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`Proof of Work` 是比特币系统里解决选择下一个负责创建新区块节点的核心思想。主要方式是让所有想参与的节点全部一起竞争: 计算上一区块的hash值 + 当前未处理交易数据 + 时间戳 + 一些可变随机参数, 目标是得到前缀为若干个前导“0”的hash结果。这个计算量是很大的, 但是一旦算出来, 其它节点验证其正确性是很简单的。 这种机制, 解决了新区块产生的公平性和信任问题, 经济上, 也让参与者(`矿机`)有机会获得一定的收益形成生态链, 成为BTC被广泛接受的基础。

此后的各种新加密货币, 对PoW算法也做了多种改进。下面分析几个主要的使用PoW的应用。

BitCoin (比特币)

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比特币是一切加密货币的鼻祖,也是第一次应用区块链技术的创新应用。官网:https://bitcoin.org/

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BitCoinSHA-256d完全精致的协议LevelDB 1) 主要在于创造性的组合: 
圆锥曲线加密算法 
Bloom filter快速定位 
Merkle树,LevelDB,ZeroMQ…
每10分钟一个新区块 
1M Block限制交易吞吐量;确认需要1小时


作为首个开创性的加密货币,比特币用到了大量的加密算法:

  1. 在计算散列时会计算2次。大多数情况下,使用SHA-256散列RIPEMD-160会用于生成较短的散列(例如生成比特币地址的时候)。

  2. 使用椭圆曲线 数字签名算法(ECDSA)对交易进行签名

  3. ECDSA 使用了 http://www.secg.org/collateral/sec2_final.pdf 中的secp256k1曲线

  4. 公钥(in scripts) 以 04 <x> <y>的形式给出,x和y是表示曲线上点的坐标的32字节字符串。签名使用DER编码 将 r 和 s 写入一个字节流中(因为这是OpenSSL的默认输出).

参考文档:

比特币被诟病最多的几个方面,也就造成了其它派生加密货币的诞生:

BTC的主要“缺陷”应对改进方向
挖矿耗费大量能源,且矿池有越来越集中化的趋势PoS或其它共识机制
平均10分钟出一块,6块链条才可确认一笔交易,确认时间太长新共识机制保证交易确认效率
每区块只有1M,容量太低,无法装载大量交易数据扩大区块、压缩技术、侧链等
交易吞吐量太低,无法适应金融类需求集中化交易撮合…


LiteCoin (莱特币)

派生于 Tenebrix(TBX)主要目的是抵抗显卡挖矿导致的不平衡。官网:https://litecoin.com/zh_HANS/

莱特币对比特币的改变很小, 主要是PoW证明算法改成了Scrypt。具体如下:

  • 第一,Litecoin网络每2.5分钟(而不是10分钟)就可以处理一个块,因此可以提供更快的交易确认。

  • 第二,Litecoin网络预期产出8400万个Litecoin,是比特币网络发行货币量的四倍之多。

  • 第三,Litecoin在其工作量证明算法中使用了由Colin Percival (著名的FreeBSD黑客) 首次提出的scrypt加密算法,这个改变导致了经济上的变化: 由于Scrypt算法需要更长的时间和更多的内存, 使得`矿机`的难度更大, 收益率更小, 因此对参与者而言“可能更公平” (需要频繁内存访问的算法, ASIC矿机相较普通CPU的优势减小了)。


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LiteCoinScrypt 2) 完全同BTCLevelDB同BTC每2.5分钟一个块

参考文档:

DarkCoin

DarkCoin(Dash, 达世币)主要目标是“更加匿名化的虚拟货币”,更加难以追踪,同时更快的交易速度和更低的费用(BTC网络拥挤,同时BTC价格很高,导致交易费比较高了)。官网:https://www.dash.org/

达世币(DASH)是一款支持即时交易、以保护用户隐私为目的数字货币。它基于比特币,特有的双层网络使其能够更加全面的进行测试和更新。如同使用现金一样,达世币可以有效的保护您在交易过程中的财政隐私。当使用比特币时,交易都会被写到数据块链中,您可以查询到接收和发送双方。然而达世币通过匿名技术,使得交易无法被追踪查询。匿名技术极其重要——因为任何网络用户都可以进入数据块链查看交易,对于那些不想暴露交易记录和财政隐私的用户,这无疑是硬伤。达世币通过独创的去中心化网络服务器“主节点”混淆交易,实现匿名。无需第三方,有效的避免了因第三方介入所带来的不稳定性。

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Dash/DRKX11算法完全同BTCLevelDBMasternode共识机制40秒出块,每块奖励1000,每1千万块减半收益


X11加密算法由达世币核心开发者Evan Duffield创立。X11算法是由11种加密散列算法组成的工作量证明加密算法,因此其具有公平的分配机制并且与比特币的分配机制相同。由于算法的复杂性,使得制造矿机的难度大大提高,至少需要几年时间。由于链式加密算法的特性,高端CPU与一些GPU的算力相似。由于此新算法的优势,使用GPU挖X11算法的达世币会比挖使用Scrypt算法的币种降低约30%的能耗以及30%-50%的发热量。

参考文档:

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