区块链原理、架构与应用

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以太坊从创建之初就是开源的，也在不断地优化交易速度和添补安全漏洞。以太坊已经拥有了一批忠实的用户群，无论社区、基金会还是技术都可以说是目前数字货币中最完善的。想要运行以太坊，可以安装geth（go-），针对iOS、Linux和操作系统，geth都有相应的版本。不同的版本都支持二进制安装和脚本安装，二进制安装相对简单。具体安装方法在第4章会有详细说明。

以太坊对区块的大小没有限制，但是每个区块可以设置gas值。目前，以太坊每个区块gas值的限制约为470万，每笔交易的标准gas价格约为21 000，因此每个区块大约容纳220笔交易。以太坊的平均出块时间在10～20s，如果以15s计算，以太坊每秒最多记录15笔交易。这个速度虽然比比特币快，但是依然不能达到实际应用需求。目前，以太坊创始人 正在积极研究以太坊分片技术，通过分片技术能极大地提高以太坊交易速度。

1.2.3　数字钱包

前面说过，每个用户都有一个或者几个钱包存储数字货币。数字钱包是一个形象的概念，因为拥有私钥就拥有对应地址的数字货币，因此人们把管理密钥的软件称为“钱包”。通常所说的数字钱包一般有两种意思：一种就是在用户注册时每个用户会有一个相应的钱包地址；另一种指的是为了方便用户进行数字货币交易、存储而开发的软件。第一种只能存储一种货币，由相应的币种提供，如以太币钱包；第二种能存储多种数字货币，一般由第三方开发，如。可以将第二种钱包看作存储第一种钱包的软件。

比特币系统中，每个用户的交易都需要一个公钥和一个私钥，公钥是指明比特币属于哪个用户，私钥是验证身份，拥有私钥才能进行交易，每个用户都有一对公钥和私钥。可以把私钥看作打开钱包的钥匙，而公钥是证明钱包的存在。第三方数字钱包的工作原理就是基于这种模式。数字钱包可以同时存储多种货币，但是使用的是一个钱包地址，这个地址可以叫作一级地址，同时钱包里面不同种类数字货币有其各自的地址，叫作二级地址。用户在使用一级地址时，软件通过数字货币类型再发送到相应的二级地址，在用户层面，用户只感觉是一级地址之间的交易，只要提供密码即可，相应的私钥验证由软件完成。

由于私钥64位，缺乏可读性，手抄下来就比较麻烦，而私钥的备份在计算机上复制起来容易，但私钥保存在联网的计算机上毕竟不安全，有被其他人看到的风险。于是，有些钱包提供助记词工具，利用某种算法（如BIP-39）可以将64位私钥转换成十多个常见的英文单词，这些单词都来源于一个固定词库，根据一定算法得到。如图1-3所示是钱包的助记词和密钥。私钥与助记词之间的转换是互通的，助记词只是私钥的另一种外貌体现。助记词一般会在创建新钱包的时候出现一次，后面就再也不会出现了，所以创建新钱包时最好把助记词抄下来，甚至放到保险柜里，自己想办法备份。如果是屏幕截图或保存在计算机中，只要设备联网都有被第三只眼看见的风险。别人如获取了用户的助记词，就等于获取了私钥所对应的一切财富，因此要非常重视。

图1-3　密钥和助记词

数字钱包还可以分为全节点钱包和轻钱包。全节点钱包在使用时需要下载所有节点的信息，需要非常大的存储空间，所以轻钱包是目前很多用户的首选。轻钱包在使用时不需要下载节点信息，节点信息在软件运营商的服务器上下载。但这种方式相比于全节点钱包，交易速度会降低。

目前无论手机、计算机还是网页都有很多种类的数字钱包，但所有的钱包都有类似的功能，能够存储用户的数字货币。

下面看一下目前市场上流行的几种钱包。

1. 钱包

钱包是比特币专用的钱包，它是一个轻钱包，通过网页打开就可以随时使用，也可以下载手机客户端，不用在本地同步节点信息。但是目前只支持比特币、以太币和比特币现金的业务。钱包使用简单，新用户注册后分配一个钱包ID，以后登录时需要使用钱包ID，如图1-4所示。

有很多人可能会有疑问，比特币钱包不是公钥对应一个私钥吗？为什么使用密码？实际上它是通过几个单词和密码来生成的私钥。钱包登录后的界面如图1-5所示，除了可以看到账户余额外还可以看到近期价格走势，供用户参考。

2. Mist钱包

Mist钱包是专为以太坊用户和开发人员设计的钱包，它可以存储用户的以太币。更重要的是，通过Mist可以部署智能合约，如图1-6所示是Mist首页，在Mist上可以查看多个用户的账户信息。但是Mist钱包是全节点钱包，用户如果购买了以太币，或者在主网上申请账户，需要下载以太坊网络上全部的节点信息。Mist是以太坊官方提供的浏览器，通过Mist可以很方便地连接上私有网络，从而更好地开发、调试智能合约。Mist支持、Mac OS、Linux系统。

图1-4　钱包登录

图1-5　钱包界面

图1-6　Mist钱包界面

如图1-7所示是通过Mist部署智能合约。当然，在开发阶段，为了便于调试，Mist提供私有网络，因为在以太坊主网上部署智能合约也要花费手续费，在私有网络上会给用户分配大量的以太币，便于开发者使用。

图1-7　Mist部署智能合约

3. 钱包

是手机钱包，同时也是轻钱包，支持多种数字货币，包括BTC、ETH、EOS等，是目前最流行的手机钱包之一，如图1-8所示。

除了支持多种数字货币以外，也是很多交易所在用户转出资产时推荐的钱包。正是因为它方便快捷并且支持多平台的优点，目前总下载量突破了100万。

4. 火币Pro钱包

火币Pro准确地说应该是一个交易所，用户在交易所上购买后直接可以存在交易所的钱包里，如图1-9所示。以火币为代表的一批交易所也是一类钱包，它们更适合刚刚接触数字货币的用户，把数字火币存在交易所也免去了中间的手续费和密钥丢失的风险。有些Token在主网上线之前要进行映射，以便ICO结束后换取相应的数字火币，将Token放在交易所就免去了这些操作，交易所直接帮助映射更方便，也更安全。

图1-8　界面

图1-9　火币Pro钱包

需要指出的是，目前各种交易平台都属于中心化的服务机构，在交易平台上购买的数字货币实际上还在这些服务机构手里，它们存储了用户的私钥和地址。如果担心资金安全，用户可以另外生成一个地址，然后将交易平台里的数字货币提取到自己的地址中。

1.2.4　数字货币市场现状

比特币的稀缺性、去中心化和全球性流通的特性，吸引了越来越多的人关注数字货币市场。数字货币不同于虚拟世界中的虚拟货币，因为它能被用于真实的商品和服务交易，而不局限在网络游戏中。数字货币运用P2P对等网络技术来发行、管理和流通货币，理论上避免了官僚机构的审批，让每个人都有权发行货币。

目前数字货币有1000多种，总市值3000亿美元，比特币市值第一，以太币仅次于比特币。整个数字货币市场价格会有波动，整体上看，比特币影响着整个数字货币市场的价格。

随着互联网等新技术的迅速发展，货币领域也迎来变革，数字货币被人们看作是未来取代纸币的必然发展结果。数字货币的信用基础是数学算法，其价格取决于算法的可靠性及市场信心等因素，没有实际价值支撑，价值波动大。其去中心化的特点，也易被洗钱、恐怖组织融资等非法活动利用，从而增加金融体系的风险。早在2013年12月5日，中国人民银行等五部委即发布了《关于防范比特币风险的通知》，明确强调比特币不是货币，仅为一种特定的虚拟商品，不能在货币市场流通，金融机构不得开展相关业务。2017年9月，一行三会、中央网信办、工信部等七部委联合发布《关于防范代币发行融资风险的公告》，指出代币发行融资中使用的代币或虚拟货币不由货币当局发行，不具有法偿性与强制性等货币属性，不具有与货币等同的法律地位imToken，不能也不应作为货币在市场上流通使用。

当前，世界主要央行都在关注数字货币，各国对于数字货币的态度也有诸多差异。有的国家明确提出了发行法定数字货币的计划，更多国家谨慎观察，着眼于研究和引导。2016年，欧洲议会草案呼吁成立数字货币专案小组，并制定适当的监管条例，防止把技术创新扼杀在摇篮里，同时严肃对待数字货币和分布式账本技术潜在的政策风险。德国财政部承认比特币为记账单位，具有结算功能，但不能充当法定支付手段。英国政府增加1000万英镑经费用于研究数字货币，旨在将数字创意转化为就业机会和服务。日本对数字货币的态度较为开放，日本参议院批准法案，要求日本的数字货币交易所运营商在日本金融服务局注册。

2018年2月20日，在比特币诞生的第十个年头，南美洲国家委内瑞拉发行了“石油币”，这是全球第一个由政府发行的法定数字货币。对于数字加密货币，各方争议颇多imtoken钱包中国业务，有人认为这是数字货币的新时代，也有人认为这是一场“国家级”的庞氏骗局，无论结局如何，首个法定数字货币的发行都搅动了区块链这池春水。

相比于纸币，数字货币优势明显，不仅能节省发行、流通带来的成本，还能提高交易或投资的效率，提升经济交易活动的便利性和透明度。如果由央行发行数字货币，不仅能保证金融政策的连贯性和货币政策的完整性，而且对货币交易安全也有保障。虽然数字货币的发行方式目前仍在研究之中，但是纸币已被一些专业人士看成“上一代的货币”，被新技术、新产品取代是大势所趋。

随着各种数字货币的发行、完善和推广，数字货币将成为更多人所接受的数字资产，其势必约束政府法币的超发、滥发。未来，私人数字货币或将与法定数字货币共存，成为人类货币形态发展的新阶段，也将重构货币制度体系和金融机构体系。新的货币战争将在央行主导的法定数字货币与民间非法定数字货币之间产生，并将重塑国际金融格局。