深入理解区块链技术，从比特币、以太坊到最新公链

深入理解区块链技术比特币技术的不足，从比特币、以太坊到最新公链

原创：Andy.Chen

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背景

自2008年中本聪提出比特币的概念，到2009年比特币的诞生，这代表着第一个基于区块链技术去中心化交易模型的加密货币的实现，受到了无数人的关注。 链技术。 这里我们先了解几个概念，什么是cryptocurrency、数字货币、电子货币、虚拟货币？

数字货币：被广泛理解为以数字技术为基础，通过网络传输，以非物质形式存在的价值承载和转移的载体。 它可能包括电子货币、虚拟货币、加密货币、数字现金等。

加密货币：基于区块链和加密运算等技术，通过网络创造、发行和流通的电子货币，即加密货币，如比特币、以太坊等。

虚拟货币：不是真实的货币，是非金融和货币机构发行的一种货币替代品的价值的数字表示，如Q币等。

电子货币：以电子交易卡为媒介，通过计算机通信技术和电子数据流存储在银行计算机系统中，通过计算机网络以信息传输的形式实现流通和支付功能的货币。 如信用卡、IC卡等。

发展历程

在比特币出现之前，电子货币早在1980年代和90年代就已经应用于与资金相关的电子支付，但由于其核心仍然是基于中心化的数据管理，所以2009年比特币的出现可以算是一个真正的区别. 2013年Vitalik首次应用区块链核心技术

布特林

提出以太坊公链（下一代智能合约和去中心化应用平台）的概念，2017年在中国推出公链Nebulas（基于价值的区块链操作系统和搜索引擎），随后于2017年推出TrueChain初链2018年（新一代混合共识不需要许可链）出现。 不管哪条新的公链上线，区块链的核心技术都不会发生太大变化比特币技术的不足，底层的基本思想都是一样的，都是P2P网络节点、开放账本、共识机制算法、去中心化存储。

区别

下面对比一下这几条公链的技术架构和实现差异：

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设计理念

比特币：

（又称区块链1.0版）是基于区块链的点对点电子现金系统。 它是以结算网络、去中心化的交易和存储为目标而开发设计的，它解决了世界货币的问题，由于其设计时协议的可扩展性不足，后来出现了以太坊。

官方网站：

以太坊：

（也称为区块链2.0版本）是一个具有智能合约功能的开源公共区块链平台。 它通过其加密货币以太坊提供去中心化虚拟机 EVM 和 Solidity 编程语言来处理点对点合约。 它旨在解决比特币可扩展性不足的问题，其目标是打造去中心化的下一代互联网应用平台。 以太币是迄今为止仅次于比特币的第二大最有价值的加密货币。

官方网站：

TrueChain：TrueChain致力于打造自由、开放、安全、高效、易用的区块链技术基础、行业基础设施，构建区块链经济操作系统商业基础设施。 支持无限节点接入，高性能（10000-100000

TPS)，安全性高，规则免费开放给用户。 Truechain继承了以太坊的虚拟机（EVM）的设计思想，并做了更多的扩展，推出了全新的TVM虚拟机（类似X86

), 多种开发语言（python, go, javascript等）编写的智能合约可以在这个虚拟机中运行，可以快速开发和部署去中心化的Dapp应用。

官方网站：

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架构设计

比特币：架构分为两部分：一部分是前端，包括钱包（Wallet）或图形界面； 另一部分是运行在各个节点上的后台程序，包括挖矿、区块链管理、脚本引擎和网络管理等功能。 如图所示：

以太坊：整体架构分为三部分：最上层是DApp，通过Web3.js和智能合约层进行交换； 中间层是智能合约层，所有智能合约都运行在上面的EVM（以太坊虚拟机）上，会用到RPC调用； 下面EVM和RPC是以太坊的四大核心内容，包括：blockChain，

共识算法、挖掘和网络层。 除了DApp，其他部分都在以太坊客户端。 最受欢迎的以太坊客户端是 Geth (Go-Ethereum)。 如图所示：

TrueChain：TrueChain的技术架构从下到上分为五层：一层是底层服务，包括P2P网络、LevelDB

数据库、密码算法、分片优化； 二是核心层，包括区块链模块、TRUE模块、共识算法模块； 第三是API接口层，包括TVM虚拟机、gRPC

通信协议； 第四个是智能合约层； 第五层是Dapp层。 如图所示：

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共识算法

比特币：PoW 工作量证明机制算法，当满足一定的工作量条件时，会产生一个区块。

优点：完全去中心化，节点自由进出，避免建立和维护中心化信用机构的成本，只要网络破坏者的算力不超过全网总算力的50%，交易状态的网络可以达成共识。

缺点

: 目前，比特币挖矿造成了大量的资源浪费。 此外，挖矿的激励机制也造成矿池算力高度集中。 更大的问题是PoW机制的共识需要很长时间才能达成共识，而且只有7笔交易，每笔交易需要10分钟左右的时间才能产生一个区块，不适合商业应用。

以太坊：基于PoW工作量证明算法的共识机制（挖矿算法）ETHash。

优势

：增加内存层级的难度，避免并行使用内存同时计算多个Nonce值，降低中心化风险。 此外，以太坊近期也在逐步从PoW共识机制向PoS（Proof of Stake）共识机制转变。

TrueChain：选择混合共识机制，结合 PBFT 的效率和 PoW 的去中心化。 wxya

是一种全新的矿山设计理念。 初始链采用FruitChain设计，保证所有参与者在挖矿过程中的公平性。

优点：弥补了前两代区块链比特币和以太坊TPS低，无法应用于实际商业应用开发，去中心化与性能矛盾的缺点。

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帐户模型

比特币：使用 UTXO（未花费的交易

outputs unspent transaction output) account model，从技术角度来看，比特币账本可以看作是一个状态转换系统，该系统包括所有现有的比特币所有权状态和状态转换函数，状态转换函数是基于当前状态和交易的输入、输出是新的状态。

比特币作为状态转换系统：

代码：

// UTXO 类型交易结构 { //1. 交易哈希 TxHash []byte //2. 输入电压

[]*TX输入//3。 输出电压 []*TXOutput }

以太坊：取消UTXO模型，使用自己设计的账户模型。 以太坊上有两种账户：一种是智能合约账户的CA（由合约代码控制），另一种是Dapp用户的EOA（由合约代码控制）。 由私钥控制）。 通过创建和签署交易从 EOA 用户账户发送消息，每当合约账户 CA 收到消息时，合约内部的代码将被激活，允许其读写内部存储，并发送其他消息或创建一个合同。 无论采用哪种账本模式，其在区块链底层的交易核心其实是一个状态对象转换的过程，如图是以太坊的状态转换函数：

TrueChain：采用分片优化，将区块链的世界状态划分为不同的“片”，每个“片”由不同的PBFT组成

委员会处理，将串行处理变为并行处理，从而实现性能的大幅提升。

概括

本文主要介绍数字货币、加密货币、电子货币、虚拟货币的概念，以及区块链技术的发展历程，以及对比特币（区块链技术1.0）的理解，

对比以太坊（区块链技术2.0）和初联TrueChain的区块链核心技术，相信您对整个区块链技术有了全新的认识。

上一篇有朋友加我微信给我留言提问，我就拿其中一个来解答。

回答：

一、关于发展情况，我从三个方面来回答。 一是前天工信部消息《中国互联网信息网：2018年上半年，我国区块链等信息领域核心技术发展势头向好》； 第二。 ，从招聘数据来看，“亚洲的区块链和加密货币工作岗位正在增长

50%以上”，第三，从专利技术的角度（汤森路透）：“406

56% 的区块链专利来自中国”； 第四，从行业角度来看，IBM最近宣布开发了一种基于区块链技术的新型支付系统。 国泰君安与上交所、深交所合作研究区块链技术。 连锁应用与监管”。

2、区块链技术的应用需要多长时间？ 个人认为，从最初的比特币出现到以太坊，再到今天的星云链、Truechain

随着各种公链的推出，区块链技术已经非常成熟，可以说区块链技术正在蓬勃发展。

3、关于瓶颈问题，目前区块链技术发展最大的瓶颈应该是如何提高TPS。 解决区块链瓶颈问题，不仅要考虑技术，还要考虑商业环境和行业环境因素。