独家研究 | 风口上的数字货币与区块链

近年来，区块链技术的运用和发展在全球范围内掀起热潮，而以区块链作为底层技术的数字货币更是如雨后春笋。

据非小号不完全统计，截至2018年3月底，市场上已有1199种虚拟币（如比特币、以太坊、瑞波币等），718种Token（如柚子、泰达币、波场等），24小时成交量达774.67亿元，总市值达16039.60亿元。在监管升级的大背景下，币价持续下探后在近期出现了反弹。

目前，行业仍处于基础设施搭建阶段，但布局加速，爆发级应用场景的落地可期。本文将以比特币为例介绍其产生和交易流程，聚焦比特币底层技术区块链的发展现状，并展望行业未来。

比特币——基于Pow

共识机制的产生和交易流程

数字货币之前的电子货币都基于信用模式，受制于货币主体单一的缺点，容易出现通货膨胀、经济周期性波动等缺陷，并且存在使用地区局限的问题。以比特币为代表的数字货币由于没有发行主体，不通过中央银行或第三方机构发行和交易，并且发行和系统安全都基于数字原理，可依托互联网在全球范围内使用。比特币是最早的去中心化电子货币，虽然后来出现了许多竞争者，但比特币在数字货币行业的认可程度仍遥遥领先。

目前，基于区块链技术最成功的应用是以比特币为代表的数字货币，区块链也受益于数字货币获得了更深层次的拓展。以比特币为例，基于Pow共识的产生和交易流程可分为发送交易请求、单节点交易核查、交易确认加入区块、节点共识验证以及区块成链交易完成等环节。网络节点为矿工，负责承载网络运输任务，同时其负责交易的验证以及信息记录储存。个人用户和商家等可以通过钱包和交易所形式介入数字货币区块链网络。数字货币的所有权通过数字密钥、数字货币地址和数字签名予以确认。

A想给B发送1个比特币，首先需要向区块链网络发送交易请求，提供A和B的地址以及发送的比特币数量，同时利用私匙对发送的信息进行数字签名，向B证明身份。信息发送后，矿工收到A发送的信息后，需要确定交易的唯一性、交易涉及地址的合法性、数字签名的真实性以及比特币数量的正确性。确认无误后，将信息广播至网络内其它节点，其他节点开始对该交易进行共识验证，并在网络中进行广播。验证成功后该笔交易会被添加到区块中，每个区块包含过去十分钟的所有交易。一般来说，每一笔交易，必须经过6次确认，才能最终在区块链上被承认为合法交易。最后，区块成链，交易完成，B收到1个比特币。

在每一个节点处，区块创建者（即矿工）通过矿机（通常是高性能 GPU 或者 ASIC 机器）收集网络中10分钟内产生的新交易单，将一个新数据块（未证实）与之前的数据块结合，通过运算前一个数据块的哈希值，不断调整该哈希值，使得其低于一个随机数。由于哈希计算不可逆（即不可以通过哈希值反推初始值），则只能通过矿机进行大量的运算，才可能得出一个合适的值，得出来之后将会进行全网广播，符合要求则该节点的数据块被全网接受，链接到原区块链尾部，成为新的区块，新的比特币被创造出来。

在数字货币的交易过程中涉及到不对称加密技术。发送人A首先利用接收人B的公钥对数据进行加密，只有B可以利用私钥能对其进行解密，即可验证发送人身份信息。在数字货币的世界里，钱包的作用就是密钥管理。而密钥包含私钥和公钥。私钥是用来进行签名交易的，公钥由私钥通过非对称加密算法生成，用来生成区块链地址，储存交易信息。每个币种都有自己的独立钱包，如比特币钱包、以太坊钱包等。下表列出了几种常用的数字货币钱包。

根据比特币的算法，每10分钟会产生一个新的区块，每个区块会奖励创建者50个比特币，奖励每4年减半，整个比特币网络存在约2100万个比特币，后期比特币的奖励已经基本为零。但由于交易过程中产生的费用会继续授予区块创建人，因此仍然会有动力继续挖矿。

区块链是互联网时代创新应用的高潮

区块链是数字货币最重要的底层技术，是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术在互联网时代的创新应用模式。本质上是一个去中心化的分布式账本数据库，它使得信息的传递不需要经过第三方，该账本由很多区块组成，每个区块中都包含了一定时间内的系统全部信息交流的数据，并生成数据密码用于验证其信息的有效性和链接下一个区块。

相对于传统的中心化网络的部署方式，区块链中的每个节点掌握各个节点的信息，且每10分钟交易所组成的比邻区块之间存在逻辑嵌套关系，同步更新的信息难以被篡改。虽采用匿名化原则，但交易公开，且系统内交易批准取决于所有节点共识性原则，规则对于所有节点公平且强制，可显著降低系统风险。

区块链的核心是共识机制，共识机制决定了区块链的实现形式，决定了信任的方式和规则，从而决定了区块链的不同应用场景。区块链每个携带信息区块的增加，都要基于一定的机制和算法。目前常见的实现区块链的方式有Pow、Pos、DPos以及一些混合共识。不同的共识机制都有其优缺点，有些共识机制是为解决一些特定的问题而生。

区块链也因共识机制的不同而有区别。基于Pow的共识机制可以塑造完全的公平，而Pos和DPos基于不确定性而达成共识，公平性降低。显然，公平程度的提高降低了效率，增加了能耗。因而，目前大多数公司采用“部分去中心化”或“弱中心化”的区块链模式，例如Pool验证池。

区块链发展初期：

数字货币点对点交易

区块链的发展可以划分为三个阶段：数字货币交易、智能合约和生态系统构建。数字货币是区块链发挥去中心作用、进行价值传输的工具。目前投资人参与区块链最主要的方式是数字货币交易。

自从以比特币为代表的数字货币诞生以来，短短几年间各种数字货币层出不穷，组成了庞大的数字货币家族。近2000种数字货币良莠不齐，有的主流币种已积累了广泛的用户基础，而有些却价值趋零，更有少数币种彻底沦为圈钱的工具。绝大多数数字货币的体量都很小，市场上仍以比特币为主，但以太坊、瑞波币、比特现金及莱特币也占据了一定的市场份额。其中，前三大数字货币的市值占总市值的67.60%。

对一些主要的数字货币进行简单的分类，大致可分为比特币、山寨币、分裂币和Token。

比特币作为加密数字货币的鼻祖，知名度大、参与人数多、安全性最高。其概念最初由中本聪于2009年提出,根据开源软件以建构其上的去中心化的P2P网络。比特币依据特定算法，通过大量的计算产生，比特币经济使用整个P2P网络中众多节点构成的分布式数据库来确认并记录所有的交易行为，并使用密码学的设计来确保货币流通各个环节安全性。去中心化特性与算法本身可以确保无法通过大量制造比特币来人为操控币值。基于密码学的设计可以使比特币只能被真实的拥有者转移或支付,确保了货币所有权与流通交易的匿名性。

山寨币是建立在比特币开源代码的基础上进行的模式以及原理拷贝的加密货币，可分为复制山寨币、竞争山寨币、分叉山寨币。复制山寨币在2013年开发出现的比较多，在比特币开源代码上复制，只做了币参数调整、算法的修改，或者图标的更换等。虽然数量种类众多，但能存活至今的非常少。与复制山寨币不同的是，竞争山寨币在技术基础上进行创新和改进，通常有特定的应用场景，结合自主技术，具有一定的价值和竞争力。例如瑞波币主打跨境支付场景；IOTA主打物联网节点间小额支付场景。