對于區塊鍊技術而言，比特币隻是一個開始。

目前市場上已經發行了 500多種數字貨币，共占有了27,845.399億元的市值，其中的40.97%的市值都歸比特币所有，可想而知，比特币作為區塊鍊應用中備受關注的一個，從發行之日起已經成功運行了 8 年。這個結果說明，這項具有革命性的新技術是可信而且穩定的。并且引領了一場包括貨币體系、 金融服務、 經濟學、 分布式系統、 投票系統、 聯合監管和合同體系在内的創新浪潮。

自2009年比特币誕生以來，關于區塊鍊底層技術的創新就從未停止。

為了更好的理解這些技術創新，在介紹這些之前，我們先來簡單解釋一下比特币的關鍵技術。

區塊

一個區塊就是若幹交易數據的集合。區塊頭經過哈希運算後會生成一份工作量證明， 從而驗證區塊中的交易。 有效的區塊經過全網絡的共識後會被追加到主區塊鍊中。比特币系統中平均每個區塊至少包含超過500個交易。

共識機制

由于點對點網絡下存在較高的網絡延遲，各個節點所觀察到的事務先後順序不可能完全一緻。因此區塊鍊系統需要設計一種機制對在差不多時間内發生的事務的先後順序進行共識。

工作量證明

通過有效計算得到的一小塊數據。 具體到比特币，礦工必須要在滿足全網目标難度的情況下求解SHA256算法。優先完成工作量證明的礦工可以獲得比特币獎勵。

如上圖所示，比特币系統由用戶[用戶通過密鑰控制錢包] 、交易[交易通過節點被廣播到整個網絡] 和礦工[通過共識機制和工作量證明産生新的區塊] 組成。

區塊鍊技術的5項重大創新

在理解比特币的一些基本技術的基礎之上，接下來我們主要來了解一下那些在區塊鍊底層技術上的重大的裡程碑式的創新。所有的創新都是基于比特币的區塊鍊技術而做出的改進，主要包含：

• 對比特币協議層的創新
• 對貨币屬性的創新
• 對共識機制的創新
• 對挖礦算力的創新
• 對智能合約的創新

對比特币協議層的創新：彩色币(coloredcoin)

“染色币”或者“染色币”是一種在少量比特币上存儲信息的一種元協議。一個彩色币是用于表達另一種資産的比特币。彩色币可以用作替代貨币、商品證書、智能财産以及其他金融工具。彩色币本身就是比特币，存儲和轉移不需要第三方，可以利用已經存在的比特币的基礎。

區塊中的第一筆交易是筆特殊交易，稱為創世交易或者coinbase交易，隻有在這裡才有空間可以存儲字符信息或者标記。中本聰就在創世區塊的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.” “彩色币”就是在這裡被标記成具有其他意義的貨币，而被轉移到特殊的錢包地址上。

應用舉例

可以創建20單位帶有元信息“MasterBTC”的染色币， 其中“MasterBTC”代表了可以獲取本書免費拷貝的兌換碼。 每一單位的這種染色币， 都可以被出售或贈予給任何裝有兼容染色币協議錢包的人，擁有這種染色币的人可以繼續轉手或者用它來兌換本書的免費拷貝。

對貨币屬性的創新

比特币的總量固定為2,100萬枚，新币的生成速度随時間遞減，區塊生成速度為十分鐘，這個頻率也控制了整個比特币系統交易的确認速度和新币的生成。所以，比特币是總額固定且不通貨膨脹的貨币。很多其他種類的貨币對總量、區塊時間等屬性進行調整而産生不同貨币政策的貨币。

其中的典型代表是：萊特币（Litecoin）、狗狗币（Dogecoin）和弗雷币（Freicoin）。它們有着更快的出塊速度和更多的貨币總量。狗狗币的出塊速度達到了60秒，貨币總量達到了1000億。

對共識機制的創新

比特币區塊鍊采用了 Proof of Work（ PoW）工作量證明的機制來實現共識。礦工通過計算來猜測一個數值，保證在一段時間内，系統中隻能出現少數合法提案。所以，比特币的新區塊産生速度為10分鐘，就是在進行工作量證明的數學計算。比特币通過工作量證明機制很好的解決了一緻性問題，使得比特币網絡中的所有節點對有效的交易達成共識。在2013年，作為工作量證明的一種替代機制，權益證明（PoS）應運而生，成為現代競争币的基礎。

權益證明的典型方式：通過保證金如代币、資産、名聲等具備價值屬性的物品來對賭一個合法的區塊成為新的區塊，收益為抵押資本的利息和交易服務費。提供證明的保證金（ 例如通過轉賬貨币記錄） 越多，則獲得記賬權的概率就越大。合法記賬者可以獲得收益。

權益證明（Proof of Stake）系統中，貨币的所有人可以将自己的通貨做利息抵押。參與者可以保有他們貨币的一部分，通過利息和礦工費的方式獲取回報。權益證明是試圖解決在工作量證明中大量算力資源被浪費的缺點。

其中典型的代表是：

Peercoin（點點币）

于2012年8月發布， 是首款工作量證明和權益證明混用的競争币

出塊速度：10分鐘

貨币總量：沒有上限

Myriad（多彩币）

同時使用5種工作量證明算法（ HA256d, Scrypt, Qubit, Skein, or MyriadGroestl），根據參與礦工的情況動态選擇。這是為了讓整個Myriad系統不受集中化的ASIC礦機的影響，同時也加強了其抵禦一緻性攻擊的能力。

出塊速度：平均30秒

貨币總量：到2024年達到 20 億

NXT（未來币）

一種隻采用權益證明的競争币， 它甚至不采用工作量證明的挖礦機制。 NXT是一款完全自己實現的加密貨币，并非衍生自比特币或其他競争币NXT具有很多先進的功能，包括名字注冊、去中心化資産交易、集成的去中心化加密信息和權益委托。

出塊速度： 1分鐘

貨币總量： 沒有上限

對挖礦算力的創新

一些比特币的批評者認為挖礦這一行為是一種毫無意義的浪費。新一代的加密貨币試圖解決這個争議， 多目的挖礦算法就是為了解決工作量證明導緻的“浪費”問題而出現的。賦予這些原本無意義的工作量證明計算新的需求參數。其中的典型代表是：

Primecoin(XMP) 質數币/素數币

Primecoin是在2013年7月發布的。它它的工作量證明算法可以搜索質數，計算孿生素數表。在用于維護公共交易賬簿的同時，還會産生一份公開的科學發現（ 素數表）。

出塊速度：1分鐘

貨币總量：沒有上限

一緻性算法：含有素數計算功能的工作量證明算法

Curecoin

它将SHA256工作量證明算法和蛋白質褶皺結構的研究結合了起來。 蛋白質褶皺研究需要對蛋白質進行生化反應的模拟， 用于發現治愈疾病的新藥， 但這一過程需要大量的計算資源。

一緻性算法：含有蛋白質結構研究功能的工作量證明算法

對智能合約的創新：以太坊（Ethereum）

以太坊（Ethereum）被譽為區塊鍊2.0，由于其在智能合約上的重要創新，在這裡我們不得不提及，以太坊将區塊鍊的應用層面推向了一個新的高度。

根據以太坊官方的宣稱，以太坊（ Ethereum）目标是打造成一個運行智能合約的去中心化平台 Platform for Smart Contract ，平台上的應用按程序設定運行，不存在停機、審查、欺詐、第三方人為幹預的可能。以太坊平台由 Golang、C 、Python 等多種編程語言實現。

以太坊提供了一條公開的區塊鍊，并制定了面向智能合約的一套編程語言。智能合約開發者可以在其上使用官方提供的工具來開發支持以太坊區塊鍊協議的應用，即所謂的DAPP。

應用舉例

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成，會自動履行這份協議。一個典型的應用舉例是有提現限額的儲蓄錢包：

假設隔壁老王想确保其資金安全，他擔心丢失或者被黑客盜走私鑰。于是把以太币放到和老李簽訂的一個合約裡，如下所示：

• 老王單獨每天最多可提取1%的資金；
• 老李單獨每天最多可提取1%的資金，但老王可以用私鑰創建一個交易取消老李的提現權限；
• 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%對隔壁老王來說已經足夠了，如果他想提現更多可以聯系老李一起提取。如果老王的私鑰被盜，他也可以立即聯系老李把資金轉移到新的合同。如果老王弄丢了私鑰，老李也可以幫他把錢一點點提出，并且如果老李出現了違背合約的意圖，老王可以随時關閉老李的提現權限。如此，老王的資金在這樣合約下就得到了妥善的保護。

總結

對于區塊鍊技術而言，比特币隻是一個開始，如同其他一切新興技術一樣，比特币有着許多尚未解決的問題，但穩定運行了8年的比特币網絡給了這項技術足夠的信心，創新每天都在繼續。

這篇文章從技術創新的角度分析了一些數字貨币的創新技術，由此可見，我們在看待數字貨币的時候，不應該被數字貨币的銅臭味和投資者的瘋狂而蒙住雙眼，去拒絕深度而且認真的審視和研究這項技術。

對于區塊鍊技術，這樣的創新仍在繼續，或許瘋狂的投資市場正是将這項技術推向落地應用的關鍵因素，雖然它充滿了争議，如此才不至于讓區塊鍊在學術派的象牙塔中老死，而是真正應用去解決人們的需求和問題。

本文由 @ 區塊鍊老垚 原創發布于人人都是産品經理。未經許可，禁止轉載。

題圖來自Pixabay，基于CC0協議

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