比特币之外：9个主流数字货币的技术原理与现状简述
刚刚过去的2017年被很多投资者称为数字货币元年。在这一年里，比特币的价格从年初时的800美元一路飙升，在12月中旬达到顶峰，一度接近20000美元。然而，在庞大的数字货币市场中，比特币的回报表现中规中矩。下图反映了2017年数字货币回报率排名，以银行业务为核心的数字货币Ripple在这一年里获得了36018%的惊人涨幅。对比之下，备受世人瞩目的比特币的涨幅仅仅排名第十四。
一年时间里1万变成10万、甚至360万，大多数理性的人士不禁会问——这样的上涨合理吗？这样的上涨可持续吗？事实上，有关数据显示，比特币乃至整个数字货币市场存在着巨大的泡沫，其泡沫指数已然超过了17世纪著名的荷兰郁金香泡沫(Tulip Mania)。包括中国央行在内的各国金融机构纷纷下达文件，对数字货币市场进行管制，防范可能到来的金融风险。
数字货币的财富神话使人摩拳擦掌，整个市场的巨大泡沫却又使人胆战心惊。那么，作为普通人的我们，将如何认识现有的主流数字货币的风险与未来价值呢？
本文将会从技术原理的角度，对比特币之外的9个重要的主流数字货币依次进行分析和简述。讨论的先后顺序并不取决于数字货币的当前价格或是市值，而是从市场大小、技术指数、应用程度、项目风险等四个角度综合给出。部分市值很高、2017年涨幅很大的数字货币并未入选。以NEM为例，其市值已高达60亿美元，但即使在牛市期间日成交额才6000万美元，成交量仅占产量的0.6%，这意味着持有者几乎无法套现出来，故不在讨论之列。
1.Ethereum
代币价格(USD)：$1008.73
市值总量(USD)：$982.00亿
发行总量(ETH)：7200万+1872万/年
市值排名：第二名
技术指数：★★★★★
应用程度：★★★★★
图三：以太坊是当前使用最为广泛的区块链应用开发平台
项目简介
Ethereum(以太坊)是一款能够在区块链上实现智能合约、开源的底层系统。它提供了图灵完备的编程语言Solidity，使开发人员能够建立和发布下一代分布式应用。从2013年天才创始人Vitalik Buterin发布白皮书至今，以太坊在智能合约领域里一直处于非常领先的地位。如果比特币代表了区块链1.0时代，那么以太坊则属于区块链2.0范畴。到目前为止，它也是全球最知名、应用最广泛的区块链智能合约底层基础平台，各类区块链ICO项目往往基于以太坊平台发布；其当前总市值在数字货币市场中仅次于比特币。
以太坊的核心算法是Ethash，每12-15秒产出一个区块，每个区块奖励5个以太币。除了和比特币一样的挖矿新币奖励和手续费外，以太坊的挖矿收益还包括叔块奖励和引用叔块奖励。以太坊使用混合型的安全协议，其技术的演进分成了四个阶段，即Frontier(前沿)、Homestead(家园)、Metropolis(大都会)和Serenity(宁静)。在前三个阶段，以太坊共识算法采用工作量证明机制(PoW)，在第四阶段则切换到Vitalik创建的Capser算法——一种高拓展性的权益证明机制(PoS)，其基础是投注共识，核心思想是为验证人提供机会，以协议对赌哪个块会被最终确定，从而平衡矿工和持币者的权利和利益。
项目风险
以太坊当前最为人所诟病的便是其交易速度与偶尔发生的网络拥堵(仅仅前一段非常火热的区块链养猫游戏就能造成以太坊网络短暂的拥堵)。尽管开发团队已经在不断优化其网络速度，在PoW共识下以太坊的交易速度每秒刚过25笔，相较于比特币并没有明显提升，远未达到Visa每秒万级的水平(双十一阿里巴巴网络的吞吐量高达百万级)。
为了解决这一问题，以太坊将在2018着重实现以下技术：通过Sharding分片实现分区验证交易、提高并发处理能力；运用Capser权益证明共识替代PoW工作量证明，减少能源消耗与算力竞争；发展Plasma可扩展自主智能合约，扩容并提高交易速度、以达到企业级水平。
- Ripple
代币价格(USD)：$0.94
市值总量(USD)：$369.92亿
发行总量(XRP)：1000亿
市值排名：第三名
技术指数：★★★★☆
应用程度：★★★★★
图四：传统的国际汇款支付开销巨大
项目简介
Ripple是当前最成功的区块链业务项目之一。不同于以太坊那样的区块链基础设施，Ripple侧重于银行业务。它通过RippleNet连接银行、支付提供商和数字资产交易所，为全球汇款提供无摩擦的体验，获得了谷歌与各大银行的投资，仅在日本就获得了47家银行的支持。
Ripple采用RPCA协议共识，核心机制为原创的OpenCoin算法，通过特殊节点的投票在短时间内进行验证和确认交易。这种共识机制将网络中的节点分为两类，一类是普通节点，还有一类是验证节点。协议共识规定只需要验证节点的投票，因为可大大缩短验证时间。Ripple区块的出块时间为秒级，目前其吞吐量已达到每秒数万笔，理论上达到了Visa的级别。
瑞波币(XRP)是Ripple系统中唯一的通用货币，在各国法币银行之间起到流通桥梁和保障安全的作用。不同于比特币与以太坊，瑞波币并不需要挖矿产生，是一种“消耗能源”。成功完成的交易会支付少量的瑞波币作为手续费、并被网络销毁。所以XRP的数量会随着时间的增长而减少。
项目风险
RPCA协议的缺点就是易于遭受攻击。黑客可以伪造node，甚至可以大量扩散潜伏，并在某个时间突然攻击所有网络。Ripple维护成本高，虽可人工维护，但也有改动节点的风险。此外，Ripple实行中心化运作，开发团队拥有大量代币。
- EOS
代币价格(USD)：$10.04
市值总量(USD)：$64.39亿
发行总量(EOS)：10亿
市值排名：第九名
技术指数：★★★★★
应用程度：★★★★☆
比特币之外：9个主流数字货币的技术原理与现状简述
图五：EOS已在Github上发布其2.0版本
项目简介
EOS是本文列举项目中最为年轻的一个，由Block.one公司主导开发。自2017年在纽约共识大会上亮相以来，EOS便获得了众多领域的关注，一度被媒体誉为“区块链的第一个商业级操作系统”，其总市值在短短半年内已跃居整个数字货币市场的第六名。EOS旨在突破当前区块链技术的局限，包括不支持大规模并发交易、去中心化应用(DAPP)开发难度大、以及迭代硬分叉导致社区混乱等问题。
EOS采用了委任权益证明DPoS(Delegated Proof of Stake)共识机制。网络里所有人投票选出N个记账人，N个记账人对每个区块的交易进行签名验证。网络资源取决于持有的代币数量、而非交易附加的矿工费，同时需要验证通过的节点数量大大降低，从而提高了交易吞吐量，减少了网络拥堵，在压力测试下可达到秒1万到10万次交易。
与以太坊的设计理念不同，EOS如同一个功能比较完善的操作系统，提供了不同区块链应用都共同需要的一些功能和模块，以方便开发者在EOS开发各类去中心化应用(DAPP)。
项目风险
分布式系统著名的CAP原理让我们知道，系统一致性(Consistency)、可用性(Availability)和分区容忍性(Partition)是不可能同时达成的。EOS宣传功能的强大、也是来源于设计理念的取舍。EOS高拓展性的代价是去中心化的弱化，这增加了交易被资源占有者篡改的风险。投票制度在现实中的参与程度往往也比较低，影响了决策的公正性。对于持币数量少、或是偶尔使用一下的普通用户而言，其交易被验证的几率很小，也增加了使用门槛。此外，EOS奇特的众筹模式也给了开发团队操作的空间。
- Bitcoin Cash
代币价格(USD)：$1231.30
市值总量(USD)：$208.63亿
发行总量(BCH)：2100万
市值排名：第四名
技术指数：★★★★☆
应用程度：★★★★☆
项目简介
比特币现金(Bitcoin Cash, BCH)是由来自中国的挖矿巨头比特大陆旗下的ViaBTC矿池发起的，当前总市值在数字货币市场中排行第三。比特币现金，在本质上是对比特币链上扩容的硬分叉，将区块大小扩大到了8M。分叉前其存储的区块链中的数据与软件，和所有比特币节点完全兼容，分叉后则执行新的代码并打包大区块。BCH采用新的签名算法(SigHash)来抵御重放攻击、强化安全性，并更新了难度调整算法(DAA)以应对算力振荡。此外，BCH删除了隔离见证(SegWit)。
项目风险
比特币现金最大的风险在于其身份正统性之争。业界普遍认为，比特币现金的诞生源于主导算力的各大矿池与比特币core团队的矛盾。比特币区块限制在1M，这使得其共识确认时间与交易吞吐量受到限制。据莱比特矿池CEO江卓尔所言，尽管社区绝大部分算力拥有者都支持扩容以便提升性能，比特币core团队却坚持锁死主链区块1M的限制，以发展自家公司Blockstream的侧链业务，由此导致比特币社区一分为二。从某种程度上讲，比特币现金最符合中本聪白皮书中的演进路线，其前途应该得到肯定。可是，如果比特币这一精神标杆最终被比特币现金打败，人们对数字货币市场还会有多少信心呢？
- Litecoin
代币价格(USD)：$135.48
市值总量(USD)：$74.54亿
发行总量(LTC)：8400万
市值排名：第八名
技术指数：★★★☆☆
应用程度：★★★★☆
项目简介
莱特币(Litecoin)由Charlie Lee于2011年发布，其诞生受到了比特币的启发，并在技术上采用相同的实现原理。莱特币在其工作量证明算法中使用了由Colin Percival首次提出的Scrypt加密算法，这使得在普通计算机上进行莱特币挖矿比用比特币挖矿更容易。莱特币网络大约每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。莱特币的发行总量也是比特币的4倍，达到了8400万。
项目风险
莱特币技术的创新程度不够，本质上仍是比特币的山寨版。在2017年，莱特币创始人将手中的币悉数抛出、离开交易市场；Github上的源代码也久未更新，这打击了莱特币持有者的信心。但莱特币发布的时间非常早，是历史最悠久的几个数字货币之一，现有用户数量或许是莱特币仅存的优势。2017年5月莱特币完成了隔离见证SegWit，人们对于这一技术褒贬不一。尽管这的确有助提升区块链的能力，BCH的支持者却认为其不够直接有效、不如直接扩大区块容量。
- Cardano
代币价格(USD)：$0.42
市值总量(USD)：$108.61亿
发行总量(ADA)：450亿
市值排名：第五名
技术指数：★★★★★
应用程度：★★★☆☆
比特币之外：9个主流数字货币的技术原理与现状简述
图六：Cardano首席科学家Aggelos Kiayias在牛津大学讲述Ouroboros原理
项目简介
Cardano项目的代币被称为ADA，开发负责人是比特股创始人、以太坊前CEO数学家Charles Hoskinson。Cardano完全开源，采用Haskell语言编程，开发团队学术性强，被认为是Github上源代码更新频率最高的项目。
Cardano的共识算法Ouroboros是在DPoS(股份授权证明机制)的基础上创建的，被认为是首个同行评定的、数学上可证明安全的PoS共识算法。系统采用分层次的区块链架构，包含Settlement Layer清算层与Computation Layer计算层，前者用于代币ADA的流通，后者为开发者提供智能合约、身份验证、消息通信等功能，以此减少分叉风险、增强系统扩展性。Cardano公开地满足了法规监督的需要，同时通过创新的软件架构保护消费者的隐私。
项目风险
目标技术越复杂的初创项目，能否实现的风险往往越大。此外，EOS的主创BM曾对比Cardano、EOS以及BitShares的性能，公开发表评论认为Cardano并不适合中心化应用，交易速度也不够快。此处本文附上diss的原文地址：
https://steemit.com/cardamon/@dan/peer-review-of-cardano-s-ouroboros
- DASH
代币价格(USD)：$594.16
市值总量(USD)：$46.66亿
发行总量(DASH)：1890万
市值排名：第十二名
技术指数：★★★★☆
应用程度：★★★☆☆
项目简介
达世币(DASH)是一款支持即时交易、以保护用户隐私为目的的数字货币，其最初被称为暗黑币(Darkcoin)，后改名为达世币。它基于比特币，其特有的双层网络与匿名技术使得交易更难被监管追踪。当使用比特币时，交易都会被写到数据块链中，接收方和发送方的地址可被查询。而达世币的任何交易都将通过Darksend技术在主节点进行多轮混币，并通过InstantX技术实现即时支付，使得资金动向难以被追踪查询。达世币通过独创的主节点奖励机制，鼓励用户运行成为主节点。
项目风险
达世币适合不想暴露交易记录和财政隐私的用户，但也常被用于暗网交易与洗钱，这为其未来命运增加了许多政策风险。此外，2017年达世币的涨幅高达9265%，对于一个历史悠久的老币而言，可能会压缩其未来的上涨空间。
- IOTA
代币价格(USD)：$1.79
市值总量(USD)：$49.62亿
发行总量(IOTA)：2780万亿
市值排名：第十一名
技术指数：★★★★☆
应用程度：★★★☆☆
图七：IOTA的缠结网络不同于区块链
项目简介
IOTA是为物联网(IoT)设计的一个革命性的新型交易结算和数据转移系统，同样适合于智能城市、基础设施和智能电网、供应链、运输和移动等领域。
在物联网中，存在着数以百万计的微小交易，没有任何中心化的交易处理模式能够免费做到；而基于区块链技术的交易，又会随着数量的提高而增加交易费用。
IOTA的出现解决了这一痛点。目前，IOTA的主要功能是无需手续费的微支付和安全的数据转移以及数据锚定，具有良好的扩展性和分区容错特性。IOTA的设计没有基于现有的区块链技术，而是对区块链生态系统做出了自己的拓展。它使用缠结来代替传统的区块链，其本质是一个有向无环图(DAG)。在缠结中，每笔交易会形成一个新的块，并由它自己做交易验证：为了能够做这个交易验证，它必须首先验证网络中随机选择的两个交易。因为每一笔交易都必须确认网络中另外两笔交易，所以当网络中发生的交易越来越多时，IOTA的生长和拓展就变的越来越顺利，在零手续费的条件下解决了拓展性的问题。
项目风险
相较于其他区块链技术，IOTA能够解决物联网场景下许多拓展性的问题；然而，相较于中心化、非区块链的方案，IOTA并未在交易速度和易用性上取得优势。此外，物联网行业目前尚未有成熟的应用落地，短期内也难以预估IOTA的价值。IOTA总供应量约为2780万亿个，并且都是在初始块创建的，没有挖矿新增的币，对于未来用户而言也并非利好消息。
- ZCash
代币价格(USD)：$372.69
市值总量(USD)：$11.87亿
发行总量(ZEC)：2100万
市值排名：第二十五名
技术指数：★★★★☆
应用程度：★★★☆☆
项目简介
Zcash是首个使用零知识证明机制的区块链系统。它可提供完全的支付保密性，同时仍能使用公有区块链来维护一个去中心化的网络。Zcash交易自动隐藏区块链上所有交易的发送者、接受者及数额，只有那些拥有查看秘钥的人才能看到交易的内容。ZCash的用户拥有完全的控制权，他们可自行选择向其他人提供查看秘钥。如果说比特币有95%的匿名性，达世币(Dash)和门罗币(Monero)把匿名性提高到了99%，那么Zcash的匿名性可以说是100%。
项目风险
ZCash的本质是bitcoin的分叉币，基于比特币0.11.2版代码所修改，发行上限同样为2100万个。虽然ZCash可实现绝对匿名，但这种市场需求较为有限。此外，做为一个历史悠久的老币，Zcash没有与去中心化应用联系在一起，使用场景单一，因此被许多新兴项目反超，其当前市值在数字货币市场中仅仅排名第二十五。
结语
截止本文发稿前，数字货币市场已在一个月里遭受连续两次大跌，比特币的价格已经跌至9000美元，可谓是高位腰斩。没有人能够断言，当前的形势是为下一波爆发所做的蛰伏、还已然是在泡沫破裂的边缘。
历史总在不断重演，今天的一切与20年前有着惊人的相似。20年前的互联网行业在也存在着巨大的泡沫，以技术股为主的NASDAQ指数在2000年3月10日一度攀升到了5048，飞速发展的科技给人们带来的不仅是日新月异的生活，各种投机、炒作与骗局也如雨后春笋般纷纷冒出，席卷了欧美乃至亚洲的多个市场。
乱象与泡沫之外，当年的互联网和今天的数字货币市场面临着相似的问题。因为速度过慢、网络过于拥堵，加载一个页面要等上好久，当年的WWW被戏称为World Wide Wait (全世界一起等)。今天的比特币也面临转账确认时间过长、手续费过高、挖矿能源消耗的问题：现在一笔比特币转账的等价手续费，已超过一百元人民币，这与价值自由流通的初衷背道而驰。此外，各类区块链项目有着不同的共识模式与技术规格，一如当年互联网企业之间不同的网络协议与传输标准，令人眼花缭乱。
大浪淘沙，洗尽铅华。互联网泡沫破裂之后，只知宣传与炒作的项目只能惨遭淘汰，无数的技术标准也只能留下占据主导地位的几家。在当年的数字货币市场，许多新兴的数字货币正在努力，这其中，有志成为“区块链Windows与Linux”的Ethereum、EOS、Cardano，也有促进价值流通、如Paypal、支付宝一样的Ripple、Stellar、Hyperledger，还有满足特殊安全需求的Dash、ZCash、Monero，以及像IOTA一样与其他行业深度交互的项目。走向未来的方式不只有一种，是要像OSI模型一样研究深刻、力求包罗万象，还是要像TCP/IP一样凭借简单易用、先行抢占市场？本文从技术的角度简单地介绍了9种比特币之外的数字货币项目，以供各位读者参考。