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Web3快速入门指南:从前后端开发者到区块链开发者

·15632 words·32 mins
Table of Contents

本文面向有前后端开发经验的开发者,用通俗易懂的语言和实战代码,帮助你快速掌握Web3开发的核心知识。预计阅读+实践时间:2-3小时。

第一部分:Web3基础认知

1. 什么是Web3

互联网的三次进化

让我们先理解互联网是如何演进的:

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Web3的核心差异

特性Web2.0Web3.0
数据存储中心化服务器(AWS、阿里云)分布式区块链网络
数据所有权平台拥有用户拥有
身份认证用户名+密码(平台控制)钱包地址(自己控制)
价值转移需要中介(支付宝、银行)点对点直接转账
应用逻辑后端服务器(黑盒)智能合约(开源透明)

类比理解

如果把互联网比作金融系统:

  • Web2.0 = 你在支付宝存钱,钱在支付宝的账户里,需要支付宝允许才能转账
  • Web3.0 = 你拥有自己的保险柜(钱包),钱真正属于你,可以直接转给任何人

2. 区块链核心概念

什么是区块链?

简单定义:区块链是一个分布式的、不可篡改的账本数据库。

类比为:一个全村人都有备份的账本,任何一笔交易都需要大家共同见证和记录。

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核心组成部分

1. 区块(Block)

// 简化的区块结构(类比理解)
{
  blockNumber: 1000,           // 区块高度
  timestamp: 1700000000,       // 时间戳
  transactions: [              // 交易列表
    {from: "0xABC...", to: "0xDEF...", value: "1.5 ETH"},
    {from: "0x123...", to: "0x456...", value: "0.5 ETH"}
  ],
  previousHash: "0x00001abc...",  // 前一个区块的哈希
  hash: "0x00002def...",          // 当前区块的哈希
  nonce: 12345                     // 用于挖矿的随机数
}

2. 交易(Transaction)

// 类比:Web2.0的API请求 → Web3.0的交易
// Web2.0
fetch('/api/transfer', {
  method: 'POST',
  body: { from: 'user1', to: 'user2', amount: 100 }
})

// Web3.0
{
  from: "0x742d35Cc6634C0532925a3b844Bc9e7595f0bEb",
  to: "0x5aAeb6053F3E94C9b9A09f33669435E7Ef1BeAed",
  value: "1500000000000000000", // 1.5 ETH (单位是 wei)
  gas: 21000,                    // Gas 限制
  gasPrice: "20000000000",       // Gas 价格
  nonce: 5,                      // 交易序号
  signature: "0x..."             // 私钥签名
}

3. 哈希(Hash)

哈希是数据的"数字指纹":

  • 任何数据的微小变化都会导致哈希完全不同
  • 不可逆:无法从哈希推导出原始数据
  • 确定性:相同输入永远产生相同哈希
// 示例(使用SHA-256)
hash("Hello")  // → "185f8db32271fe25f561a6fc938b2e264306ec304eda518007d1764826381969"
hash("Hello!") // → "334d016f755cd6dc58c53a86e183882f8ec14f52fb05345887c8a5edd42c87b7"
// 完全不同!

4. 共识机制

分布式网络中,如何确保大家对账本达成一致?

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常见区块链网络

网络特点主要用途开发语言
以太坊 (Ethereum)智能合约平台、生态最大DApp、DeFi、NFTSolidity
比特币 (Bitcoin)最早的区块链、数字黄金价值存储、支付Script
Polygon以太坊Layer2、低费用高性能DAppSolidity
BSC币安智能链、兼容以太坊DeFi、GameFiSolidity
Solana高性能、低延迟高频交易应用Rust

第二部分:必备基础知识

3. 账户与钱包体系

公钥、私钥、地址的关系

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代码演示

// 使用 ethers.js 生成钱包
const { ethers } = require('ethers');

// 方法1: 随机生成
const wallet = ethers.Wallet.createRandom();
console.log('私钥:', wallet.privateKey);
// 0xac0974bec39a17e36ba4a6b4d238ff944bacb478cbed5efcae784d7bf4f2ff80

console.log('地址:', wallet.address);
// 0xf39Fd6e51aad88F6F4ce6aB8827279cffFb92266

// 方法2: 从私钥导入
const importedWallet = new ethers.Wallet('0xac0974bec...');
console.log('地址:', importedWallet.address);
// 相同的私钥永远对应相同的地址

助记词的作用

助记词(Mnemonic)是私钥的人类可读形式。

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代码演示

// 从助记词恢复钱包
const mnemonic = "test test test test test test test test test test test junk";
const wallet = ethers.Wallet.fromMnemonic(mnemonic);

console.log('地址:', wallet.address);
// 0xf39Fd6e51aad88F6F4ce6aB8827279cffFb92266

// 派生路径 (HD Wallet)
const hdNode = ethers.utils.HDNode.fromMnemonic(mnemonic);
const account0 = hdNode.derivePath("m/44'/60'/0'/0/0");
const account1 = hdNode.derivePath("m/44'/60'/0'/0/1");
const account2 = hdNode.derivePath("m/44'/60'/0'/0/2");

console.log('账户0:', account0.address);
console.log('账户1:', account1.address);
console.log('账户2:', account2.address);
// 一个助记词可以管理多个账户

钱包类型

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🚀 实操:安装MetaMask并创建钱包

步骤1:安装

  1. 访问 metamask.io
  2. 下载浏览器扩展(Chrome/Firefox/Brave)
  3. 点击"Create a Wallet"

步骤2:创建钱包

  1. 设置密码(本地加密用)
  2. 备份助记词(写在纸上,不要截图!)
  3. 验证助记词

步骤3:查看地址

你的第一个以太坊地址看起来像这样:
0x742d35Cc6634C0532925a3b844Bc9e7595f0bEb

- 42个字符
- 以 0x 开头
- 包含数字和字母(a-f)

步骤4:切换到测试网络

  1. 点击网络下拉框
  2. 启用"Show test networks"
  3. 选择 “Sepolia Test Network”

💡 安全提示

  • ✅ 助记词写在纸上,存放在安全的地方
  • ❌ 不要截图、不要发给任何人
  • ❌ 任何人索要助记词/私钥都是诈骗
  • ✅ 网站书签收藏,防止钓鱼网站

4. 智能合约入门

什么是智能合约?

简单定义:智能合约是运行在区块链上的自动执行的代码。

类比理解

传统程序智能合约
运行在服务器上运行在区块链上(所有节点)
代码可以修改/删除部署后不可更改(immutable)
需要信任服务器代码公开透明,无需信任
中心化控制去中心化执行
免费调用(用户角度)需要支付Gas费

更形象的类比

自动售货机 = 最简单的智能合约

1. 投入硬币(发送交易)
2. 按下按钮(调用函数)
3. 自动执行逻辑(合约代码)
4. 输出商品(返回结果)

不需要售货员,不能反悔,规则透明

智能合约的执行流程

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Solidity基础语法(对比JavaScript)

Solidity是以太坊智能合约的主要编程语言,语法类似JavaScript/TypeScript。

Hello World合约

// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;  // 指定编译器版本

// 合约定义(类似 class)
contract HelloWorld {
    // 状态变量(存储在区块链上)
    string public message;
    
    // 构造函数(部署时执行一次)
    constructor(string memory _message) {
        message = _message;
    }
    
    // 公开函数(可被外部调用)
    function setMessage(string memory _newMessage) public {
        message = _newMessage;  // 修改状态,需要花费Gas
    }
    
    // 视图函数(只读,不消耗Gas)
    function getMessage() public view returns (string memory) {
        return message;
    }
}

JavaScript对比

// 类似的JavaScript类
class HelloWorld {
    constructor(message) {
        this.message = message;  // 存在内存中,重启丢失
    }
    
    setMessage(newMessage) {
        this.message = newMessage;
    }
    
    getMessage() {
        return this.message;
    }
}

// Solidity的状态变量存储在区块链上
// 类似于永久保存到数据库

常见数据类型对比

SolidityJavaScript说明
uint256number无符号整数(0到2^256-1)
int256number有符号整数
boolboolean布尔值
stringstring字符串
addressstring以太坊地址(0x开头)
bytes32string固定长度字节数组
mapping(address => uint)Map<string, number>键值对映射
uint[]number[]动态数组

一个实用的合约示例 - 简单投票

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

contract SimpleVote {
    // 状态变量
    mapping(address => bool) public hasVoted;  // 记录是否已投票
    mapping(string => uint) public votes;      // 记录每个选项的票数
    
    string[] public options;  // 投票选项列表
    
    // 事件(类似日志,前端可以监听)
    event Voted(address indexed voter, string option);
    
    // 构造函数
    constructor(string[] memory _options) {
        options = _options;
    }
    
    // 投票函数
    function vote(string memory option) public {
        // 检查是否已投票
        require(!hasVoted[msg.sender], "You have already voted");
        
        // 记录投票
        hasVoted[msg.sender] = true;
        votes[option] += 1;
        
        // 触发事件
        emit Voted(msg.sender, option);
    }
    
    // 获取选项票数
    function getVotes(string memory option) public view returns (uint) {
        return votes[option];
    }
}

关键概念解释

  1. msg.sender:调用者的地址(类似HTTP请求中的userId)
  2. require():条件检查,失败则回滚(类似assert)
  3. event:事件,记录在区块链日志中,前端可监听
  4. view:标记函数只读,不修改状态
  5. public:任何人都可以调用

合约部署与调用流程

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5. Gas费用机制

什么是Gas?

类比理解

场景Web2.0Web3.0
发送数据API调用(免费)发送交易(付Gas费)
运行代码云函数(按次/时长收费)智能合约(按计算量收费)
数据库写入数据库服务(包月)状态更新(每次付费)

核心概念

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为什么需要Gas?

  1. 防止恶意攻击
// 如果没有Gas,恶意代码可以无限循环
contract Malicious {
    function attack() public {
        while(true) {  // 无限循环,瘫痪网络
            // ...
        }
    }
}

// 有了Gas,循环会在Gas耗尽时停止
// 攻击者需要支付大量费用,不划算
  1. 激励矿工/验证者

    • 矿工打包交易获得Gas费作为奖励
    • 类似快递员的配送费
  2. 资源定价

    • 计算、存储都需要成本
    • Gas确保资源被合理使用

实际费用计算

示例1:简单转账

// 转账 1 ETH
Gas Used: 21,000
Gas Price: 20 Gwei

总费用 = 21,000 × 20 Gwei
       = 420,000 Gwei
       = 0.00042 ETH
        $0.84假设1 ETH = $2000

示例2:调用智能合约

// 调用投票合约的vote()函数
Gas Used: 65,000
Gas Price: 50 Gwei网络拥堵价格高

总费用 = 65,000 × 50 Gwei
       = 3,250,000 Gwei
       = 0.00325 ETH
        $6.50

如何估算和优化Gas?

前端估算Gas

const { ethers } = require('ethers');

// 连接到以太坊网络
const provider = new ethers.providers.JsonRpcProvider('https://eth-mainnet.g.alchemy.com/v2/YOUR-API-KEY');

// 估算转账Gas
const gasEstimate = await provider.estimateGas({
    to: '0x742d35Cc6634C0532925a3b844Bc9e7595f0bEb',
    value: ethers.utils.parseEther('1.0')
});
console.log('预估Gas用量:', gasEstimate.toString());  // 21000

// 获取当前Gas价格
const gasPrice = await provider.getGasPrice();
console.log('当前Gas价格:', ethers.utils.formatUnits(gasPrice, 'gwei'), 'Gwei');

// 计算总费用
const totalCost = gasEstimate.mul(gasPrice);
console.log('预估费用:', ethers.utils.formatEther(totalCost), 'ETH');

合约层面优化Gas

// ❌ Gas浪费
contract Bad {
    uint[] public numbers;
    
    function sumArray() public view returns (uint) {
        uint sum = 0;
        for (uint i = 0; i < numbers.length; i++) {
            sum += numbers[i];  // 每次循环都读取存储
        }
        return sum;
    }
}

// ✅ Gas优化
contract Good {
    uint[] public numbers;
    
    function sumArray() public view returns (uint) {
        uint[] memory nums = numbers;  // 一次性读到内存
        uint sum = 0;
        for (uint i = 0; i < nums.length; i++) {
            sum += nums[i];  // 从内存读取,更便宜
        }
        return sum;
    }
}

💡 Gas优化技巧

  • ✅ 使用memory而非storage(当不需要持久化时)
  • ✅ 批量操作而非多次单独操作
  • ✅ 使用uint256而非uint8(EVM优化)
  • ✅ 缓存数组长度:uint len = arr.length
  • ❌ 避免在循环中修改存储变量

第三部分:Web3开发实践

6. 前端与区块链交互

Web3技术栈架构

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Ethers.js vs Web3.js

特性Ethers.jsWeb3.js
大小~116KB~1.5MB
TypeScript支持✅ 原生支持⚠️ 需要@types
文档质量⭐⭐⭐⭐⭐⭐⭐⭐
学习曲线平缓较陡
社区活跃度
推荐指数⭐⭐⭐⭐⭐⭐⭐⭐

推荐使用Ethers.js,后续示例都基于此库。

环境准备

# 创建React项目
npx create-react-app my-dapp
cd my-dapp

# 安装依赖
npm install ethers

核心操作1:连接钱包

// src/hooks/useWallet.js
import { useState, useEffect } from 'react';
import { ethers } from 'ethers';

export const useWallet = () => {
  const [account, setAccount] = useState(null);
  const [provider, setProvider] = useState(null);
  const [signer, setSigner] = useState(null);
  const [chainId, setChainId] = useState(null);

  // 连接钱包
  const connectWallet = async () => {
    try {
      // 检查是否安装MetaMask
      if (!window.ethereum) {
        alert('请安装MetaMask');
        return;
      }

      // 请求连接钱包
      const accounts = await window.ethereum.request({
        method: 'eth_requestAccounts'
      });

      // 创建Provider和Signer
      const provider = new ethers.providers.Web3Provider(window.ethereum);
      const signer = provider.getSigner();
      const network = await provider.getNetwork();

      setAccount(accounts[0]);
      setProvider(provider);
      setSigner(signer);
      setChainId(network.chainId);

      console.log('连接成功:', accounts[0]);
      console.log('网络ID:', network.chainId);
    } catch (error) {
      console.error('连接失败:', error);
    }
  };

  // 监听账户切换
  useEffect(() => {
    if (window.ethereum) {
      window.ethereum.on('accountsChanged', (accounts) => {
        setAccount(accounts[0]);
        console.log('账户已切换:', accounts[0]);
      });

      window.ethereum.on('chainChanged', (chainId) => {
        window.location.reload();  // 网络切换时重新加载
      });
    }

    return () => {
      if (window.ethereum) {
        window.ethereum.removeAllListeners();
      }
    };
  }, []);

  return {
    account,
    provider,
    signer,
    chainId,
    connectWallet,
    isConnected: !!account
  };
};

使用示例

// src/App.js
import React from 'react';
import { useWallet } from './hooks/useWallet';

function App() {
  const { account, connectWallet, isConnected } = useWallet();

  return (
    <div>
      <h1>我的第一个DApp</h1>
      {!isConnected ? (
        <button onClick={connectWallet}>连接钱包</button>
      ) : (
        <div>
          <p>已连接: {account}</p>
          <p>地址缩写: {account.slice(0, 6)}...{account.slice(-4)}</p>
        </div>
      )}
    </div>
  );
}

export default App;

核心操作2:读取链上数据

// 读取ETH余额
const getBalance = async (address) => {
  const balance = await provider.getBalance(address);
  const balanceInEth = ethers.utils.formatEther(balance);
  console.log(`余额: ${balanceInEth} ETH`);
  return balanceInEth;
};

// 读取区块信息
const getBlockInfo = async () => {
  const blockNumber = await provider.getBlockNumber();
  const block = await provider.getBlock(blockNumber);
  
  console.log('最新区块:', blockNumber);
  console.log('区块时间:', new Date(block.timestamp * 1000));
  console.log('交易数:', block.transactions.length);
};

// 读取智能合约数据
const contractAddress = '0x5FbDB2315678afecb367f032d93F642f64180aa3';
const contractABI = [
  'function getMessage() public view returns (string)',
  'function votes(string) public view returns (uint256)'
];

const contract = new ethers.Contract(contractAddress, contractABI, provider);

// 调用view函数(不消耗Gas)
const message = await contract.getMessage();
console.log('合约消息:', message);

const voteCount = await contract.votes('选项A');
console.log('选项A的票数:', voteCount.toString());

核心操作3:发送交易

// 发送ETH转账
const sendEth = async (toAddress, amount) => {
  try {
    const tx = await signer.sendTransaction({
      to: toAddress,
      value: ethers.utils.parseEther(amount)  // 转换为wei
    });
    
    console.log('交易已发送:', tx.hash);
    console.log('等待确认...');
    
    // 等待交易被打包
    const receipt = await tx.wait();
    
    console.log('交易已确认!');
    console.log('区块高度:', receipt.blockNumber);
    console.log('Gas使用:', receipt.gasUsed.toString());
    
    return receipt;
  } catch (error) {
    console.error('交易失败:', error);
  }
};

// 调用合约的写入函数
const voteForOption = async (option) => {
  try {
    // 连接合约(需要signer来签名交易)
    const contract = new ethers.Contract(contractAddress, contractABI, signer);
    
    // 估算Gas
    const gasEstimate = await contract.estimateGas.vote(option);
    console.log('预估Gas:', gasEstimate.toString());
    
    // 调用函数
    const tx = await contract.vote(option, {
      gasLimit: gasEstimate.mul(120).div(100)  // 增加20%余量
    });
    
    console.log('投票交易已发送:', tx.hash);
    
    // 等待确认
    const receipt = await tx.wait();
    console.log('投票成功!');
    
    return receipt;
  } catch (error) {
    if (error.code === 'UNPREDICTABLE_GAS_LIMIT') {
      console.error('交易会失败,可能已经投过票了');
    } else {
      console.error('投票失败:', error.message);
    }
  }
};

核心操作4:监听事件

// 监听合约事件
const listenToVoteEvents = () => {
  const contract = new ethers.Contract(contractAddress, contractABI, provider);
  
  // 监听Voted事件
  contract.on('Voted', (voter, option, event) => {
    console.log('新投票!');
    console.log('投票人:', voter);
    console.log('选项:', option);
    console.log('交易哈希:', event.transactionHash);
    
    // 更新UI
    updateVoteCount(option);
  });
  
  // 取消监听
  // contract.removeAllListeners('Voted');
};

// 查询历史事件
const getVoteHistory = async () => {
  const contract = new ethers.Contract(contractAddress, contractABI, provider);
  
  // 获取过去7天的Voted事件
  const currentBlock = await provider.getBlockNumber();
  const blocksPerDay = (24 * 60 * 60) / 12;  // 以太坊约12秒一个块
  const fromBlock = currentBlock - (7 * blocksPerDay);
  
  const filter = contract.filters.Voted();
  const events = await contract.queryFilter(filter, fromBlock, 'latest');
  
  console.log(`找到 ${events.length} 条投票记录`);
  
  events.forEach(event => {
    console.log('投票人:', event.args.voter);
    console.log('选项:', event.args.option);
  });
  
  return events;
};

完整的DApp组件示例

// src/components/VotingApp.js
import React, { useState, useEffect } from 'react';
import { ethers } from 'ethers';
import { useWallet } from '../hooks/useWallet';

const CONTRACT_ADDRESS = '0x5FbDB2315678afecb367f032d93F642f64180aa3';
const CONTRACT_ABI = [
  'function vote(string memory option) public',
  'function getVotes(string memory option) public view returns (uint256)',
  'function hasVoted(address) public view returns (bool)',
  'event Voted(address indexed voter, string option)'
];

function VotingApp() {
  const { account, provider, signer, connectWallet, isConnected } = useWallet();
  const [options] = useState(['选项A', '选项B', '选项C']);
  const [voteCounts, setVoteCounts] = useState({});
  const [hasVoted, setHasVoted] = useState(false);
  const [loading, setLoading] = useState(false);

  // 加载投票数据
  useEffect(() => {
    if (isConnected && provider) {
      loadVoteData();
    }
  }, [isConnected, provider, account]);

  const loadVoteData = async () => {
    try {
      const contract = new ethers.Contract(CONTRACT_ADDRESS, CONTRACT_ABI, provider);
      
      // 获取每个选项的票数
      const counts = {};
      for (const option of options) {
        const count = await contract.getVotes(option);
        counts[option] = count.toNumber();
      }
      setVoteCounts(counts);
      
      // 检查当前用户是否已投票
      if (account) {
        const voted = await contract.hasVoted(account);
        setHasVoted(voted);
      }
    } catch (error) {
      console.error('加载数据失败:', error);
    }
  };

  const handleVote = async (option) => {
    if (!signer) {
      alert('请先连接钱包');
      return;
    }

    setLoading(true);
    try {
      const contract = new ethers.Contract(CONTRACT_ADDRESS, CONTRACT_ABI, signer);
      
      // 发送交易
      const tx = await contract.vote(option);
      console.log('交易已发送:', tx.hash);
      
      // 等待确认
      await tx.wait();
      console.log('投票成功!');
      
      // 重新加载数据
      await loadVoteData();
    } catch (error) {
      console.error('投票失败:', error);
      alert('投票失败: ' + error.message);
    } finally {
      setLoading(false);
    }
  };

  if (!isConnected) {
    return (
      <div style={{ textAlign: 'center', marginTop: '50px' }}>
        <h2>投票DApp</h2>
        <button onClick={connectWallet}>连接钱包</button>
      </div>
    );
  }

  return (
    <div style={{ maxWidth: '600px', margin: '0 auto', padding: '20px' }}>
      <h2>投票DApp</h2>
      <p>连接地址: {account.slice(0, 6)}...{account.slice(-4)}</p>
      
      {hasVoted && (
        <p style={{ color: 'green' }}> 你已经投过票了</p>
      )}
      
      <div style={{ marginTop: '30px' }}>
        {options.map(option => (
          <div key={option} style={{ 
            border: '1px solid #ddd', 
            padding: '15px', 
            marginBottom: '10px',
            borderRadius: '5px'
          }}>
            <div style={{ display: 'flex', justifyContent: 'space-between', alignItems: 'center' }}>
              <div>
                <strong>{option}</strong>
                <div>当前票数: {voteCounts[option] || 0}</div>
              </div>
              <button 
                onClick={() => handleVote(option)}
                disabled={hasVoted || loading}
                style={{
                  padding: '10px 20px',
                  backgroundColor: hasVoted ? '#ccc' : '#007bff',
                  color: 'white',
                  border: 'none',
                  borderRadius: '5px',
                  cursor: hasVoted ? 'not-allowed' : 'pointer'
                }}
              >
                {loading ? '投票中...' : hasVoted ? '已投票' : '投票'}
              </button>
            </div>
          </div>
        ))}
      </div>
      
      <button 
        onClick={loadVoteData}
        style={{
          marginTop: '20px',
          padding: '10px 20px',
          backgroundColor: '#28a745',
          color: 'white',
          border: 'none',
          borderRadius: '5px',
          cursor: 'pointer'
        }}
      >
        刷新数据
      </button>
    </div>
  );
}

export default VotingApp;

这个组件实现了完整的投票DApp功能:

  • ✅ 连接钱包
  • ✅ 读取投票数据
  • ✅ 发送投票交易
  • ✅ 防止重复投票
  • ✅ 实时更新UI

7. 第一个DApp开发实战

让我们从零开始,完整开发一个去中心化留言板DApp。

DApp架构图

正在加载图表...

步骤1:编写智能合约

// contracts/MessageBoard.sol
// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract MessageBoard {
    // 消息结构
    struct Message {
        uint256 id;
        address author;
        string content;
        uint256 timestamp;
        uint256 tips;  // 收到的打赏金额
    }
    
    // 状态变量
    Message[] public messages;
    mapping(address => uint256) public userMessageCount;
    
    // 事件
    event MessagePosted(uint256 indexed id, address indexed author, string content);
    event MessageTipped(uint256 indexed id, address indexed tipper, uint256 amount);
    
    // 发布消息
    function postMessage(string memory _content) public {
        require(bytes(_content).length > 0, "Content cannot be empty");
        require(bytes(_content).length <= 280, "Content too long");
        
        uint256 messageId = messages.length;
        
        messages.push(Message({
            id: messageId,
            author: msg.sender,
            content: _content,
            timestamp: block.timestamp,
            tips: 0
        }));
        
        userMessageCount[msg.sender]++;
        
        emit MessagePosted(messageId, msg.sender, _content);
    }
    
    // 打赏消息
    function tipMessage(uint256 _messageId) public payable {
        require(_messageId < messages.length, "Message does not exist");
        require(msg.value > 0, "Tip must be greater than 0");
        
        Message storage message = messages[_messageId];
        message.tips += msg.value;
        
        // 转账给作者
        payable(message.author).transfer(msg.value);
        
        emit MessageTipped(_messageId, msg.sender, msg.value);
    }
    
    // 获取消息总数
    function getMessageCount() public view returns (uint256) {
        return messages.length;
    }
    
    // 获取最新的N条消息
    function getLatestMessages(uint256 count) public view returns (Message[] memory) {
        uint256 total = messages.length;
        uint256 returnCount = count > total ? total : count;
        
        Message[] memory latestMessages = new Message[](returnCount);
        
        for (uint256 i = 0; i < returnCount; i++) {
            latestMessages[i] = messages[total - 1 - i];
        }
        
        return latestMessages;
    }
}

步骤2:设置开发环境(Hardhat)

# 创建项目目录
mkdir message-board-dapp
cd message-board-dapp

# 初始化npm项目
npm init -y

# 安装Hardhat和依赖
npm install --save-dev hardhat @nomiclabs/hardhat-ethers ethers
npm install --save-dev @nomiclabs/hardhat-waffle ethereum-waffle chai

# 初始化Hardhat项目
npx hardhat

# 选择:Create a JavaScript project

Hardhat配置文件

// hardhat.config.js
require("@nomiclabs/hardhat-waffle");
require("@nomiclabs/hardhat-ethers");

module.exports = {
  solidity: "0.8.19",
  networks: {
    hardhat: {
      chainId: 1337
    },
    sepolia: {
      url: "https://eth-sepolia.g.alchemy.com/v2/YOUR-API-KEY",
      accounts: ["YOUR-PRIVATE-KEY"]  // ⚠️ 生产环境使用环境变量
    }
  }
};

步骤3:编写测试

// test/MessageBoard.test.js
const { expect } = require("chai");
const { ethers } = require("hardhat");

describe("MessageBoard", function () {
  let messageBoard;
  let owner, user1, user2;

  beforeEach(async function () {
    // 获取测试账户
    [owner, user1, user2] = await ethers.getSigners();
    
    // 部署合约
    const MessageBoard = await ethers.getContractFactory("MessageBoard");
    messageBoard = await MessageBoard.deploy();
    await messageBoard.deployed();
  });

  it("应该能发布消息", async function () {
    await messageBoard.connect(user1).postMessage("Hello Web3!");
    
    const count = await messageBoard.getMessageCount();
    expect(count).to.equal(1);
    
    const message = await messageBoard.messages(0);
    expect(message.content).to.equal("Hello Web3!");
    expect(message.author).to.equal(user1.address);
  });

  it("不应该允许空消息", async function () {
    await expect(
      messageBoard.postMessage("")
    ).to.be.revertedWith("Content cannot be empty");
  });

  it("应该能打赏消息", async function () {
    // 发布消息
    await messageBoard.connect(user1).postMessage("Great content!");
    
    // 记录打赏前的余额
    const balanceBefore = await ethers.provider.getBalance(user1.address);
    
    // 打赏
    const tipAmount = ethers.utils.parseEther("0.1");
    await messageBoard.connect(user2).tipMessage(0, { value: tipAmount });
    
    // 验证余额变化
    const balanceAfter = await ethers.provider.getBalance(user1.address);
    expect(balanceAfter.sub(balanceBefore)).to.equal(tipAmount);
    
    // 验证消息的tips字段
    const message = await messageBoard.messages(0);
    expect(message.tips).to.equal(tipAmount);
  });

  it("应该能获取最新消息", async function () {
    // 发布多条消息
    await messageBoard.postMessage("Message 1");
    await messageBoard.postMessage("Message 2");
    await messageBoard.postMessage("Message 3");
    
    // 获取最新2条
    const latestMessages = await messageBoard.getLatestMessages(2);
    expect(latestMessages.length).to.equal(2);
    expect(latestMessages[0].content).to.equal("Message 3");
    expect(latestMessages[1].content).to.equal("Message 2");
  });
});

运行测试

npx hardhat test

# 输出:
#   MessageBoard
#     ✓ 应该能发布消息
#     ✓ 不应该允许空消息
#     ✓ 应该能打赏消息
#     ✓ 应该能获取最新消息
#
#   4 passing (2s)

步骤4:部署合约

// scripts/deploy.js
const hre = require("hardhat");

async function main() {
  console.log("开始部署 MessageBoard 合约...");
  
  const MessageBoard = await hre.ethers.getContractFactory("MessageBoard");
  const messageBoard = await MessageBoard.deploy();
  
  await messageBoard.deployed();
  
  console.log("✅ MessageBoard 已部署到:", messageBoard.address);
  console.log("📋 请保存此地址,前端需要使用");
  
  // 验证部署
  const count = await messageBoard.getMessageCount();
  console.log("初始消息数:", count.toString());
}

main()
  .then(() => process.exit(0))
  .catch((error) => {
    console.error(error);
    process.exit(1);
  });

部署到本地网络

# 启动本地节点
npx hardhat node

# 新开一个终端,部署合约
npx hardhat run scripts/deploy.js --network localhost

# 输出:
# 开始部署 MessageBoard 合约...
# ✅ MessageBoard 已部署到: 0x5FbDB2315678afecb367f032d93F642f64180aa3

部署到测试网

# 部署到Sepolia测试网
npx hardhat run scripts/deploy.js --network sepolia

# 在 Etherscan 查看:
# https://sepolia.etherscan.io/address/YOUR-CONTRACT-ADDRESS

步骤5:前端开发

# 创建React应用
npx create-react-app frontend
cd frontend
npm install ethers

合约配置文件

// frontend/src/config/contract.js
export const CONTRACT_ADDRESS = "0x5FbDB2315678afecb367f032d93F642f64180aa3";

export const CONTRACT_ABI = [
  "function postMessage(string memory _content) public",
  "function tipMessage(uint256 _messageId) public payable",
  "function getMessageCount() public view returns (uint256)",
  "function getLatestMessages(uint256 count) public view returns (tuple(uint256 id, address author, string content, uint256 timestamp, uint256 tips)[])",
  "event MessagePosted(uint256 indexed id, address indexed author, string content)",
  "event MessageTipped(uint256 indexed id, address indexed tipper, uint256 amount)"
];

主应用组件

// frontend/src/App.js
import React, { useState, useEffect } from 'react';
import { ethers } from 'ethers';
import { CONTRACT_ADDRESS, CONTRACT_ABI } from './config/contract';
import './App.css';

function App() {
  const [account, setAccount] = useState('');
  const [contract, setContract] = useState(null);
  const [messages, setMessages] = useState([]);
  const [newMessage, setNewMessage] = useState('');
  const [loading, setLoading] = useState(false);

  // 连接钱包
  const connectWallet = async () => {
    try {
      if (!window.ethereum) {
        alert('请安装MetaMask');
        return;
      }

      const accounts = await window.ethereum.request({
        method: 'eth_requestAccounts'
      });

      const provider = new ethers.providers.Web3Provider(window.ethereum);
      const signer = provider.getSigner();
      const contractInstance = new ethers.Contract(
        CONTRACT_ADDRESS,
        CONTRACT_ABI,
        signer
      );

      setAccount(accounts[0]);
      setContract(contractInstance);

      // 加载消息
      loadMessages(contractInstance);
    } catch (error) {
      console.error('连接失败:', error);
    }
  };

  // 加载消息列表
  const loadMessages = async (contractInstance) => {
    try {
      const messageList = await contractInstance.getLatestMessages(20);
      
      const formattedMessages = messageList.map(msg => ({
        id: msg.id.toNumber(),
        author: msg.author,
        content: msg.content,
        timestamp: new Date(msg.timestamp.toNumber() * 1000).toLocaleString(),
        tips: ethers.utils.formatEther(msg.tips)
      }));
      
      setMessages(formattedMessages);
    } catch (error) {
      console.error('加载消息失败:', error);
    }
  };

  // 发布消息
  const postMessage = async () => {
    if (!newMessage.trim()) {
      alert('请输入消息内容');
      return;
    }

    setLoading(true);
    try {
      const tx = await contract.postMessage(newMessage);
      console.log('交易已发送:', tx.hash);
      
      await tx.wait();
      console.log('消息发布成功!');
      
      setNewMessage('');
      await loadMessages(contract);
    } catch (error) {
      console.error('发布失败:', error);
      alert('发布失败: ' + error.message);
    } finally {
      setLoading(false);
    }
  };

  // 打赏消息
  const tipMessage = async (messageId) => {
    const amount = prompt('输入打赏金额 (ETH):');
    if (!amount || isNaN(amount)) return;

    try {
      const tx = await contract.tipMessage(messageId, {
        value: ethers.utils.parseEther(amount)
      });
      
      console.log('打赏交易已发送:', tx.hash);
      await tx.wait();
      console.log('打赏成功!');
      
      await loadMessages(contract);
    } catch (error) {
      console.error('打赏失败:', error);
      alert('打赏失败: ' + error.message);
    }
  };

  // 监听新消息事件
  useEffect(() => {
    if (contract) {
      contract.on('MessagePosted', (id, author, content) => {
        console.log('新消息:', content);
        loadMessages(contract);
      });

      return () => {
        contract.removeAllListeners();
      };
    }
  }, [contract]);

  return (
    <div className="App">
      <header className="App-header">
        <h1>📝 去中心化留言板</h1>
        {!account ? (
          <button onClick={connectWallet} className="connect-btn">
            连接钱包
          </button>
        ) : (
          <p className="account">
            {account.slice(0, 6)}...{account.slice(-4)}
          </p>
        )}
      </header>

      {account && (
        <div className="container">
          {/* 发布消息区域 */}
          <div className="post-section">
            <textarea
              value={newMessage}
              onChange={(e) => setNewMessage(e.target.value)}
              placeholder="分享你的想法... (最多280字符)"
              maxLength={280}
              rows={4}
            />
            <div className="post-actions">
              <span>{newMessage.length}/280</span>
              <button 
                onClick={postMessage} 
                disabled={loading}
                className="post-btn"
              >
                {loading ? '发布中...' : '发布'}
              </button>
            </div>
          </div>

          {/* 消息列表 */}
          <div className="messages-section">
            <h2>最新消息</h2>
            {messages.length === 0 ? (
              <p className="no-messages">还没有消息发布第一条吧</p>
            ) : (
              messages.map(msg => (
                <div key={msg.id} className="message-card">
                  <div className="message-header">
                    <span className="author">
                      {msg.author.slice(0, 6)}...{msg.author.slice(-4)}
                    </span>
                    <span className="timestamp">{msg.timestamp}</span>
                  </div>
                  <p className="content">{msg.content}</p>
                  <div className="message-footer">
                    <span className="tips">💰 {msg.tips} ETH</span>
                    <button 
                      onClick={() => tipMessage(msg.id)}
                      className="tip-btn"
                    >
                      打赏
                    </button>
                  </div>
                </div>
              ))
            )}
          </div>
        </div>
      )}
    </div>
  );
}

export default App;

样式文件

/* frontend/src/App.css */
* {
  margin: 0;
  padding: 0;
  box-sizing: border-box;
}

body {
  font-family: -apple-system, BlinkMacSystemFont, 'Segoe UI', 'Roboto', sans-serif;
  background: linear-gradient(135deg, #667eea 0%, #764ba2 100%);
  min-height: 100vh;
}

.App {
  max-width: 800px;
  margin: 0 auto;
  padding: 20px;
}

.App-header {
  background: white;
  padding: 30px;
  border-radius: 15px;
  box-shadow: 0 10px 30px rgba(0,0,0,0.2);
  text-align: center;
  margin-bottom: 30px;
}

.App-header h1 {
  color: #333;
  margin-bottom: 20px;
}

.connect-btn {
  background: linear-gradient(135deg, #667eea 0%, #764ba2 100%);
  color: white;
  border: none;
  padding: 15px 40px;
  border-radius: 25px;
  font-size: 16px;
  font-weight: bold;
  cursor: pointer;
  transition: transform 0.2s;
}

.connect-btn:hover {
  transform: scale(1.05);
}

.account {
  background: #f0f0f0;
  padding: 10px 20px;
  border-radius: 20px;
  color: #666;
  font-family: monospace;
}

.container {
  background: white;
  padding: 30px;
  border-radius: 15px;
  box-shadow: 0 10px 30px rgba(0,0,0,0.2);
}

.post-section {
  margin-bottom: 40px;
}

.post-section textarea {
  width: 100%;
  padding: 15px;
  border: 2px solid #e0e0e0;
  border-radius: 10px;
  font-size: 16px;
  font-family: inherit;
  resize: vertical;
  transition: border-color 0.3s;
}

.post-section textarea:focus {
  outline: none;
  border-color: #667eea;
}

.post-actions {
  display: flex;
  justify-content: space-between;
  align-items: center;
  margin-top: 10px;
}

.post-btn {
  background: linear-gradient(135deg, #667eea 0%, #764ba2 100%);
  color: white;
  border: none;
  padding: 12px 30px;
  border-radius: 20px;
  font-size: 16px;
  font-weight: bold;
  cursor: pointer;
  transition: transform 0.2s;
}

.post-btn:hover:not(:disabled) {
  transform: scale(1.05);
}

.post-btn:disabled {
  opacity: 0.6;
  cursor: not-allowed;
}

.messages-section h2 {
  color: #333;
  margin-bottom: 20px;
  padding-bottom: 10px;
  border-bottom: 2px solid #e0e0e0;
}

.no-messages {
  text-align: center;
  color: #999;
  padding: 40px;
}

.message-card {
  background: #f9f9f9;
  padding: 20px;
  border-radius: 10px;
  margin-bottom: 15px;
  transition: transform 0.2s, box-shadow 0.2s;
}

.message-card:hover {
  transform: translateY(-2px);
  box-shadow: 0 5px 15px rgba(0,0,0,0.1);
}

.message-header {
  display: flex;
  justify-content: space-between;
  margin-bottom: 10px;
}

.author {
  font-weight: bold;
  color: #667eea;
  font-family: monospace;
}

.timestamp {
  color: #999;
  font-size: 14px;
}

.content {
  color: #333;
  line-height: 1.6;
  margin-bottom: 15px;
}

.message-footer {
  display: flex;
  justify-content: space-between;
  align-items: center;
  padding-top: 10px;
  border-top: 1px solid #e0e0e0;
}

.tips {
  color: #f39c12;
  font-weight: bold;
}

.tip-btn {
  background: #f39c12;
  color: white;
  border: none;
  padding: 8px 20px;
  border-radius: 15px;
  font-size: 14px;
  font-weight: bold;
  cursor: pointer;
  transition: background 0.2s;
}

.tip-btn:hover {
  background: #e67e22;
}

步骤6:运行完整应用

# 确保本地节点在运行
npx hardhat node

# 部署合约(如果还没部署)
npx hardhat run scripts/deploy.js --network localhost

# 启动前端
cd frontend
npm start

完整的交互流程

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🎉 恭喜!你已经完成了第一个完整的DApp开发!


8. 测试网络使用

主网 vs 测试网

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主要测试网对比

测试网所属链共识机制推荐指数说明
Sepolia以太坊PoS⭐⭐⭐⭐⭐官方推荐,长期维护
Goerli以太坊PoA⭐⭐⭐老牌测试网,逐步淘汰
MumbaiPolygonPoS⭐⭐⭐⭐Polygon测试网,快速低费用
BSC TestnetBSCPoSA⭐⭐⭐⭐币安智能链测试网

获取测试币(Faucet)

Sepolia测试币获取

  1. Alchemy Faucet (推荐)

    • 网址:https://sepoliafaucet.com/
    • 需要:Alchemy账户
    • 每天:0.5 Sepolia ETH
  2. Infura Faucet

    • 网址:https://www.infura.io/faucet/sepolia
    • 需要:Infura账户
    • 每天:0.5 Sepolia ETH
  3. PoW Faucet

    • 网址:https://sepolia-faucet.pk910.de/
    • 通过挖矿获取
    • 无限制,但需要时间

操作步骤

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配置MetaMask连接测试网

// 方法1:手动添加网络
// MetaMask -> 设置 -> 网络 -> 添加网络

// Sepolia配置
{
  "网络名称": "Sepolia",
  "RPC URL": "https://eth-sepolia.g.alchemy.com/v2/YOUR-API-KEY",
  "链ID": "11155111",
  "货币符号": "ETH",
  "区块浏览器": "https://sepolia.etherscan.io"
}

// 方法2:代码切换网络
async function switchToSepolia() {
  try {
    await window.ethereum.request({
      method: 'wallet_switchEthereumChain',
      params: [{ chainId: '0xaa36a7' }],  // 11155111的16进制
    });
  } catch (switchError) {
    // 如果网络不存在,添加网络
    if (switchError.code === 4902) {
      await window.ethereum.request({
        method: 'wallet_addEthereumChain',
        params: [{
          chainId: '0xaa36a7',
          chainName: 'Sepolia Test Network',
          nativeCurrency: {
            name: 'Sepolia ETH',
            symbol: 'ETH',
            decimals: 18
          },
          rpcUrls: ['https://sepolia.infura.io/v3/YOUR-API-KEY'],
          blockExplorerUrls: ['https://sepolia.etherscan.io']
        }]
      });
    }
  }
}

使用区块链浏览器

Etherscan功能

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查看交易示例

  1. 部署合约后,复制交易哈希
  2. 访问 https://sepolia.etherscan.io/
  3. 粘贴交易哈希搜索
  4. 查看详细信息:
Transaction Hash: 0x123abc...
Status: Success ✅
Block: 1234567
From: 0xYourAddress...
To: Contract Creation
Value: 0 ETH
Transaction Fee: 0.001234 ETH
Gas Price: 20 Gwei
Gas Limit: 500,000
Gas Used: 412,345 (82.47%)

验证合约源代码

为什么要验证?

  • ✅ 增加信任(代码公开透明)
  • ✅ 方便其他人审计
  • ✅ 可以直接在Etherscan上调用合约
  • ✅ 有助于生态发展

使用Hardhat验证

# 安装插件
npm install --save-dev @nomiclabs/hardhat-etherscan

# hardhat.config.js添加配置
module.exports = {
  // ... 其他配置
  etherscan: {
    apiKey: "YOUR-ETHERSCAN-API-KEY"
  }
};

# 验证合约
npx hardhat verify --network sepolia CONTRACT_ADDRESS

# 如果构造函数有参数
npx hardhat verify --network sepolia CONTRACT_ADDRESS "Constructor Arg 1" "Arg 2"

验证成功后,可以在Etherscan上看到:

  • ✅ 绿色的"√“标记
  • 📄 “Contract” 标签页显示源代码
  • 🔍 “Read Contract” 和 “Write Contract” 功能

第四部分:Web3生态与应用

9. 核心应用场景

Web3生态全景图

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1. DeFi(去中心化金融)

核心概念:无需中介的金融服务。

DeFi vs 传统金融

功能传统金融DeFi
交易券商、交易所Uniswap、Sushiswap
借贷银行Aave、Compound
理财基金公司Yearn Finance
保险保险公司Nexus Mutual
信任基础信任机构信任代码
准入门槛需要KYC、审核任何人可用
运营时间工作日9-57x24小时

2. NFT(非同质化代币)

NFT应用场景

  1. 数字艺术 - Bored Ape Yacht Club、CryptoPunks
  2. 游戏资产 - Axie Infinity、Decentraland虚拟土地
  3. 实用型NFT - ENS域名(yourname.eth)、会员卡
  4. 身份认证 - 学历证书、资格认证

3. DAO(去中心化自治组织)

著名DAO案例

  • MakerDAO - 管理DAI稳定币
  • Uniswap DAO - 治理Uniswap协议
  • Nouns DAO - 创造NFT艺术品

第五部分:安全与最佳实践

11. 安全要点

私钥安全(最重要!)

✅ 应该做的事

  • 使用环境变量存储私钥
  • 助记词写在纸上,存放安全的地方
  • 大额资产使用硬件钱包(Ledger、Trezor)
  • 使用多签钱包

识别钓鱼网站

保护自己的方法

  1. 使用书签 - 收藏官方网站,永远从书签访问
  2. 检查URL - 仔细检查域名拼写
  3. 官方渠道 - 只信任官方Twitter、Discord发布的链接
  4. 小额测试 - 第一次使用新平台时,先用小额测试

智能合约安全

修复重入攻击

// ✅ Checks-Effects-Interactions模式
contract SafeBank {
    mapping(address => uint256) public balances;
    
    function withdraw() public {
        uint256 balance = balances[msg.sender];
        require(balance > 0, "No balance");
        
        // 先更新状态
        balances[msg.sender] = 0;
        
        // 后转账
        (bool success, ) = msg.sender.call{value: balance}("");
        require(success, "Transfer failed");
    }
}

安全开发检查清单

  • 使用最新版本Solidity(>= 0.8.0)
  • 导入OpenZeppelin等经过审计的库
  • 遵循Checks-Effects-Interactions模式
  • 关键函数有权限控制
  • 完整的单元测试(覆盖率>80%)
  • 在测试网充分测试
  • 代码已经过审计(重要项目)

第六部分:进阶路线

13. 学习路线图

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推荐学习资源

官方文档

互动教程

视频课程

  • Patrick Collins - YouTube免费完整课程
  • Dapp University - 实战项目教程
  • Eat The Blocks - 深入技术讲解

开发框架

社区资源


总结

恭喜你完成这篇Web3快速入门指南的阅读!

✅ 你现在掌握的技能

  1. 理论基础

    • ✅ 理解Web3的核心理念
    • ✅ 掌握区块链基本原理
    • ✅ 熟悉加密货币钱包体系
  2. 技术能力

    • ✅ 编写Solidity智能合约
    • ✅ 使用Ethers.js与区块链交互
    • ✅ 开发完整的DApp应用
  3. 安全意识

    • ✅ 识别常见安全威胁
    • ✅ 防范钓鱼和诈骗
    • ✅ 编写安全的智能合约
  4. 生态认知

    • ✅ 了解DeFi、NFT、DAO、GameFi
    • ✅ 熟悉常见ERC标准
    • ✅ 能使用测试网和开发工具

🚀 下一步行动

  1. 立即实践

    • 安装MetaMask
    • 获取测试币
    • 部署你的第一个合约
    • 开发一个完整DApp
  2. 持续学习

    • 每周编写一个智能合约
    • 阅读优秀项目源码
    • 参与开源项目贡献
    • 关注Web3最新动态
  3. 社区参与

    • 加入Discord/Telegram社区
    • 参加线上/线下Meetup
    • 参与黑客松比赛
    • 分享你的学习心得

💡 最后的建议

记住Web3的核心价值观

  • 🔓 开放 - 代码开源,任何人可审计
  • 🤝 无需许可 - 任何人都能参与
  • 💎 真正所有权 - 你真正拥有数字资产
  • 🌍 去中心化 - 不依赖单一实体

保持学习的心态

  • Web3发展迅速,持续学习是必须的
  • 不要害怕犯错,测试网就是用来试错的
  • 加入社区,互相学习和帮助
  • 从小项目开始,逐步积累经验

注意安全

  • 私钥/助记词是一切的基础,务必妥善保管
  • 在主网操作前,一定在测试网充分测试
  • 学会使用安全工具检查合约和授权
  • 对任何"高收益"承诺保持警惕

附录:常用工具清单

钱包

  • MetaMask - 最流行的浏览器钱包
  • Rainbow - 移动端友好
  • Ledger/Trezor - 硬件钱包(高安全性)

开发工具

  • Remix - 在线Solidity IDE
  • Hardhat - 专业开发框架
  • VS Code - 代码编辑器 + Solidity插件

节点服务

区块链浏览器

安全工具

  • Revoke.cash - 检查和撤销授权
  • Slither - 智能合约静态分析
  • MythX - 自动化安全分析

前端库

  • Ethers.js - 推荐的以太坊库
  • Web3.js - 另一个选择
  • RainbowKit - 钱包连接UI组件

祝你在Web3世界探索愉快!🎉

记住:这只是开始,Web3的世界还有无限可能等待你去发现!


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