比特币

比特币是第一个应用区块链技术的网络，由一位名叫中本聪的匿名开发者创建。根据该论文，比特币的目标是成为一种独立于政府、中央银行和法定货币的点对点电子货币，而比特币网络通过一种称为工作量证明（PoW）的工作量证明方法实现了这一点。最近，由于其稀缺性（最大发行量为 2100 万）以及难以篡改网络，它已成为一种新的价值储存手段。

主网
比特币作为点对点支付和价值存储的手段，也用于支付网络交易费用。比特币被用作在线数字货币、交易者之间传递价值的媒介、用于投资的融资资产、用于借贷的抵押资产和用于投机目的的投资资产。

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工作量证明 (PoW)

比特币网络使用工作量证明 (PoW) 共识算法，其中矿工反复执行查找低于目标值的哈希值 (SHA-256) 的任务。矿工迭代地运行任务，直到通过替换随机随机数值获得的结果值小于目标值。第一个满足上述条件的矿工将结果传播到网络，一个区块被添加到网络中。成功添加区块的矿工将获得比特币 (BTC) 作为他们贡献的奖励。

如上所述的工作量证明是加密货币行业中最简单和最基本的共识算法之一。虽然验证信息的真实性很容易，但伪造记录却不容易。仅当整个网络的总哈希功率至少有 51% 同意时，才能尝试篡改网络的分类帐，鉴于比特币网络的当前规模，由于需要巨大的能量，这是不可行的。

比特币特点

最去中心化的区块链网络

– 比特币是一种基于点对点（P2P）网络结构的电子货币交易系统，允许在没有中央授权的情况下进行可信交易。
– 节点作为分布式数据库，任何人都可以加入，地位平等。
– 由于这些特点，全球约有14,000个节点，是节点数最多的区块链项目中去中心化程度最高的项目。

– 比特币网络在 10 年的运营中没有被黑客入侵

自 2009 年网络上线以来，比特币从未被黑客入侵过。
– 使用工作量证明 (PoW) 共识算法，矿工创建区块并验证交易。
– 挖矿所需的计算能力称为哈希率，哈希率随着挖矿难度的增加而增加。
– 过去，人们担心 51% 攻击和黑客攻击，但是 1) 博弈论，2) 矿池的多样化，以及 3) 更高的哈希率使得攻击几乎不可能发生。

以太坊

支持智能合约的去中心化计算平台

以太坊是一个开源、去中心化的计算平台，为 Dapps 提供支持。Ethereum 开创了智能合约平台的概念，将合约应用于允许 dApp 自行运行的区块链。这些单独的合约也可以拥有自己的代币，这意味着除了原生加密货币以太坊 (ETH) 之外，以太坊网络还可以拥有特定于应用程序的代币。以太坊 dApp 开发者和用户必须向网络支付 Gas，这是一个类似费用的概念，才能使用或运营一个可以在以太坊网络上运行的 dApp。

主网
以太坊网络

用例

(1) 以太坊网络交易费用的支付
(2) 加密金融服务的抵押品
(3) 交易所的流动性供应（中心化/去中心化）
(4) 支付方式
(5) Staking

以太坊 2.0 使用权益证明 (PoS)，其中验证者持有 ETH 的股份作为以太坊上的智能合约。ETH 充当抵押品，如果验证者不诚实或懒惰，可以将其销毁。验证器然后验证通过网络传播的新块是否有效，并且有时会自己创建和传播新块。第一个成功将共识算法从 PoW 切换到 PoS 的项目

以太坊功能

– PoW 挖矿方法存在处理速度低、可扩展性有限、功耗大等结构性局限性。
– 为确保其作为智能合约平台的持续竞争力，该项目从上线之初就旨在转向 PoS，并于 2022 年 9 月 15 日成功完成了与信标链的共识算法合并（The Merge）。 – 而
共识算法切换本身对提高以太坊的可扩展性影响有限，它可以看作是实现我们未来路线图的基石，最终旨在通过模块化*区块链结构解决可扩展性问题。

– 即使在 PoS 过渡之后，行业领先的去中心化和稳定性水平
– 这允许基于行业先驱的初始先发优势的网络效应。
– 此外，大量主网支持 EVM（以太坊垂直机）兼容性，这是一种智能合约执行环境。

索拉纳

一个快速且负担得起的基于权益证明 (PoS) 的智能合约平台。Solana 是一种基于权益证明 (PoS) 的公共区块链协议，由 Anatoly Yakovenko 于 2017 年创立，并得到 FTX Exchange 首席执行官 Sam Bankman-Fried 的支持。Solana 的特点是在保持网络分散性和安全性的同时具有高可扩展性。Solana 通过包括历史证明 (PoH) 在内的八项核心技术提供高可扩展性。

主网
SOL 代币是 Solana 网络的原生代币。它的主要用途是

(1) 质押：要成为验证者节点，您需要在网络上质押 SOL 代币。
(2) 费用：您需要支付 SOL 代币作为使用 Solana 网络的费用。

Solana 是一种基于权益证明 (PoS) 共识算法的区块链，通过历史证明 (PoH) 技术提高了可扩展性。历史证明是充当 Solana 时钟的核心技术，使用基于 SHA256 的可验证延迟函数 (VDF) 验证两笔交易之间的时间流逝。

索拉纳特点

– Solana 是一种设计用于纳斯达克交易所的区块链，每秒处理超过 70,000 个订单和交易。
– Solana 的最终目标是在传统金融中被采用，包括经纪、交易所和交易平台。
– 凭借当今的硬件性能，Solana 声称能够达到高达 710,000 TPS（每秒交易数）和 400 毫秒的区块生成率，同时交易费用也极低，每笔交易约为 0.000005 美元。
– 事实上，在可扩展性方面，Solana 优于其他区块链。
– 自2020年3月主网上线以来，共处理了1350亿笔交易，约为2015年6月上线的以太坊交易笔数（约177亿笔）的64倍（截至2022年11月10日）。
– 由于与其他区块链相比具有出色的可扩展性，Solana 正在形成以 DeFi、DEX 和 AMM 等金融平台为中心的生态系统。

– 通过历史证明 (PoH) 实现高水平的可扩展性

– 为了克服比特币和以太坊的局限性，Solana 引入了同步时钟的概念，通过 PoH 作为区块链时间的参考。
– PoH 使用基于 SHA256 的可验证延迟函数 (VDF) 来验证两次交易之间经过的时间。
– 通过在交易 B 中嵌入交易 A 的 SHA256 哈希函数，安全记录和验证 A 是发生在 B 之前的交易的机制。使用 PoH，Solana 通过消除对交易顺序的共识和验证的需要，显着提高了可扩展性节点之间。
– 与利用 EVM 构建 dapp 和利用智能合约的以太坊不同，Solaris 使用 Berkeley Package Filter (BPF)，这是一种由 Linux 内核社区创建的 VM。BPF 是一种高度安全和高性能的引擎，非常容易在当今的硬件上使用。它还使用 LLVM 作为编译器，Apple、Intel 和 Nvidia 开发人员使用它来编译前端语言。
– 通过将数字签名验证委托给图形处理器而不是节点（管道技术）来提高可扩展性
– 基于 Github 开发人员最喜欢的语言之一 Rust，而不是 Solidity

宇宙

基于区块链间通信协议 (IBC) 和 Cosmos Hub 的区块链互操作性平台。Cosmos 是一个旨在通过独特的主网结构解决以太坊“可扩展性”问题的项目。为了实现可扩展性，Cosmos 遵循 Hub 和 Zone 网络结构，其中“Hub”是 Cosmos 的主要主网，充当中心化账本，“Zone”是并行运行的独立区块链。独立的“区域”区块链使用区块链间通信 (IBC) 协议与 Cosmos Hub（并有效地与所有其他区域）通信。开发者还可以使用 Cosmos 软件开发包（SDK）构建区块链，减轻开发负担。

主网

ATOM 代币是用于在 Cosmos Hub 上质押/交易的代币，具有三个用途。

(1) Gas 费用：在 Cosmos Hub 上发生的所有交易都需要以 ATOM 代币支付费用。
(2) Staking：根据质押的 ATOM 代币数量以各种代币形式支付奖励。
(3) 治理：代币持有者可以使用他们抵押的 ATOM 代币对 Cosmos Hub 提案进行投票。

Cosmos 功能

– Cosmos Hub：Cosmos 主网，即“Cosmos Hub”，旨在通过有效地实现各种项目之间的连接而成为网络的中心，目前约有 +250 个项目连接到它 – IBC 协议：连接
“ Hub’ 到异构链或 DApps，特别是在不同应用层之间实现代币交换。它于 2021 年 4 月左右正式推出，目前拥有约 29 个活跃区域。
– Cosmos-SDK**：Cosmos 提供的开发工具包，基于与“Cosmos Hub”的兼容性支持主网和 dapp 开发，并被 Binance Chain 等领先项目使用。

– 目前运行 125 个验证节点，计划在未来运行多达 300 个。
– 受限于DPoS共识算法**，我们追求部分中心化运作下的最大效率。
– 自 2019 年 3 月 13 日 Cosmos Hub 主网启动以来，**一直运行至今。

• Tendermint BFT 共识算法理论上可以支持每秒高达 10,000 笔交易（TPS）。
  – 但是网络上需要的交易数量小于实际可以处理的数量，所以实际的TPS与理论水平相差甚远。
  – 另一方面，自去年初推出 IBC 协议以来，正在积极建立 Cosmos 生态系统之间的连接，并且对未来可扩展性改进的期望是有效的，因为我们的目标是通过桥等与以太坊等实现高度互操作性.

共识算法

共识算法是一种由大量参与者进行统一决策的算法。它也被称为共识模型、共识方法、共识机制或共识协议。在区块链系统中，网络中的所有参与者都复制和分发相同的数据，因此没有正本和副本的区别，也没有可以统一决策的权威中心。已经开发了各种算法来在这种情况下做出合理有效的决策。

那么为什么我们需要区块链中的共识算法呢？区块链是指一种“分布式账本系统”，其中大量节点连接在对等网络中以处理和记录交易。该系统内的所有分布式分类账必须共享相同的交易记录。“共识算法”是一种特定的机制，可确保创建块并将其链接在一起，以便所有节点都拥有一条相同的链。

PoW：工作量证明

工作量证明（Proof-of-Work，PoW）机制最早出现在中本聪的论文《比特币：一种点对点电子现金系统》中，是应用于比特币等区块链的典型共识算法。原理如下

参与网络的每个节点都有权创建块。由于区块包含交易历史，因此创建区块意味着该区块中记录的交易已经过验证。

为了创建一个块，节点必须执行数学运算以找到一定难度的哈希值。操作简单但需要大量的处理能力，成功找到哈希值的节点将创建区块。

PoS：股权证明

工作量证明共识算法启动了区块链系统。然而，某些国家开始出现过度的能源消耗和挖矿垄断，并开始开发新的共识算法。结果是权益证明 (PoS)。PoS 是指一种算法，其中参与者的所有权股份反映在他们创建块的权利中。原理如下

1. 要成为负责创建和验证区块的Validator，您需要进行特殊交易以锁定您的加密货币作为保证金。
2. 之后，创建和验证新块的过程由允许所有验证者参与的特定“共识算法”完成。

在基于链的权益证明中，每 10 秒时隙伪随机选择一个验证器。选定的验证者有权创建一个块，但它必须指向先前的块之一，通常是最长链中的最后一个块。结果，大多数块最终都在一条链中。这是权益证明的最基本形式。

在拜占庭容错式的权益证明中，验证者被赋予完全随机提议区块的权力。然而，关于哪些块是规则块的共识是通过多轮达成的。在每一轮中，每个验证者都可以为一个特定的块“投票”，并且在所有轮次结束时，验证者将就哪些块是链的一部分而哪些不是链的一部分达成永久共识。不同之处在于，不是留下一长串或大块的区块链，而是可能只有一个区块具有很大的共识。

收尾工作

到目前为止，我们已经介绍了主要的区块链加密货币，并且
您已经了解了作为区块链基础的共识算法。
每个令牌在区块链上的运行方式完全决定了生态系统的方向。没有一种算法是正确的答案，但如果每个算法都能很好地发挥其作用并且被生态系统参与者很好地实施，则每个算法在生态系统中都有独特的位置。