基于區(qū)塊鏈的數(shù)字貨幣演化

謝開(kāi)斌

0 引言

21世紀(jì)以來(lái)，隨著普適計(jì)算技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和人工智能技術(shù)的不斷進(jìn)步，金融業(yè)得到了快速的發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域也越來(lái)越廣泛。然而基于金融業(yè)所進(jìn)行的交易主要依賴第三方機(jī)構(gòu)來(lái)進(jìn)行處理，如銀行、保險(xiǎn)、交易所等平臺(tái)，即需要一個(gè)中心化的可信機(jī)構(gòu)作擔(dān)保。這種以第三方作為中介的交易模式盡管在絕大多數(shù)情形下表現(xiàn)良好，但存在著以下的主要問(wèn)題：a）中心化機(jī)構(gòu)內(nèi)部的操作不透明，存在著內(nèi)部人員進(jìn)行暗箱操作的金融風(fēng)險(xiǎn)；b）中心化機(jī)構(gòu)的建設(shè)及維護(hù)成本高，需要巨額資金；c）中心化機(jī)構(gòu)容易成為網(wǎng)絡(luò)黑客的攻擊目標(biāo)，需要時(shí)刻防范黑客可能發(fā)起的網(wǎng)絡(luò)攻擊。

為了解決中心化機(jī)構(gòu)存在的上述種種問(wèn)題，一個(gè)化名中本聰?shù)难芯咳藛T創(chuàng)新性地提出了顛覆中心化架構(gòu)的區(qū)塊鏈技術(shù)，并開(kāi)發(fā)了首個(gè)基于區(qū)塊鏈的應(yīng)用——比特幣。區(qū)塊鏈和比特幣的核心思想體現(xiàn)在文獻(xiàn)中。該論文首次對(duì)區(qū)塊鏈進(jìn)行了如下的定義：通過(guò)為包含交易事件的區(qū)塊進(jìn)行哈希運(yùn)算，從而為區(qū)塊添加時(shí)間戳特征，并廣播區(qū)塊的哈希值，以達(dá)成對(duì)區(qū)塊內(nèi)交易確認(rèn)的共識(shí)，根據(jù)與時(shí)間戳對(duì)應(yīng)的哈希值將不同的區(qū)塊按時(shí)間順序鏈接起來(lái)，形成一個(gè)不斷變長(zhǎng)的交易記錄鏈條。

隨著越來(lái)越多的科研人員加入到區(qū)塊鏈的研究中來(lái)，區(qū)塊鏈中的哈希加密、共識(shí)機(jī)制以及智能合約等核心技術(shù)都得到了深入的研究。哈希加密技術(shù)確保了區(qū)塊內(nèi)的交易的安全性以及相鄰區(qū)塊之間鏈接的有效性。共識(shí)機(jī)制主要解決了如何激勵(lì)分布式個(gè)體加入?yún)^(qū)塊鏈生態(tài)系統(tǒng)以及增強(qiáng)交易可靠性的問(wèn)題。智能合約技術(shù)是虛擬空間與物理空間之間的橋梁，使得人們?cè)谖锢砜臻g達(dá)成的合約能夠通過(guò)虛擬空間的智能技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

比特幣作為首個(gè)采用區(qū)塊鏈技術(shù)并成功運(yùn)行的數(shù)字貨幣，其市值已達(dá)到了上千億美金，但在九年多的運(yùn)行過(guò)程中，其在交易速度、交易確認(rèn)時(shí)間、能源消耗、應(yīng)用可擴(kuò)展性和存儲(chǔ)安全等方面的不完善之處也逐漸顯現(xiàn)。為了對(duì)比特幣的上述不完善之處進(jìn)行改進(jìn)，比特幣之后開(kāi)發(fā)的以區(qū)塊鏈技術(shù)為基礎(chǔ)的數(shù)字貨幣，如以太坊（Ethereum）、達(dá)世幣（Dash）、卡爾達(dá)諾（Cardano）以及比特股（BitShares）等都對(duì)比特幣進(jìn)行了一定程度的改進(jìn)和演化，推動(dòng)了數(shù)字貨幣在使用便捷性、應(yīng)用的多樣化性和數(shù)字貨幣的安全存儲(chǔ)性等方面的進(jìn)一步發(fā)展。

1 區(qū)塊鏈的基本原理及關(guān)鍵技術(shù)

區(qū)塊鏈作為一種去中心化的分布式系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，成功地實(shí)現(xiàn)了在無(wú)中心化機(jī)構(gòu)背書(shū)的前提下節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)之間可以進(jìn)行可信的交易。這是由于區(qū)塊鏈采取了適應(yīng)P2P交易的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，才使其成功地實(shí)現(xiàn)了去中心化。此外，哈希加密技術(shù)、共識(shí)機(jī)制和智能合約技術(shù)等都是區(qū)塊鏈技術(shù)飛速發(fā)展的關(guān)鍵，促進(jìn)了基于區(qū)塊鏈的數(shù)字貨幣的基礎(chǔ)理論研究及應(yīng)用的發(fā)展。

1.1 區(qū)塊鏈的基本原理

區(qū)塊鏈中區(qū)塊的基本結(jié)構(gòu)由 4部分組成，分別是區(qū)塊分隔符、區(qū)塊大小、區(qū)塊頭部和區(qū)塊體。其中區(qū)塊大小決定了區(qū)塊中所能記錄的交易數(shù)量；區(qū)塊頭部用來(lái)鏈接其緊鄰的區(qū)塊；區(qū)塊體記錄了所有需要被驗(yàn)證的交易。

區(qū)塊頭部由以下6 部分組成，分別是區(qū)塊版本號(hào)、父區(qū)塊哈希值、Merkle 樹(shù)根值、時(shí)間戳、目標(biāo)值和隨機(jī)數(shù)。區(qū)塊頭部通過(guò)父區(qū)塊哈希值實(shí)現(xiàn)了相鄰區(qū)塊之間的鏈接。

區(qū)塊體由兩部分組成，分別是區(qū)塊的交易記錄以及每條交易記錄的詳情。

1.2 區(qū)塊鏈的關(guān)鍵技術(shù)

區(qū)塊鏈?zhǔn)俏磥?lái)交易信息存儲(chǔ)和查詢的重要技術(shù)，其關(guān)鍵技術(shù)正從理論研究走向具體應(yīng)用。目前，區(qū)塊鏈的3 個(gè)主要關(guān)鍵技術(shù)分別是哈希加密技術(shù)、共識(shí)機(jī)制以及智能合約技術(shù)。下面對(duì)這3 個(gè)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行剖析和說(shuō)明。

1.2.1 哈希加密技術(shù)哈希加密技術(shù)以哈希加密算法為基礎(chǔ)，是區(qū)塊鏈系統(tǒng)安全的重要保障技術(shù)之一。哈希加密技術(shù)具有下述4 個(gè)方面的特性，使其非常適用于區(qū)塊鏈領(lǐng)域。具體描述如下：

a）破解困難。對(duì)哈希加密后的信息進(jìn)行逆向推算需要的時(shí)間是天文數(shù)量級(jí)，因此幾乎不可能破解哈希加密信息。

b）加密或驗(yàn)證簡(jiǎn)單。給定要加密的信息與對(duì)應(yīng)的哈希算法，能夠在非常短的時(shí)間內(nèi)對(duì)信息進(jìn)行加密；或者給定加密后的信息，很容易驗(yàn)證其是否是某段信息的哈希加密結(jié)果。

c）信息敏感性。加密信息即使只進(jìn)行了輕微的改變，則其經(jīng)過(guò)哈希加密運(yùn)算后得到的值也會(huì)發(fā)生根本的變化。

d）加密結(jié)果無(wú)沖突。不同的加密信息經(jīng)過(guò)哈希算法運(yùn)算后不可能產(chǎn)生相同的哈希值。

此外，在區(qū)塊鏈中利用Merkle哈希樹(shù)可以驗(yàn)證交易數(shù)據(jù)是否被竄改或刪除。Merkle 哈希樹(shù)是一類以哈希運(yùn)算為基礎(chǔ)的樹(shù)，通常為二叉樹(shù)，也可以是多叉樹(shù)，樹(shù)上的葉子節(jié)點(diǎn)為交易數(shù)據(jù)的哈希值，非葉子節(jié)點(diǎn)是其孩子節(jié)點(diǎn)的哈希塊連接在一起進(jìn)行哈希后的值。Merkle 哈希樹(shù)的樹(shù)根可以用來(lái)驗(yàn)證交易數(shù)據(jù)的完整性以及交易數(shù)據(jù)是否被竄改過(guò)，而且驗(yàn)證過(guò)程所需要的數(shù)據(jù)傳輸量及數(shù)據(jù)計(jì)算量是很低的，通常是對(duì)數(shù)數(shù)量級(jí)的。

1.2.2 共識(shí)機(jī)制共識(shí)機(jī)制主要是為了解決在去中心化的場(chǎng)景下如何讓區(qū)塊鏈中的分布式節(jié)點(diǎn)之間互相信任的問(wèn)題，而且也是保證區(qū)塊鏈系統(tǒng)能夠持續(xù)運(yùn)行的關(guān)鍵。目前的共識(shí)機(jī)制主要有工作量證明機(jī)制（PoW）、股權(quán)證明機(jī)制（PoS）、股份授權(quán)共識(shí)機(jī)制（DPoS）和拜占庭容錯(cuò)機(jī)制（PBFT）等。

PoW 的核心思想是讓工作量越大的節(jié)點(diǎn)收益越高，即收益與工作量大小近似成正比。該機(jī)制正是依靠強(qiáng)大的工作量來(lái)確保區(qū)塊鏈的安全性。但是該機(jī)制也有明顯的缺陷，即大量的資源耗費(fèi)以及工作量計(jì)算所造成的交易等待時(shí)間較長(zhǎng)。比特幣就采用了PoW，讓所有節(jié)點(diǎn)求解復(fù)雜但易于驗(yàn)證數(shù)學(xué)難題。通常只有算力最高的節(jié)點(diǎn)才能解開(kāi)難題，獲得若干比特幣的獎(jiǎng)勵(lì)。

PoS 是用“擁有的幣齡”的多少來(lái)證明節(jié)點(diǎn)是否有資格進(jìn)行記賬。其目的是盡可能地減少資源的消耗，而又能達(dá)成共識(shí)。該算法讓具有最多幣齡的“記賬人”節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)創(chuàng)建區(qū)塊，且享有投票權(quán)。相比PoW，PoS 最大的優(yōu)點(diǎn)是縮短了共識(shí)達(dá)成的時(shí)間和減少了能源消耗；但也造成了擁有資源或幣齡少的節(jié)點(diǎn)幾乎永遠(yuǎn)不可能獲得記賬權(quán)和投票權(quán)。卡爾達(dá)諾（Cardano）采用了PoS 機(jī)制，以太坊（Ethereum）計(jì)劃未來(lái)也采用該機(jī)制。

DPoS 是一種股份授權(quán)證明機(jī)制，類似于公司董事會(huì)投票，其機(jī)制是讓每一個(gè)節(jié)點(diǎn)選出候選人，讓候選人作為代表進(jìn)行記賬和投票。由此可以看出，DPoS 從一定程度上減少了參與記賬和驗(yàn)證的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)，并且讓每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以參與到記賬和投票中來(lái)。因此，DPoS 在某種程度上是一種結(jié)合了PoW 和PoS 優(yōu)勢(shì)的機(jī)制。目前比特股（BitShares）等都采用了該機(jī)制。

PBFT 實(shí)現(xiàn)了一種拜占庭容錯(cuò)的分布式文件系統(tǒng)，該機(jī)制能夠保證系統(tǒng)的活性和安全性，并且提供了很高的容錯(cuò)性。一般在該機(jī)制中的失效節(jié)點(diǎn)數(shù)只要小于系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)總數(shù)的1/3 就能保證系統(tǒng)的安全性和活性。這里的活性指的是系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)發(fā)送消息后都會(huì)收到響應(yīng)；安全性指的是復(fù)制副本以滿足線性一致性。該機(jī)制通常用使用在私有鏈上。除了上述4 種主要的共識(shí)機(jī)制外，目前國(guó)內(nèi)也提出了兩種主要的共識(shí)機(jī)制，即授權(quán)拜占庭容錯(cuò)算法（dBFT）和POOL 驗(yàn)證池算法。dBFT 對(duì)PBFT 機(jī)制進(jìn)行了改進(jìn)，其核心思想是根據(jù)節(jié)點(diǎn)權(quán)益來(lái)選擇區(qū)塊的記賬人，然后記賬人之間的記賬權(quán)通過(guò)拜占庭容錯(cuò)算法來(lái)達(dá)成共識(shí)。POOL 驗(yàn)證池算法是在一致性算法Pasox 等的基礎(chǔ)上，結(jié)合數(shù)據(jù)驗(yàn)證機(jī)制實(shí)現(xiàn)的快速共識(shí)算法。

1.2.3 智能合約技術(shù)智能合約技術(shù)是跨領(lǐng)域?qū)W者Szabo 首先提出來(lái)的，并給了智能合約如下的定義：一套以數(shù)字形式定義的承諾（pro- mises），包括合約參與方可以在上面執(zhí)行這些承諾的協(xié)議。在區(qū)塊鏈領(lǐng)域，智能合約用來(lái)封裝區(qū)塊鏈系統(tǒng)中的各類腳本代碼。這些腳本代碼規(guī)定了合約中交易的執(zhí)行方式及交易的具體內(nèi)容。智能合約使得區(qū)塊鏈可以成為一種可編程的貨幣，而且比傳統(tǒng)的貨幣交易更加靈活和高效。通常在合約中可以設(shè)置合約的執(zhí)行時(shí)間、合約的觸發(fā)規(guī)則等。數(shù)字貨幣中的以太坊等都實(shí)現(xiàn)了智能合約的功能。

基于區(qū)塊鏈的智能合約的構(gòu)建及執(zhí)行通常包括如下3 個(gè)步驟。

a）產(chǎn)生合約。根據(jù)合約參與方的需要，設(shè)計(jì)腳本代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)合約的內(nèi)容。

b）合約的存儲(chǔ)。實(shí)現(xiàn)合約的腳本代碼需要存儲(chǔ)到區(qū)塊鏈的塊中。

c）合約的執(zhí)行。合約的腳本代碼要能夠自動(dòng)地執(zhí)行，而無(wú)須人為地干預(yù)或操作。

2 基于區(qū)塊鏈的數(shù)字貨幣的演化

區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展至今，已經(jīng)出現(xiàn)了上千種的以區(qū)塊鏈為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的數(shù)字貨幣。這些數(shù)字貨幣都以區(qū)塊鏈中的首個(gè)應(yīng)用即Bitcoin 為原型，對(duì)Bitcoin 在功能或性能等不完善的方面進(jìn)行了一定程度的演化，以此來(lái)滿足各種應(yīng)用場(chǎng)景的需求。

Bitcoin 的設(shè)計(jì)原理如下：一個(gè)建立在P2P 協(xié)議和橢圓曲線簽名算法（ECDSA）基礎(chǔ)上的加密數(shù)字貨幣，該數(shù)字貨幣需要由“礦工”通過(guò)挖礦，即獲取滿足區(qū)塊頭部難度系數(shù)的哈希值；每個(gè)區(qū)塊附帶的數(shù)字貨幣數(shù)量初始為50 個(gè)，且每4年減半，從而保證Bitcoin 有確定的上限。

Bitcoin 作為一種以密碼學(xué)為理論基礎(chǔ)的數(shù)字貨幣，取得了巨大的成功；但在約九年的運(yùn)行過(guò)程中，其不完善之處也逐漸顯現(xiàn)，主要體現(xiàn)在下述幾個(gè)方面。

a）基于Bitcoin 的交易速度慢。比特幣由于10 min 左右才出一個(gè)塊，塊大小僅有1 MB 且得經(jīng)過(guò)連續(xù)6 個(gè)區(qū)塊的確認(rèn)才能生效，所以交易時(shí)間通常長(zhǎng)達(dá)數(shù)個(gè)小時(shí)，遠(yuǎn)達(dá)不到目前商業(yè)交易的要求。

b）生成Bitcoin 需要耗費(fèi)大量 的能源。Bitcoin 的生成采用基于PoW 的共識(shí)算法，需要進(jìn)行大量的運(yùn)算，耗費(fèi)的電能是巨量的。

c）應(yīng)用單一化。Bitcoin 由于其功能相對(duì)單一，其除了與法定貨幣或其他數(shù)字貨幣進(jìn)行交易或交換外，要進(jìn)行其他方面的應(yīng)用開(kāi)發(fā)難度通常很大。

d） 存儲(chǔ)安全性有待加強(qiáng)。Bitcoin交易所以及個(gè)人保存的 Bitcoin 近年來(lái)多次遭到黑客的攻擊，造成Bitcoin 被竊和用戶的恐慌，影響了Bitcoin 的推廣。

e）監(jiān)管缺失，成為洗錢工具。由于Bitcoin 的私鑰只有擁有者自己知道，且擁有者的身份等都是匿名的，所以很容易被不法分子作為洗錢的工具。

f）去中心化程度的削弱。隨著B(niǎo)itcoin 中挖礦的礦場(chǎng)的規(guī)模越來(lái)越大，大的礦場(chǎng)的算力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于小礦場(chǎng)和個(gè)人的算力，且?guī)讉€(gè)大礦場(chǎng)的聯(lián)合算力已超出總算力的50%，這使得經(jīng)濟(jì)實(shí)力薄弱的個(gè)體和小團(tuán)體不得不退出挖礦，背離了Bitcoin 的去中心化的初衷。

由于Bitcoin 存在上述6 個(gè)方面的不完善之處，后來(lái)陸續(xù)開(kāi)發(fā)的數(shù)字貨幣系統(tǒng)如Ethereum、Cardano、Dash、BitShares 等以Bitcoin 為基礎(chǔ)，對(duì)Bitcoin 在功能上進(jìn)行了演化，分別在一定程度上解決了Bitcoin 存在的上述若干問(wèn)題。下面分別對(duì)這幾類數(shù)字貨幣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理進(jìn)行介紹，并說(shuō)明它們與Bitcoin 相比在哪些方面進(jìn)行了完善和演化。

2.1 以太坊（Ethereum）

Ethereum 是以Bitcoin 為基礎(chǔ)的一個(gè)區(qū)塊鏈應(yīng)用開(kāi)發(fā)平臺(tái)，能夠適應(yīng)不同的操作系統(tǒng)和開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，具有多樣化的客戶端。Ethereum 使用Python、C、Java 等語(yǔ)言來(lái)開(kāi)發(fā)區(qū)塊鏈應(yīng)用，這些應(yīng)用所使用的高級(jí)語(yǔ)言通過(guò)各自的編譯器轉(zhuǎn)換為圖靈完備的腳本語(yǔ)言（Ethereum virtual machine，EVM 語(yǔ)言）去執(zhí)行。Ethereum 與Bitcoin 最大的一個(gè)區(qū)別是其提供了功能強(qiáng)大的智能合約編程環(huán)境。如果說(shuō)Bitcoin 的功能只是局限在數(shù)字貨幣本身的使用價(jià)值上，即通常認(rèn)為的區(qū)塊鏈1.0，那么Ethereum 根據(jù)各類應(yīng)用在商業(yè)與非商業(yè)環(huán)境下的復(fù)雜邏輯，可以開(kāi)發(fā)出滿足各種需求的智能合約應(yīng)用程序，極大地豐富了數(shù)字貨幣的應(yīng)用領(lǐng)域，直接將區(qū)塊鏈技術(shù)的發(fā)展帶入到區(qū)塊鏈2.0 時(shí)代。

Ethereum 與Bitcoin 相比，其 進(jìn)行演化的地方主要體現(xiàn)在以下 幾點(diǎn)。

a）多樣化的應(yīng)用開(kāi)發(fā)。智能合約使得Ethereum 上的應(yīng)用眾多，極大地開(kāi)拓了數(shù)字貨幣的應(yīng)用領(lǐng)域和使用范圍。

b）交易速度的加快。Ethereum的出塊只需十幾秒，比Bitcoin 的出塊速度要快一個(gè)數(shù)量級(jí)，因此其交易速度比Bitcoin 快。

c）增強(qiáng)了去中心化的程度。Ethereum 采取SHA-3 哈希算法，可以阻止使用ASIC 挖礦，使得超級(jí)礦機(jī)出現(xiàn)的難度增大，從而能使得更多的“礦工”加入以太幣挖礦，增強(qiáng)了Ethereum 的去中心化程度。

2.2 卡爾達(dá)諾（Cardano）

Cardano 是數(shù)字貨幣行業(yè)內(nèi)首個(gè)先做數(shù)字貨幣的學(xué)術(shù)研究，再根據(jù)發(fā)表后的研究成果去實(shí)現(xiàn)加密數(shù)字貨幣，即Cardano 數(shù)字貨幣系統(tǒng)。由此可以看出，Cardano 的性質(zhì)及其功能都是經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的數(shù)學(xué)證明和學(xué)術(shù)界同行的評(píng)審，保證了其在理論上是安全和正確的。

Cardano 采用的共識(shí)機(jī)制是PoS，該機(jī)制的具體實(shí)現(xiàn)協(xié)議名為烏洛波羅斯（Ouroboros），且該協(xié)議使用經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的數(shù)學(xué)證明，確保其安全性是有理論保證的。

Cardano 采用分層架構(gòu)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，主要功能層如下。

a）清算層。Cardano 的代幣在該層流通，是Cardano 整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，是為了實(shí)現(xiàn)對(duì)Cardano 幣的交易量、交易時(shí)間等信息的記錄。

b）計(jì)算層。在該層提供智能合約、消息認(rèn)證、消息通信等功能，以方便應(yīng)用開(kāi)發(fā)者在這一層開(kāi)發(fā)滿足各種需求的應(yīng)用。Cardono 的一項(xiàng)重大創(chuàng)新就是計(jì)劃采用形式化方法來(lái)完成受控計(jì)算，從而實(shí)現(xiàn)用戶隱私與監(jiān)管需之間的平衡，進(jìn)而試圖減少使用Cardano 所存在的金融風(fēng)險(xiǎn)。此外，Cardano 計(jì)劃使用不同于TCP/IP 的遞歸網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)（recursive internetwork architecture，RINA），使得節(jié)點(diǎn)之間的信息交互類似于進(jìn)程間交互，以加快節(jié)點(diǎn)之間的信息傳遞效率。

Cardano 與Bitcoin 相比，其進(jìn)行演化的功能主要體現(xiàn)在以下 幾點(diǎn)。

a）交易速度的提升。Cardano功能的分層實(shí)現(xiàn)以及采取RINA 架構(gòu)，使得Cardano 的交易速度得到了極大的提升。

b）Cardano 采用PoS 共識(shí)機(jī)制，極大地降低了能源消耗。

c）使得對(duì)數(shù)字貨幣的監(jiān)管成為可能。Cardono 在形式化的推理設(shè)計(jì)中，考慮了對(duì)數(shù)字貨幣的金融監(jiān)管。

d）多樣化的應(yīng)用開(kāi)發(fā)。智能合約功能豐富了基于Cardano 的應(yīng)用開(kāi)發(fā)。

e）增強(qiáng)了數(shù)字貨幣的存儲(chǔ)安全性。Cardano 的形式化實(shí)現(xiàn)方法有利于設(shè)計(jì)與其匹配的存儲(chǔ)方案。

2.3 達(dá)世幣（Dash）

Dash 是Bitcoin 的超集，具有Bitcoin 的主要特性。例如其也要進(jìn)行挖礦來(lái)產(chǎn)生達(dá)世幣，只是達(dá)世幣中出塊的速度為約每2.5 min 產(chǎn)生一個(gè)塊，獎(jiǎng)勵(lì)給挖出該塊的礦工五個(gè)達(dá)世幣。Dash 對(duì)Bitcoin 的最大擴(kuò)展之處在于增加了主節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)。Dash中的節(jié)點(diǎn)如果擁有了1000 個(gè)用來(lái)進(jìn)行資質(zhì)認(rèn)證的達(dá)世幣，其就可以作為主節(jié)點(diǎn)。主節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)以Bitcoin 的底層區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，由專用服務(wù)器組成。目前主節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中的主節(jié)點(diǎn)總數(shù)超過(guò)了4000。

Dash 將挖礦產(chǎn)生的達(dá)世幣按照45%、45%、10%的比例分配給“礦工”、對(duì)交易進(jìn)行確認(rèn)的主節(jié)點(diǎn)以及達(dá)世幣社區(qū)。由于主節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的存在，Dash 內(nèi)的交易可以在幾秒內(nèi)完成，即實(shí)現(xiàn)即時(shí)支付；而且由于有主節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的信用背書(shū)，能大大增強(qiáng)交易的安全性。Dash 中的社區(qū)為區(qū)塊擴(kuò)容、生態(tài)鏈發(fā)展等方面問(wèn)題提供了一個(gè)解決的通道。

在挖礦算法方面，Dash 使用X11 算法，即使用11 輪SHA3 算法進(jìn)行哈希運(yùn)算，且每輪的計(jì)算結(jié)果都作為下一輪的輸入，直到完成11輪的運(yùn)算。這樣做的目的是為了延遲針對(duì)特定算法的礦機(jī)的產(chǎn)生時(shí)間，使得更多的人們使用普通的計(jì)算機(jī)參與到Dash 的挖礦中來(lái)。

Dash 與Bitcoin 相比，其進(jìn)行演化的功能主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)。

a）商業(yè)級(jí)的交易速度。主節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)使得交易能夠達(dá)到絕大多數(shù)的商業(yè)需求。

b）很高的去中心化程度。X11算法保障更多的“礦工”可以參與到Dash 的挖礦中；且Dash 中的社區(qū)也增強(qiáng)了Dash 的去中心化程度。

c）Dash 中的社區(qū)機(jī)制從一定 程度上對(duì)Dash 幣的交易起到了監(jiān)管作用。

2.4 比特股（BitShares）

BitShares 是一個(gè)基于區(qū)塊鏈技術(shù)的金融交易綜合服務(wù)平臺(tái)，其目標(biāo)是構(gòu)建一個(gè)去中心化的自由市 場(chǎng)金融生態(tài)系統(tǒng)。任何個(gè)人或機(jī) 構(gòu)都可以在BitShares 平臺(tái)上進(jìn)行轉(zhuǎn)賬交易，發(fā)起眾籌等，還可以基于BitShares 構(gòu)建虛擬貨幣交易所，甚至還能在BitShares 平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)符合監(jiān)管的黑白名單等功能。

BitShares 設(shè)計(jì)了一種可自由交易的新型數(shù)字資產(chǎn)——比特股市場(chǎng)錨定資產(chǎn)。該類資產(chǎn)可以與美元、歐元或黃金等進(jìn)行兌換。例如比特股數(shù)字錨定資產(chǎn)BITUSD 可以兌換同等數(shù)額的美元。比特股市場(chǎng)錨定資產(chǎn)通常以兩倍價(jià)值的比特股數(shù)字錨定資產(chǎn)作為抵押物，并以智能合約自動(dòng)執(zhí)行清算來(lái)保證兌換的執(zhí)行，從而可以避免兌換交易的違約風(fēng)險(xiǎn)，保證了比特股市場(chǎng)錨定資產(chǎn)價(jià)值的穩(wěn)定性，讓比特股生態(tài)系統(tǒng)形成良性循環(huán)。

此外，BitShares 使用了DPoS機(jī)制，讓擁有比特股的節(jié)點(diǎn)都有權(quán)進(jìn)行投票，票數(shù)最高的101 個(gè)節(jié)點(diǎn)有權(quán)對(duì)交易進(jìn)行記錄。

BitShares 與Bitcoin 相比，其進(jìn)行演化的功能主要體現(xiàn)在以下 幾點(diǎn)。

a）商業(yè)級(jí)的交易和轉(zhuǎn)賬速度。BitShares 由于采用了DPoS 機(jī)制，使得交易確認(rèn)時(shí)間在3s 內(nèi)可完成，交易速度可達(dá)每秒10 萬(wàn)筆，完全達(dá)到了通常條件下的商業(yè)交易的要求。

b）低能源消耗的DPoS 機(jī)制確保BitShares 中的節(jié)點(diǎn)達(dá)成共識(shí)。

c）適用于多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。比特股市場(chǎng)錨定資產(chǎn)可以保證比特股的價(jià)格在一定時(shí)期內(nèi)保持價(jià)格穩(wěn)定，從而使其能夠在多個(gè)領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用。

3 數(shù)字貨幣的未來(lái)研究趨勢(shì)

區(qū)塊鏈對(duì)傳統(tǒng)中心化技術(shù)進(jìn)行的顛覆性創(chuàng)新，為金融、食品安全、物種保護(hù)、物聯(lián)網(wǎng)等眾多行業(yè)提供了可供選擇的去中心化的應(yīng)用模式。根據(jù)區(qū)塊鏈本身的特性以及區(qū)塊鏈目前的應(yīng)用現(xiàn)狀，以下所列的研究?jī)?nèi)容預(yù)測(cè)是未來(lái)區(qū)塊鏈研究的主要方向。

a）基于區(qū)塊鏈的數(shù)字貨幣發(fā)行方面的研究。數(shù)字貨幣目前在發(fā)行、流通、監(jiān)管、調(diào)控等方面技術(shù)尚不成熟，缺少有效的發(fā)行方案。未來(lái)在數(shù)字貨幣方面的研究將會(huì)涉及如下方面：降低傳統(tǒng)紙幣發(fā)行、流通的高昂成本，提升經(jīng)濟(jì)交易活動(dòng)的便利性和透明度，減少洗錢、逃漏稅等違法犯罪行為，以及提升央行對(duì)貨幣供應(yīng)和貨幣流通的控制力等。

b）基于區(qū)塊鏈的交易追蹤方面的研究。目前的研究主要考慮了基于區(qū)塊鏈的數(shù)字資產(chǎn)交易如何進(jìn)行，在基于區(qū)塊鏈的交易的可追溯方面的研究還較少。未來(lái)的研究方向應(yīng)該是設(shè)計(jì)交易規(guī)則和監(jiān)管框架等來(lái)保證交易的高效性和追蹤的及時(shí)性。

c）區(qū)塊鏈中海量數(shù)據(jù)的分析研究。目前的研究很少有涉及到對(duì)區(qū)塊鏈中的海量數(shù)據(jù)分析。但是區(qū)塊鏈中記錄的數(shù)據(jù)都是物理世界中產(chǎn)生的真實(shí)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)對(duì)于用戶畫(huà)像和用戶行為等方面的分析具有巨大的商業(yè)價(jià)值，因此，未來(lái)的研究將會(huì)是使用機(jī)器學(xué)習(xí)或深度學(xué)習(xí)等各類智能算法分析區(qū)塊鏈中的用戶數(shù)據(jù)，提煉出其中有價(jià)值的商業(yè)信息。

4 結(jié)束語(yǔ)

介紹了區(qū)塊鏈技術(shù)的基本原理，分析了基于區(qū)塊鏈的比特幣 的性質(zhì)以及在比特幣基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的>Ethereum、Cardano、Dash、BitShares等對(duì)比特幣的功能演化。以區(qū)塊鏈技術(shù)目前的主要應(yīng)用現(xiàn)狀為基礎(chǔ)，分析了數(shù)字貨幣研究面臨的挑戰(zhàn)和未來(lái)可能的研究趨勢(shì)。

區(qū)塊鏈技術(shù)從提出到現(xiàn)在尚不足10年，還處于非常初期的發(fā)展階段，與其相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)還未成熟。盡管如此，許多國(guó)家都將區(qū)塊鏈作為重大的戰(zhàn)略研究技術(shù)，這是因?yàn)閰^(qū)塊鏈對(duì)一個(gè)國(guó)家在金融主權(quán)、社會(huì)征信、跨境交易等領(lǐng)域都將產(chǎn)生重要且深遠(yuǎn)的影響。因此，積極參與區(qū)塊鏈相關(guān)技術(shù)在各領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)的制定，深入研究區(qū)塊鏈對(duì)各領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新的價(jià)值，將會(huì)增強(qiáng)國(guó)家未來(lái)在科技、經(jīng)濟(jì)等諸多領(lǐng)域的話語(yǔ)權(quán)和領(lǐng)導(dǎo)權(quán)。?