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数字加密货币币种介绍(一)

2017-12-17  axcngq

近年来,数字加密货币蓬勃发展,目前世界上已经有超过900多种加密货币,并且随着以太坊这种去中心化的应用平台的诞生,每个人都能越来越容易地创建自己的新加密货币。那么这些货币之间究竟有什么区别?那些脱颖而出的货币又有什么特点?接下来,我会用系列文章根据CoinMarketCap的市值排行,对一些主流的加密货币进行介绍。本篇介绍比特币,以太坊,比特币现金和瑞波币。

1.比特币(Bitcoin, 符号:BTC)


比特币的概念在2008年金融危机之后由中本聪首先提出,并于2009年发布。这是第一款去中心化的数字加密货币,没有任何中心节点可以控制它,交易和支付都是点对点直接发生的,没有中间人。

比特币系统中记录交易的账本被称作区块链,是由所有分布式节点共同维护的,或者更准确地说是每个节点都有自己维护的一条区块链。比特币规定网络中最长的一条区块链才是记账有效的主链,经过节点之间的信息互通,每个节点会不停地更新自己维护的区块链,以求与网络中的主链同步。

当比特币网络中发生交易后,会向整个网络传播。每个节点都可以把它接收到的若干数量的交易打包到一个区块中。在区块头结构中需要找到一个数字(nonce)填入,使整个区块数据经过hash加密之后得到的字符串小于某个目标数字。这就是比特币的挖矿,也被称作工作量证明(PoW,proof-of-work),因为要找到这个数字需要消耗非常大的算力即工作量,一台普通电脑的CPU平均需要十几万年的时间才能完成一次挖矿。谁最先找到自己对应区块的数字,谁就可以往区块链上加入自己挖出的区块,并且得到一定数量的比特币作为奖励。这样一套机制一方面激励更多的人参与进来,另一方面通过这种算力消耗巨大的挖矿提高了作假的难度,增加了区块链的安全性。

由于比特币所有节点都是去中心化的分布式节点,区块被挖出来之后需要通知其他节点从而有机会加到它们各自维护的区块链上,这就需要向全网传播。网络上的节点收到该区块后,会验证该区块及其内部交易的有效性,确认有效并且没有别的同一高度的区块已经加在自己维护的区块链上(挖矿最快者获胜),就会将它加入到自己的区块链上。如果区块所在的链成为了比特币网络的主链即长度最长的链,就得到了全部节点的认可,可以认为区块中的交易是有效的,这就是比特币的共识机制

比特币是匿名的,节点之间的交易都是通过随机生成的字符串作为钱包地址进行的。比特币没有传统的账户概念,没有任何直接存储的数据告诉你某个钱包地址上有几个比特币。比特币系统是基于交易记账的,想要知道某个钱包地址上有多少比特币,就需要知道所有跟这个地址有关的历史交易,从而推断出该地址有多少比特币可用。

比特币采用的加密算法是SHA-256,这是当时最先进最安全的加密算法,而据此设计的挖矿工作需要大量的运算,并且没有比一个一个数字去凑来得更好的解法。这种算法导致可以设计专门针对其运算特点的ASIC(Application-Specific Integrated Circuit,专门应用集成电路)矿机,矿机的价格昂贵,所以普通人无法负担,最后导致挖矿掌握在少数人的手中,一定程度上弱化了比特币去中心化的初衷。

比特币的优点:

A.去中心化。不被任何中央机构或政府控制,杜绝了货币滥发等不可靠的集权行为,理论上全世界被炸到只剩下一台电脑,最后也能通过这台电脑去恢复并重建比特币系统;

B.匿名。一定程度上保护了交易者,对于动荡国家的民众有很大的吸引力;

C.无国界,跨境。可以方便地进行跨国交易,汇款等;

D.交易费用低。因为不需要第三方清算机构,没有中间者的费用;

E.安全,透明,伪造难度大。

缺点:

A.交易确认时间长。比特币出块时间平均是10分钟,考虑到需要抵御“双花(double spending)”的攻击所需的确认时间更长,这比起信用卡、现金等现有系统的秒结特性,实在是一种落后;

B.吞吐量有限。一个区块的大小限制在1M,一笔交易大小至少要有250个字节,按平均10分钟挖出一个区块来算,每秒钟只能处理7个交易。这比起每秒钟能处理上万笔交易的信用卡系统相形见绌;

C.交易安全性问题。虽然比特币本身的设计足够安全,但是比特币交易所常常是中心化的一个网站,成为黑客攻击的靶子,并且已经发生过多起严重的黑客攻击事件导致了用户大量的损失;

D.价格的剧烈波动影响了其价值存储功能和支付手段。目前接受比特币支付的商家都会通过第三方实时转换成法币从而转移了其价格波动的风险,但是风险传导给了第三方平台。

需要指出的是比特币仍旧在不停发展之中,已经有不同的方案被提出来解决一些问题。

网站:bitcoin.org

Github: github.com/bitcoin

2.以太坊 (Ethereum, 符号:ETH)


以太坊由Vitalik Buterin在2013年受比特币启发提出,其定位是“下一代加密货币与去中心化应用平台”,它是一个具有智能合约功能的公共区块链平台,是创造基于区块链的各种去中心化应用的基础。以太坊通过图灵完备的去中心化虚拟机(称为“以太虚拟机”,Ethereum Virtual Machine)来处理点对点合约,而以太币(Ether)就是跑合约需要的能量,形象地称为“汽油”(gas)。以太坊发布于2015年7月30日。

由于以太坊的出块速度很快,很长一段时间维持在15秒左右,这样会产生大量因为挖矿速度略慢且由于网络同步不及时而挖出的未被收入到主链中的区块,在比特币中这些块被称为“孤块”,会被废弃掉。以太坊允许主链上的区块头结构中包含对这些区块的引用,并称这些区块为“叔块”,挖出叔块的矿工也将会得到奖励,而挖出主区块的矿工也会因为包含叔块而得到额外的奖励。对叔块的引用进一步验证了其父块的有效性,增加了网络的安全性。对叔块的引用可以增加主区块的“重量”,在以太坊的共识机制中最重的链是主链

以太坊目前采用的是工作量证明(PoW, proof-of-work)挖矿,采用的算法是Ethash,利用的是有向无环图的遍历搜索,需要较大的内存,所以难以制造针对性的ASIC矿机,适合用GPU挖矿,大众可以以相对不高的投入参与进来。在以太坊的规划中最后的阶段将会采用权益证明(PoS, proof-of-stake)来对交易进行验证,即权益人通过缴纳一定数量的以太币作为保证金来参与验证工作,如果权益人作出不诚实的行为,其保证金会被罚掉。相较于工作量证明,权益证明可节省大量在挖矿时浪费的硬件与电力资源,并避免矿池引起的中心化。想要了解更多关于以太坊的发展路线,可以参考《以太坊的4个发展阶段与难度炸弹》

相比于比特币小心翼翼尽量避免硬分叉(hard fork),以太坊的理念是大胆实验,遇到问题勇于使用硬分叉,其规划的不同阶段之间就是要用硬分叉实现的。2016年6月,以太坊上的一个去中心化自治组织项目 The DAO 被黑客攻击,造成市值五千万美元的以太币被转移。最后在2016年7月20日,以太坊进行硬分叉,作出一个向后不兼容的改变,让所有的以太币(包括被移动的)回归原处,但是有部分人不接受此改变,他们在没有更改的区块链上继续挖矿,成为以太坊经典(Ethereum Classic)。这是第一次有主流区块链为了补偿投资人,而通过分叉来更改交易纪录,引起了一定的争议。

以太坊的缺点,其应用代码本身及应用产生的数据都存在同一个区块链中,造成了区块链的快速膨胀,容易引起交易拥堵。目前以太坊正在研发不同的侧链(Sidechain)离链(Off-Chain)技术以缓解主链的拥堵状况。此外,为了解决恶意合约造成节点无限循环执行,每个合约执行都有gas限制,导致它无法支撑大规模的应用。

以太坊的开发社区十分活跃,甚至对于同一问题会同时分组开发不同的解决方案在内部竞争。所以对于以太坊的发展以及由此带来的对区块链技术的推动值得我们关注。

网站:ethereum.org/

Github: github.com/ethereum

3.比特币现金(Bitcoin Cash, 符号:BCC或BCH或XBC)


比特币现金是比特币的硬分叉区块链,于2017年8月1日20时20分开始挖矿。比特币为了解决交易拥堵对于采用隔离见证(Segwit)还是扩容的问题争论了很久。隔离见证会将交易的状态与签名信息分开,使得只有交易的发出人才能修改交易id,为交易在主链之外的网络进行处理打下基础,有利于开发人员,但是会使矿工收益下降,而扩容则是提高比特币区块大小,使得一个区块可以包含更多的交易,有利于矿工。最终比特币世界通过了分叉方案BIP91,获得全网算力支持,一致同意先进行隔离见证升级,并在之后的6个月内把底层区块链的区块大小升级至2M。然而国内的比特币挖矿巨头比特币大陆旗下的矿池ViaBTC却突然变卦,推出了一套硬分叉的体系,基于比特币的原链分叉出“比特币现金”。比特币现金对比特币的代码稍作修改,将区块大小直接提升至8M,不包含隔离见证功能。比特币现金兼容了分叉前比特币的区块链数据,而到了分叉那一刻以后,它开始执行新的代码,打包大区块,形成新的链。

比特币现金的做法完全站在了矿工的利益上,简单粗暴地将区块大小升级8倍,抛弃了会使挖矿收益减少的隔离见证。这使得系统吞吐量增加,一定程度上解决了区块拥堵问题,但这是一种治标不治本的方案,对于区块链的技术发展也无多大意义。

网站:www.bitcoincash.org/

代码库: www.bitcoincash.org/developers

4.瑞波币(Ripple, 符号:XRP)


Ripple发行于2012年,是一个开放的全球支付体系,通过这个网络可以转账任意一种法币(美元,人民币)、虚拟货币甚至其他诸如大宗商品之类的资产,也支持在不同货币之间进行转换。瑞波币(XRP)是这个系统中交易所需要支付的基础货币。

Ripple引入了网关(Gateway)系统,作为陌生人交易中可信赖的“共同朋友”。网关是资金进出的大门,类似于货币存取和兑换机构,它允许人们把法定货币、虚拟货币注入或抽离Ripple网络,可充当支付双方的桥梁,这使得货币的转账可以在陌生人之间进行。

瑞波币作为基础货币可以在整个Ripple网络中自由流通。例如小明在美国留学,妈妈要汇2000美元零花钱给他,那么小明妈可以在Ripple中国的网关用2000美元等值的人民币兑换成瑞波币,然后把瑞波币转到小明的钱包地址,这样小明就可以在美国的网关将瑞波币兑换成美元,这一过程可以在几秒钟内完成。

Ripple在建立之初就发行了1000亿瑞波币,且总额不再增加,因此没有所谓的挖矿。其中200亿给予投资人和创始人,500亿会被免费派发(即一段时间内开设账户免费赠送),另外300亿将由其维护公司OpenCoin持有。一个可用的Ripple账户至少要有20个瑞波币,每进行一次交易,就会销毁十万分之一个瑞波币。这一费用对于正常交易者来说成本几乎可以忽略不计。但对于恶意攻击、制造海量的虚假账户和交易信息者,所销毁的瑞波币会呈几何数级增长,成本将是巨大的。

Ripple因其交易结算速度快(平均在4秒左右),交易吞吐量大(通常维持在每秒1500个交易,也可以扩展支持更高数量的交易),安全稳定的特性被多家大行采用作为跨境转账的系统。

网站:ripple.com

Github: github.com/ripple近年来,数字加密货币蓬勃发展,目前世界上已经有超过900多种加密货币,并且随着以太坊这种去中心化的应用平台的诞生,每个人都能越来越容易地创建自己的新加密货币。那么这些货币之间究竟有什么区别?那些脱颖而出的货币又有什么特点?接下来,我会用系列文章根据CoinMarketCap的市值排行,对一些主流的加密货币进行介绍。本篇介绍比特币,以太坊,比特币现金和瑞波币。

1.比特币(Bitcoin, 符号:BTC)


比特币的概念在2008年金融危机之后由中本聪首先提出,并于2009年发布。这是第一款去中心化的数字加密货币,没有任何中心节点可以控制它,交易和支付都是点对点直接发生的,没有中间人。

比特币系统中记录交易的账本被称作区块链,是由所有分布式节点共同维护的,或者更准确地说是每个节点都有自己维护的一条区块链。比特币规定网络中最长的一条区块链才是记账有效的主链,经过节点之间的信息互通,每个节点会不停地更新自己维护的区块链,以求与网络中的主链同步。

当比特币网络中发生交易后,会向整个网络传播。每个节点都可以把它接收到的若干数量的交易打包到一个区块中。在区块头结构中需要找到一个数字(nonce)填入,使整个区块数据经过hash加密之后得到的字符串小于某个目标数字。这就是比特币的挖矿,也被称作工作量证明(PoW,proof-of-work),因为要找到这个数字需要消耗非常大的算力即工作量,一台普通电脑的CPU平均需要十几万年的时间才能完成一次挖矿。谁最先找到自己对应区块的数字,谁就可以往区块链上加入自己挖出的区块,并且得到一定数量的比特币作为奖励。这样一套机制一方面激励更多的人参与进来,另一方面通过这种算力消耗巨大的挖矿提高了作假的难度,增加了区块链的安全性。

由于比特币所有节点都是去中心化的分布式节点,区块被挖出来之后需要通知其他节点从而有机会加到它们各自维护的区块链上,这就需要向全网传播。网络上的节点收到该区块后,会验证该区块及其内部交易的有效性,确认有效并且没有别的同一高度的区块已经加在自己维护的区块链上(挖矿最快者获胜),就会将它加入到自己的区块链上。如果区块所在的链成为了比特币网络的主链即长度最长的链,就得到了全部节点的认可,可以认为区块中的交易是有效的,这就是比特币的共识机制

比特币是匿名的,节点之间的交易都是通过随机生成的字符串作为钱包地址进行的。比特币没有传统的账户概念,没有任何直接存储的数据告诉你某个钱包地址上有几个比特币。比特币系统是基于交易记账的,想要知道某个钱包地址上有多少比特币,就需要知道所有跟这个地址有关的历史交易,从而推断出该地址有多少比特币可用。

比特币采用的加密算法是SHA-256,这是当时最先进最安全的加密算法,而据此设计的挖矿工作需要大量的运算,并且没有比一个一个数字去凑来得更好的解法。这种算法导致可以设计专门针对其运算特点的ASIC(Application-Specific Integrated Circuit,专门应用集成电路)矿机,矿机的价格昂贵,所以普通人无法负担,最后导致挖矿掌握在少数人的手中,一定程度上弱化了比特币去中心化的初衷。

比特币的优点:

A.去中心化。不被任何中央机构或政府控制,杜绝了货币滥发等不可靠的集权行为,理论上全世界被炸到只剩下一台电脑,最后也能通过这台电脑去恢复并重建比特币系统;

B.匿名。一定程度上保护了交易者,对于动荡国家的民众有很大的吸引力;

C.无国界,跨境。可以方便地进行跨国交易,汇款等;

D.交易费用低。因为不需要第三方清算机构,没有中间者的费用;

E.安全,透明,伪造难度大。

缺点:

A.交易确认时间长。比特币出块时间平均是10分钟,考虑到需要抵御“双花(double spending)”的攻击所需的确认时间更长,这比起信用卡、现金等现有系统的秒结特性,实在是一种落后;

B.吞吐量有限。一个区块的大小限制在1M,一笔交易大小至少要有250个字节,按平均10分钟挖出一个区块来算,每秒钟只能处理7个交易。这比起每秒钟能处理上万笔交易的信用卡系统相形见绌;

C.交易安全性问题。虽然比特币本身的设计足够安全,但是比特币交易所常常是中心化的一个网站,成为黑客攻击的靶子,并且已经发生过多起严重的黑客攻击事件导致了用户大量的损失;

D.价格的剧烈波动影响了其价值存储功能和支付手段。目前接受比特币支付的商家都会通过第三方实时转换成法币从而转移了其价格波动的风险,但是风险传导给了第三方平台。

需要指出的是比特币仍旧在不停发展之中,已经有不同的方案被提出来解决一些问题。

网站:bitcoin.org

Github: github.com/bitcoin

2.以太坊 (Ethereum, 符号:ETH)


以太坊由Vitalik Buterin在2013年受比特币启发提出,其定位是“下一代加密货币与去中心化应用平台”,它是一个具有智能合约功能的公共区块链平台,是创造基于区块链的各种去中心化应用的基础。以太坊通过图灵完备的去中心化虚拟机(称为“以太虚拟机”,Ethereum Virtual Machine)来处理点对点合约,而以太币(Ether)就是跑合约需要的能量,形象地称为“汽油”(gas)。以太坊发布于2015年7月30日。

由于以太坊的出块速度很快,很长一段时间维持在15秒左右,这样会产生大量因为挖矿速度略慢且由于网络同步不及时而挖出的未被收入到主链中的区块,在比特币中这些块被称为“孤块”,会被废弃掉。以太坊允许主链上的区块头结构中包含对这些区块的引用,并称这些区块为“叔块”,挖出叔块的矿工也将会得到奖励,而挖出主区块的矿工也会因为包含叔块而得到额外的奖励。对叔块的引用进一步验证了其父块的有效性,增加了网络的安全性。对叔块的引用可以增加主区块的“重量”,在以太坊的共识机制中最重的链是主链

以太坊目前采用的是工作量证明(PoW, proof-of-work)挖矿,采用的算法是Ethash,利用的是有向无环图的遍历搜索,需要较大的内存,所以难以制造针对性的ASIC矿机,适合用GPU挖矿,大众可以以相对不高的投入参与进来。在以太坊的规划中最后的阶段将会采用权益证明(PoS, proof-of-stake)来对交易进行验证,即权益人通过缴纳一定数量的以太币作为保证金来参与验证工作,如果权益人作出不诚实的行为,其保证金会被罚掉。相较于工作量证明,权益证明可节省大量在挖矿时浪费的硬件与电力资源,并避免矿池引起的中心化。想要了解更多关于以太坊的发展路线,可以参考《以太坊的4个发展阶段与难度炸弹》

相比于比特币小心翼翼尽量避免硬分叉(hard fork),以太坊的理念是大胆实验,遇到问题勇于使用硬分叉,其规划的不同阶段之间就是要用硬分叉实现的。2016年6月,以太坊上的一个去中心化自治组织项目 The DAO 被黑客攻击,造成市值五千万美元的以太币被转移。最后在2016年7月20日,以太坊进行硬分叉,作出一个向后不兼容的改变,让所有的以太币(包括被移动的)回归原处,但是有部分人不接受此改变,他们在没有更改的区块链上继续挖矿,成为以太坊经典(Ethereum Classic)。这是第一次有主流区块链为了补偿投资人,而通过分叉来更改交易纪录,引起了一定的争议。

以太坊的缺点,其应用代码本身及应用产生的数据都存在同一个区块链中,造成了区块链的快速膨胀,容易引起交易拥堵。目前以太坊正在研发不同的侧链(Sidechain)离链(Off-Chain)技术以缓解主链的拥堵状况。此外,为了解决恶意合约造成节点无限循环执行,每个合约执行都有gas限制,导致它无法支撑大规模的应用。

以太坊的开发社区十分活跃,甚至对于同一问题会同时分组开发不同的解决方案在内部竞争。所以对于以太坊的发展以及由此带来的对区块链技术的推动值得我们关注。

网站:ethereum.org/

Github: github.com/ethereum

3.比特币现金(Bitcoin Cash, 符号:BCC或BCH或XBC)


比特币现金是比特币的硬分叉区块链,于2017年8月1日20时20分开始挖矿。比特币为了解决交易拥堵对于采用隔离见证(Segwit)还是扩容的问题争论了很久。隔离见证会将交易的状态与签名信息分开,使得只有交易的发出人才能修改交易id,为交易在主链之外的网络进行处理打下基础,有利于开发人员,但是会使矿工收益下降,而扩容则是提高比特币区块大小,使得一个区块可以包含更多的交易,有利于矿工。最终比特币世界通过了分叉方案BIP91,获得全网算力支持,一致同意先进行隔离见证升级,并在之后的6个月内把底层区块链的区块大小升级至2M。然而国内的比特币挖矿巨头比特币大陆旗下的矿池ViaBTC却突然变卦,推出了一套硬分叉的体系,基于比特币的原链分叉出“比特币现金”。比特币现金对比特币的代码稍作修改,将区块大小直接提升至8M,不包含隔离见证功能。比特币现金兼容了分叉前比特币的区块链数据,而到了分叉那一刻以后,它开始执行新的代码,打包大区块,形成新的链。

比特币现金的做法完全站在了矿工的利益上,简单粗暴地将区块大小升级8倍,抛弃了会使挖矿收益减少的隔离见证。这使得系统吞吐量增加,一定程度上解决了区块拥堵问题,但这是一种治标不治本的方案,对于区块链的技术发展也无多大意义。

网站:www.bitcoincash.org/

代码库: www.bitcoincash.org/developers

4.瑞波币(Ripple, 符号:XRP)


Ripple发行于2012年,是一个开放的全球支付体系,通过这个网络可以转账任意一种法币(美元,人民币)、虚拟货币甚至其他诸如大宗商品之类的资产,也支持在不同货币之间进行转换。瑞波币(XRP)是这个系统中交易所需要支付的基础货币。

Ripple引入了网关(Gateway)系统,作为陌生人交易中可信赖的“共同朋友”。网关是资金进出的大门,类似于货币存取和兑换机构,它允许人们把法定货币、虚拟货币注入或抽离Ripple网络,可充当支付双方的桥梁,这使得货币的转账可以在陌生人之间进行。

瑞波币作为基础货币可以在整个Ripple网络中自由流通。例如小明在美国留学,妈妈要汇2000美元零花钱给他,那么小明妈可以在Ripple中国的网关用2000美元等值的人民币兑换成瑞波币,然后把瑞波币转到小明的钱包地址,这样小明就可以在美国的网关将瑞波币兑换成美元,这一过程可以在几秒钟内完成。

Ripple在建立之初就发行了1000亿瑞波币,且总额不再增加,因此没有所谓的挖矿。其中200亿给予投资人和创始人,500亿会被免费派发(即一段时间内开设账户免费赠送),另外300亿将由其维护公司OpenCoin持有。一个可用的Ripple账户至少要有20个瑞波币,每进行一次交易,就会销毁十万分之一个瑞波币。这一费用对于正常交易者来说成本几乎可以忽略不计。但对于恶意攻击、制造海量的虚假账户和交易信息者,所销毁的瑞波币会呈几何数级增长,成本将是巨大的。

Ripple因其交易结算速度快(平均在4秒左右),交易吞吐量大(通常维持在每秒1500个交易,也可以扩展支持更高数量的交易),安全稳定的特性被多家大行采用作为跨境转账的系统。

网站:ripple.com

Github: github.com/ripple近年来,数字加密货币蓬勃发展,目前世界上已经有超过900多种加密货币,并且随着以太坊这种去中心化的应用平台的诞生,每个人都能越来越容易地创建自己的新加密货币。那么这些货币之间究竟有什么区别?那些脱颖而出的货币又有什么特点?接下来,我会用系列文章根据CoinMarketCap的市值排行,对一些主流的加密货币进行介绍。本篇介绍比特币,以太坊,比特币现金和瑞波币。

1.比特币(Bitcoin, 符号:BTC)


比特币的概念在2008年金融危机之后由中本聪首先提出,并于2009年发布。这是第一款去中心化的数字加密货币,没有任何中心节点可以控制它,交易和支付都是点对点直接发生的,没有中间人。

比特币系统中记录交易的账本被称作区块链,是由所有分布式节点共同维护的,或者更准确地说是每个节点都有自己维护的一条区块链。比特币规定网络中最长的一条区块链才是记账有效的主链,经过节点之间的信息互通,每个节点会不停地更新自己维护的区块链,以求与网络中的主链同步。

当比特币网络中发生交易后,会向整个网络传播。每个节点都可以把它接收到的若干数量的交易打包到一个区块中。在区块头结构中需要找到一个数字(nonce)填入,使整个区块数据经过hash加密之后得到的字符串小于某个目标数字。这就是比特币的挖矿,也被称作工作量证明(PoW,proof-of-work),因为要找到这个数字需要消耗非常大的算力即工作量,一台普通电脑的CPU平均需要十几万年的时间才能完成一次挖矿。谁最先找到自己对应区块的数字,谁就可以往区块链上加入自己挖出的区块,并且得到一定数量的比特币作为奖励。这样一套机制一方面激励更多的人参与进来,另一方面通过这种算力消耗巨大的挖矿提高了作假的难度,增加了区块链的安全性。

由于比特币所有节点都是去中心化的分布式节点,区块被挖出来之后需要通知其他节点从而有机会加到它们各自维护的区块链上,这就需要向全网传播。网络上的节点收到该区块后,会验证该区块及其内部交易的有效性,确认有效并且没有别的同一高度的区块已经加在自己维护的区块链上(挖矿最快者获胜),就会将它加入到自己的区块链上。如果区块所在的链成为了比特币网络的主链即长度最长的链,就得到了全部节点的认可,可以认为区块中的交易是有效的,这就是比特币的共识机制

比特币是匿名的,节点之间的交易都是通过随机生成的字符串作为钱包地址进行的。比特币没有传统的账户概念,没有任何直接存储的数据告诉你某个钱包地址上有几个比特币。比特币系统是基于交易记账的,想要知道某个钱包地址上有多少比特币,就需要知道所有跟这个地址有关的历史交易,从而推断出该地址有多少比特币可用。

比特币采用的加密算法是SHA-256,这是当时最先进最安全的加密算法,而据此设计的挖矿工作需要大量的运算,并且没有比一个一个数字去凑来得更好的解法。这种算法导致可以设计专门针对其运算特点的ASIC(Application-Specific Integrated Circuit,专门应用集成电路)矿机,矿机的价格昂贵,所以普通人无法负担,最后导致挖矿掌握在少数人的手中,一定程度上弱化了比特币去中心化的初衷。

比特币的优点:

A.去中心化。不被任何中央机构或政府控制,杜绝了货币滥发等不可靠的集权行为,理论上全世界被炸到只剩下一台电脑,最后也能通过这台电脑去恢复并重建比特币系统;

B.匿名。一定程度上保护了交易者,对于动荡国家的民众有很大的吸引力;

C.无国界,跨境。可以方便地进行跨国交易,汇款等;

D.交易费用低。因为不需要第三方清算机构,没有中间者的费用;

E.安全,透明,伪造难度大。

缺点:

A.交易确认时间长。比特币出块时间平均是10分钟,考虑到需要抵御“双花(double spending)”的攻击所需的确认时间更长,这比起信用卡、现金等现有系统的秒结特性,实在是一种落后;

B.吞吐量有限。一个区块的大小限制在1M,一笔交易大小至少要有250个字节,按平均10分钟挖出一个区块来算,每秒钟只能处理7个交易。这比起每秒钟能处理上万笔交易的信用卡系统相形见绌;

C.交易安全性问题。虽然比特币本身的设计足够安全,但是比特币交易所常常是中心化的一个网站,成为黑客攻击的靶子,并且已经发生过多起严重的黑客攻击事件导致了用户大量的损失;

D.价格的剧烈波动影响了其价值存储功能和支付手段。目前接受比特币支付的商家都会通过第三方实时转换成法币从而转移了其价格波动的风险,但是风险传导给了第三方平台。

需要指出的是比特币仍旧在不停发展之中,已经有不同的方案被提出来解决一些问题。

网站:bitcoin.org

Github: github.com/bitcoin

2.以太坊 (Ethereum, 符号:ETH)


以太坊由Vitalik Buterin在2013年受比特币启发提出,其定位是“下一代加密货币与去中心化应用平台”,它是一个具有智能合约功能的公共区块链平台,是创造基于区块链的各种去中心化应用的基础。以太坊通过图灵完备的去中心化虚拟机(称为“以太虚拟机”,Ethereum Virtual Machine)来处理点对点合约,而以太币(Ether)就是跑合约需要的能量,形象地称为“汽油”(gas)。以太坊发布于2015年7月30日。

由于以太坊的出块速度很快,很长一段时间维持在15秒左右,这样会产生大量因为挖矿速度略慢且由于网络同步不及时而挖出的未被收入到主链中的区块,在比特币中这些块被称为“孤块”,会被废弃掉。以太坊允许主链上的区块头结构中包含对这些区块的引用,并称这些区块为“叔块”,挖出叔块的矿工也将会得到奖励,而挖出主区块的矿工也会因为包含叔块而得到额外的奖励。对叔块的引用进一步验证了其父块的有效性,增加了网络的安全性。对叔块的引用可以增加主区块的“重量”,在以太坊的共识机制中最重的链是主链

以太坊目前采用的是工作量证明(PoW, proof-of-work)挖矿,采用的算法是Ethash,利用的是有向无环图的遍历搜索,需要较大的内存,所以难以制造针对性的ASIC矿机,适合用GPU挖矿,大众可以以相对不高的投入参与进来。在以太坊的规划中最后的阶段将会采用权益证明(PoS, proof-of-stake)来对交易进行验证,即权益人通过缴纳一定数量的以太币作为保证金来参与验证工作,如果权益人作出不诚实的行为,其保证金会被罚掉。相较于工作量证明,权益证明可节省大量在挖矿时浪费的硬件与电力资源,并避免矿池引起的中心化。想要了解更多关于以太坊的发展路线,可以参考《以太坊的4个发展阶段与难度炸弹》

相比于比特币小心翼翼尽量避免硬分叉(hard fork),以太坊的理念是大胆实验,遇到问题勇于使用硬分叉,其规划的不同阶段之间就是要用硬分叉实现的。2016年6月,以太坊上的一个去中心化自治组织项目 The DAO 被黑客攻击,造成市值五千万美元的以太币被转移。最后在2016年7月20日,以太坊进行硬分叉,作出一个向后不兼容的改变,让所有的以太币(包括被移动的)回归原处,但是有部分人不接受此改变,他们在没有更改的区块链上继续挖矿,成为以太坊经典(Ethereum Classic)。这是第一次有主流区块链为了补偿投资人,而通过分叉来更改交易纪录,引起了一定的争议。

以太坊的缺点,其应用代码本身及应用产生的数据都存在同一个区块链中,造成了区块链的快速膨胀,容易引起交易拥堵。目前以太坊正在研发不同的侧链(Sidechain)离链(Off-Chain)技术以缓解主链的拥堵状况。此外,为了解决恶意合约造成节点无限循环执行,每个合约执行都有gas限制,导致它无法支撑大规模的应用。

以太坊的开发社区十分活跃,甚至对于同一问题会同时分组开发不同的解决方案在内部竞争。所以对于以太坊的发展以及由此带来的对区块链技术的推动值得我们关注。

网站:ethereum.org/

Github: github.com/ethereum

3.比特币现金(Bitcoin Cash, 符号:BCC或BCH或XBC)


比特币现金是比特币的硬分叉区块链,于2017年8月1日20时20分开始挖矿。比特币为了解决交易拥堵对于采用隔离见证(Segwit)还是扩容的问题争论了很久。隔离见证会将交易的状态与签名信息分开,使得只有交易的发出人才能修改交易id,为交易在主链之外的网络进行处理打下基础,有利于开发人员,但是会使矿工收益下降,而扩容则是提高比特币区块大小,使得一个区块可以包含更多的交易,有利于矿工。最终比特币世界通过了分叉方案BIP91,获得全网算力支持,一致同意先进行隔离见证升级,并在之后的6个月内把底层区块链的区块大小升级至2M。然而国内的比特币挖矿巨头比特币大陆旗下的矿池ViaBTC却突然变卦,推出了一套硬分叉的体系,基于比特币的原链分叉出“比特币现金”。比特币现金对比特币的代码稍作修改,将区块大小直接提升至8M,不包含隔离见证功能。比特币现金兼容了分叉前比特币的区块链数据,而到了分叉那一刻以后,它开始执行新的代码,打包大区块,形成新的链。

比特币现金的做法完全站在了矿工的利益上,简单粗暴地将区块大小升级8倍,抛弃了会使挖矿收益减少的隔离见证。这使得系统吞吐量增加,一定程度上解决了区块拥堵问题,但这是一种治标不治本的方案,对于区块链的技术发展也无多大意义。

网站:www.bitcoincash.org/

代码库: www.bitcoincash.org/developers

4.瑞波币(Ripple, 符号:XRP)

 

Ripple发行于2012年,是一个开放的全球支付体系,通过这个网络可以转账任意一种法币(美元,人民币)、虚拟货币甚至其他诸如大宗商品之类的资产,也支持在不同货币之间进行转换。瑞波币(XRP)是这个系统中交易所需要支付的基础货币。

Ripple引入了网关(Gateway)系统,作为陌生人交易中可信赖的“共同朋友”。网关是资金进出的大门,类似于货币存取和兑换机构,它允许人们把法定货币、虚拟货币注入或抽离Ripple网络,可充当支付双方的桥梁,这使得货币的转账可以在陌生人之间进行。

瑞波币作为基础货币可以在整个Ripple网络中自由流通。例如小明在美国留学,妈妈要汇2000美元零花钱给他,那么小明妈可以在Ripple中国的网关用2000美元等值的人民币兑换成瑞波币,然后把瑞波币转到小明的钱包地址,这样小明就可以在美国的网关将瑞波币兑换成美元,这一过程可以在几秒钟内完成。

Ripple在建立之初就发行了1000亿瑞波币,且总额不再增加,因此没有所谓的挖矿。其中200亿给予投资人和创始人,500亿会被免费派发(即一段时间内开设账户免费赠送),另外300亿将由其维护公司OpenCoin持有。一个可用的Ripple账户至少要有20个瑞波币,每进行一次交易,就会销毁十万分之一个瑞波币。这一费用对于正常交易者来说成本几乎可以忽略不计。但对于恶意攻击、制造海量的虚假账户和交易信息者,所销毁的瑞波币会呈几何数级增长,成本将是巨大的。

Ripple因其交易结算速度快(平均在4秒左右),交易吞吐量大(通常维持在每秒1500个交易,也可以扩展支持更高数量的交易),安全稳定的特性被多家大行采用作为跨境转账的系统。

网站:ripple.com

Github: github.com/ripple

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