對(duì)于區(qū)塊鏈技術(shù)而言，比特幣只是一個(gè)開(kāi)始。

目前市場(chǎng)上已經(jīng)發(fā)行了 500 多種數(shù)字貨幣，共占有了 27,845.399億 元的市值，其中的 40.97% 的市值都?xì)w比特幣所有，可想而知，比特幣作為區(qū)塊鏈應(yīng)用中備受關(guān)注的一個(gè)，從發(fā)行之日起已經(jīng)成功運(yùn)行了 8 年。這個(gè)結(jié)果說(shuō)明，這項(xiàng)具有革命性的新技術(shù)是可信而且穩(wěn)定的。并且引領(lǐng)了一場(chǎng)包括貨幣體系、 金融服務(wù)、 經(jīng)濟(jì)學(xué)、 分布式系統(tǒng)、 投票系統(tǒng)、 聯(lián)合監(jiān)管和合同體系在內(nèi)的創(chuàng)新浪潮。

自2009年比特幣誕生以來(lái)，關(guān)于區(qū)塊鏈底層技術(shù)的創(chuàng)新就從未停止。

為了更好的理解這些技術(shù)創(chuàng)新，在介紹這些之前，我們先來(lái)簡(jiǎn)單解釋一下比特幣的關(guān)鍵技術(shù)。

區(qū)塊

一個(gè)區(qū)塊就是若干交易數(shù)據(jù)的集合。區(qū)塊頭經(jīng)過(guò)哈希運(yùn)算后會(huì)生成一份工作量證明， 從而驗(yàn)證區(qū)塊中的交易。 有效的區(qū)塊經(jīng)過(guò)全網(wǎng)絡(luò)的共識(shí)后會(huì)被追加到主區(qū)塊鏈中。比特幣系統(tǒng)中平均每個(gè)區(qū)塊至少包含超過(guò)500個(gè)交易。

共識(shí)機(jī)制

由于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)下存在較高的網(wǎng)絡(luò)延遲，各個(gè)節(jié)點(diǎn)所觀察到的事務(wù)先后順序不可能完全一致。因此區(qū)塊鏈系統(tǒng)需要設(shè)計(jì)一種機(jī)制對(duì)在差不多時(shí)間內(nèi)發(fā)生的事務(wù)的先后順序進(jìn)行共識(shí)。

工作量證明

通過(guò)有效計(jì)算得到的一小塊數(shù)據(jù)。 具體到比特幣，礦工必須要在滿足全網(wǎng)目標(biāo)難度的情況下求解SHA256算法。優(yōu)先完成工作量證明的礦工可以獲得比特幣獎(jiǎng)勵(lì)。

如上圖所示，比特幣系統(tǒng)由用戶 [用戶通過(guò)密鑰控制錢(qián)包] 、交易 [交易通過(guò)節(jié)點(diǎn)被廣播到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)] 和礦工 [通過(guò)共識(shí)機(jī)制和工作量證明產(chǎn)生新的區(qū)塊]?組成。

區(qū)塊鏈技術(shù)的5項(xiàng)重大創(chuàng)新

在理解比特幣的一些基本技術(shù)的基礎(chǔ)之上，接下來(lái)我們主要來(lái)了解一下那些在區(qū)塊鏈底層技術(shù)上的重大的里程碑式的創(chuàng)新。所有的創(chuàng)新都是基于比特幣的區(qū)塊鏈技術(shù)而做出的改進(jìn)，主要包含：

• 對(duì)比特幣協(xié)議層的創(chuàng)新
• 對(duì)貨幣屬性的創(chuàng)新
• 對(duì)共識(shí)機(jī)制的創(chuàng)新
• 對(duì)挖礦算力的創(chuàng)新
• 對(duì)智能合約的創(chuàng)新

對(duì)比特幣協(xié)議層的創(chuàng)新：彩色幣(coloredcoin)

“染色幣”或者“染色幣”是一種在少量比特幣上存儲(chǔ)信息的一種元協(xié)議。一個(gè)彩色幣是用于表達(dá)另一種資產(chǎn)的比特幣。彩色幣可以用作替代貨幣、商品證書(shū)、智能財(cái)產(chǎn)以及其他金融工具。彩色幣本身就是比特幣，存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)移不需要第三方，可以利用已經(jīng)存在的比特幣的基礎(chǔ)。

區(qū)塊中的第一筆交易是筆特殊交易，稱為創(chuàng)世交易或者coinbase交易，只有在這里才有空間可以存儲(chǔ)字符信息或者標(biāo)記。中本聰就在創(chuàng)世區(qū)塊的Coinbase交易的輸入中包含這樣一句話“The Times 03/Jan/2009 Chancellor onbrink of second bailout forbanks.” “彩色幣”就是在這里被標(biāo)記成具有其他意義的貨幣，而被轉(zhuǎn)移到特殊的錢(qián)包地址上。

應(yīng)用舉例

可以創(chuàng)建20單位帶有元信息“MasterBTC”的染色幣， 其中“MasterBTC”代表了可以獲取本書(shū)免費(fèi)拷貝的兌換碼。 每一單位的這種染色幣， 都可以被出售或贈(zèng)予給任何裝有兼容染色幣協(xié)議錢(qián)包的人，擁有這種染色幣的人可以繼續(xù)轉(zhuǎn)手或者用它來(lái)兌換本書(shū)的免費(fèi)拷貝。

對(duì)貨幣屬性的創(chuàng)新

比特幣的總量固定為2,100萬(wàn)枚，新幣的生成速度隨時(shí)間遞減，區(qū)塊生成速度為十分鐘，這個(gè)頻率也控制了整個(gè)比特幣系統(tǒng)交易的確認(rèn)速度和新幣的生成。所以，比特幣是總額固定且不通貨膨脹的貨幣。很多其他種類的貨幣對(duì)總量、區(qū)塊時(shí)間等屬性進(jìn)行調(diào)整而產(chǎn)生不同貨幣政策的貨幣。

其中的典型代表是：萊特幣（Litecoin）、狗狗幣（Dogecoin）和弗雷幣（Freicoin）。它們有著更快的出塊速度和更多的貨幣總量。狗狗幣的出塊速度達(dá)到了60秒，貨幣總量達(dá)到了1000億。

對(duì)共識(shí)機(jī)制的創(chuàng)新

比特幣區(qū)塊鏈采用了 Proof of Work（ PoW）工作量證明的機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)共識(shí)。礦工通過(guò)計(jì)算來(lái)猜測(cè)一個(gè)數(shù)值，保證在一段時(shí)間內(nèi)，系統(tǒng)中只能出現(xiàn)少數(shù)合法提案。所以，比特幣的新區(qū)塊產(chǎn)生速度為10分鐘，就是在進(jìn)行工作量證明的數(shù)學(xué)計(jì)算。比特幣通過(guò)工作量證明機(jī)制很好的解決了一致性問(wèn)題，使得比特幣網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)對(duì)有效的交易達(dá)成共識(shí)。在2013年，作為工作量證明的一種替代機(jī)制，權(quán)益證明（PoS）應(yīng)運(yùn)而生，成為現(xiàn)代競(jìng)爭(zhēng)幣的基礎(chǔ)。

權(quán)益證明的典型方式：通過(guò)保證金如代幣、資產(chǎn)、名聲等具備價(jià)值屬性的物品來(lái)對(duì)賭一個(gè)合法的區(qū)塊成為新的區(qū)塊，收益為抵押資本的利息和交易服務(wù)費(fèi)。提供證明的保證金（ 例如通過(guò)轉(zhuǎn)賬貨幣記錄） 越多，則獲得記賬權(quán)的概率就越大。合法記賬者可以獲得收益。

權(quán)益證明（Proof of Stake）系統(tǒng)中，貨幣的所有人可以將自己的通貨做利息抵押。參與者可以保有他們貨幣的一部分，通過(guò)利息和礦工費(fèi)的方式獲取回報(bào)。權(quán)益證明是試圖解決在工作量證明中大量算力資源被浪費(fèi)的缺點(diǎn)。

其中典型的代表是：

Peercoin（點(diǎn)點(diǎn)幣）

于2012年8月發(fā)布， 是首款工作量證明和權(quán)益證明混用的競(jìng)爭(zhēng)幣

出塊速度：10分鐘

貨幣總量：沒(méi)有上限

Myriad（多彩幣）

同時(shí)使用5種工作量證明算法（ HA256d, Scrypt, Qubit, Skein, or MyriadGroestl），根據(jù)參與礦工的情況動(dòng)態(tài)選擇。這是為了讓整個(gè)Myriad系統(tǒng)不受集中化的ASIC礦機(jī)的影響，同時(shí)也加強(qiáng)了其抵御一致性攻擊的能力。

出塊速度：平均30秒

貨幣總量：到2024年達(dá)到 20 億

NXT（未來(lái)幣）

一種只采用權(quán)益證明的競(jìng)爭(zhēng)幣， 它甚至不采用工作量證明的挖礦機(jī)制。 NXT是一款完全自己實(shí)現(xiàn)的加密貨幣，并非衍生自比特幣或其他競(jìng)爭(zhēng)幣NXT具有很多先進(jìn)的功能，包括名字注冊(cè)、去中心化資產(chǎn)交易、集成的去中心化加密信息和權(quán)益委托。

出塊速度： 1分鐘

貨幣總量： 沒(méi)有上限

對(duì)挖礦算力的創(chuàng)新

一些比特幣的批評(píng)者認(rèn)為挖礦這一行為是一種毫無(wú)意義的浪費(fèi)。新一代的加密貨幣試圖解決這個(gè)爭(zhēng)議， 多目的挖礦算法就是為了解決工作量證明導(dǎo)致的“浪費(fèi)”問(wèn)題而出現(xiàn)的。賦予這些原本無(wú)意義的工作量證明計(jì)算新的需求參數(shù)。其中的典型代表是：

Primecoin(XMP) 質(zhì)數(shù)幣/素?cái)?shù)幣

Primecoin是在2013年7月發(fā)布的。它它的工作量證明算法可以搜索質(zhì)數(shù)，計(jì)算孿生素?cái)?shù)表。在用于維護(hù)公共交易賬簿的同時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生一份公開(kāi)的科學(xué)發(fā)現(xiàn)（ 素?cái)?shù)表）。

出塊速度：1分鐘

貨幣總量：沒(méi)有上限

一致性算法：含有素?cái)?shù)計(jì)算功能的工作量證明算法

Curecoin

它將SHA256工作量證明算法和蛋白質(zhì)褶皺結(jié)構(gòu)的研究結(jié)合了起來(lái)。 蛋白質(zhì)褶皺研究需要對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行生化反應(yīng)的模擬， 用于發(fā)現(xiàn)治愈疾病的新藥， 但這一過(guò)程需要大量的計(jì)算資源。

出塊速度：10分鐘

貨幣總量：沒(méi)有上限

一致性算法：含有蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)研究功能的工作量證明算法

對(duì)智能合約的創(chuàng)新：以太坊（Ethereum）

以太坊（Ethereum）被譽(yù)為區(qū)塊鏈2.0，由于其在智能合約上的重要?jiǎng)?chuàng)新，在這里我們不得不提及，以太坊將區(qū)塊鏈的應(yīng)用層面推向了一個(gè)新的高度。

根據(jù)以太坊官方的宣稱，以太坊（ Ethereum）目標(biāo)是打造成一個(gè)運(yùn)行智能合約的去中心化平臺(tái) Platform for Smart Contract ，平臺(tái)上的應(yīng)用按程序設(shè)定運(yùn)行，不存在停機(jī)、審查、欺詐、第三方人為干預(yù)的可能。以太坊平臺(tái)由 Golang、C++、Python 等多種編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。

以太坊提供了一條公開(kāi)的區(qū)塊鏈，并制定了面向智能合約的一套編程語(yǔ)言。智能合約開(kāi)發(fā)者可以在其上使用官方提供的工具來(lái)開(kāi)發(fā)支持以太坊區(qū)塊鏈協(xié)議的應(yīng)用，即所謂的DAPP。

應(yīng)用舉例

智能合約如同一紙不可更改的合同，并且一旦合同約定的條件達(dá)成，會(huì)自動(dòng)履行這份協(xié)議。一個(gè)典型的應(yīng)用舉例是有提現(xiàn)限額的儲(chǔ)蓄錢(qián)包：

假設(shè)隔壁老王想確保其資金安全，他擔(dān)心丟失或者被黑客盜走私鑰。于是把以太幣放到和老李簽訂的一個(gè)合約里，如下所示：

• 老王單獨(dú)每天最多可提取1%的資金；
• 老李單獨(dú)每天最多可提取1%的資金，但老王可以用私鑰創(chuàng)建一個(gè)交易取消老李的提現(xiàn)權(quán)限；
• 老王和老李一起可以任意提取資金；

有了上面這樣的智能合約，每天1%對(duì)隔壁老王來(lái)說(shuō)已經(jīng)足夠了，如果他想提現(xiàn)更多可以聯(lián)系老李一起提取。如果老王的私鑰被盜，他也可以立即聯(lián)系老李把資金轉(zhuǎn)移到新的合同。如果老王弄丟了私鑰，老李也可以幫他把錢(qián)一點(diǎn)點(diǎn)提出，并且如果老李出現(xiàn)了違背合約的意圖，老王可以隨時(shí)關(guān)閉老李的提現(xiàn)權(quán)限。如此，老王的資金在這樣合約下就得到了妥善的保護(hù)。

總結(jié)

對(duì)于區(qū)塊鏈技術(shù)而言，比特幣只是一個(gè)開(kāi)始，如同其他一切新興技術(shù)一樣，比特幣有著許多尚未解決的問(wèn)題，但穩(wěn)定運(yùn)行了8年的比特幣網(wǎng)絡(luò)給了這項(xiàng)技術(shù)足夠的信心，創(chuàng)新每天都在繼續(xù)。

這篇文章從技術(shù)創(chuàng)新的角度分析了一些數(shù)字貨幣的創(chuàng)新技術(shù)，由此可見(jiàn)，我們?cè)诳创龜?shù)字貨幣的時(shí)候，不應(yīng)該被數(shù)字貨幣的銅臭味和投資者的瘋狂而蒙住雙眼，去拒絕深度而且認(rèn)真的審視和研究這項(xiàng)技術(shù)。

對(duì)于區(qū)塊鏈技術(shù)，這樣的創(chuàng)新仍在繼續(xù)，或許瘋狂的投資市場(chǎng)正是將這項(xiàng)技術(shù)推向落地應(yīng)用的關(guān)鍵因素，雖然它充滿了爭(zhēng)議，如此才不至于讓區(qū)塊鏈在學(xué)術(shù)派的象牙塔中老死，而是真正應(yīng)用去解決人們的需求和問(wèn)題。

本文由 @?區(qū)塊鏈老垚 原創(chuàng)發(fā)布于人人都是產(chǎn)品經(jīng)理。未經(jīng)許可，禁止轉(zhuǎn)載。

題圖來(lái)自Pixabay，基于CC0協(xié)議