到过很多盗窃资产的事件发生。

所以,在你把智能合约部署到以太坊主网之前,确保的智能合约的安全性,对其进行测试和安全性分析是非常重要的。同时,了解一些常见的智能合约攻击手段也是必要的,就像你作为一名web开发者需要了解基本的XSS攻击、CSRF攻击等一样。

相关智能合约安全性资料:

总结

上面的所有内容学习完成,你就是一名合格的区块链Dapp开发者了。你能够编写安全、规范的智能合约,并且能够将智能合约部署在以太坊网络上,再通过web3.js或ethers.js调用的方式,进行智能合约和Dapp的交互,实现整个Dapp的开发打通。

如果你想在区块链开发上更进一步,此时你需要考虑的就会更多了,例如你可能发现链上交易的Gas费用越来越高,此时你需要考虑优化你的智能合约来降低每笔交易的Gas费用。你可能还需要使用到Layer2、多链或者侧链等扩展方案,学习Optimistic Rollups、ZKRollup等扩容工具。这部分内容就不在这篇文章里面介绍了。

最后,本文中所有资料统一整理为如下清单:

参考资料

  1. ethereum.org/
  2. How To Become a Highly Paid Blockchain Developer in 2022
  3. github.com/fltenwall/w…
  4. www.youtube.com/watch?v=Pl8…(TED)
  5. 以太坊开发者工具的最新清单
  6. 从Layer 2到Layer 3,中间发生了什么?
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