无论你是身处加密货币热潮的顶端还是尾端，有一点是肯定的：这些数字资产正 强劲地 融入主流，并且看起来 短期内 不会消失。值得注意的是，萨尔瓦多 最近将比特币采纳为法定货币，而纽约市即将上任的市长 埃里克·亚当斯（Eric Adams）正致力于将纽约市 打造成加密货币的中心。
根据最近一项 皮尤研究中心（Pew Research Center）的调查，尽管只有 16% 的美国人表示他们投资、交易或使用过加密货币，但近 90% 的人听说过它。
加密货币和去中心化金融（人们可以在没有银行等中介或中央机构的监管下进行金融交易）的倡导者普遍认为，这些平台既透明又匿名——这都是好事。
实现这一愿景的关键在于一种名为区块链的数字技术，它支撑着所有加密货币。区块链作为一个虚拟的记录大厅，或一个公共账本，记录每一次交易，详细说明金额以及发送方和接收方的钱包地址。
然而，批评者和 监管机构 担心加密货币可能造成的 潜在危害，例如人们将其用于 诈骗、洗钱 或 资助非法活动（更不用说一些加密货币巨大的碳足迹——《纽约时报》 报道称，比特币消耗的电力比某些国家还多）。专家们还对加密货币网络 抵御攻击的能力 以及一些系统的设计是否 随着时间推移而变得中心化 或本身就允许 富人越来越富 表示担忧。
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对于刚刚涉足加密货币领域的人来说，这里有一份关于这些系统背后的计算机科学如何工作的基本解释。
加密货币基础知识解释
首先，这是你发送和接收加密货币时发生的情况。请记住，所有加密货币（包括 比特币）都基于计算机程序，而这些“币”实际上并不是钱，而是从一个用户转移到另一个用户的计算机代码片段。要参与这个过程，首先你需要创建一个数字钱包。 比特币 和 以太坊 都推荐最适合其加密货币的钱包，像 Coinbase 和 Gemini 这样的专业交易平台也提供钱包。
每当你创建一个新钱包时，运行该加密货币的算法都会生成一个与之关联的公钥和私钥对。你可以将公钥想象成一个地址或银行账号，而私钥则证明你的所有权。公钥是一长串字符，用于标识加密货币应发送到何处。通常，地址只接受与其关联的加密货币类型（尽管 跨链桥 和交易可以帮助连接不同的加密货币）。
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卡内基梅隆大学计算机科学、工程和公共政策副教授尼古拉斯·克里斯汀（Nicolas Christin）说：“你并没有真正拥有比特币，你拥有的只是过去有人将比特币发送给你的证明。”
然后，你可以动用钱包中一些未使用的余额，并将其发送到另一个人的公钥。当你签名以验证你要发送比特币时，你会生成一段附加在交易上的个性化小代码，系统会创建一个数学难题来锁定该余额并打乱代码。当接收者准备花费这笔钱时，他们会将一段对应的代码放入交易中。网络中的每个人都可以验证这两段代码是否匹配（通过一个称为交易确认的过程，也称为挖矿——稍后详述）。整个操作称为签名验证。
克里斯汀解释说：“如果一个人没有正确的信息，就无法找到缺失的那一块，但任何人都可以很容易地验证两块是否匹配。”“比特币除了签名验证之外，几乎没有额外的计算能力。中本聪（Satoshi Nakamoto，比特币的匿名创建者）的愿景最初是实现可编程货币。问题在于比特币迅速流行起来，开发人员决定冻结现有功能。”
然而，上周发布的新升级 可能为支持超出签名验证的扩展功能打开了可能性。
那么，其他加密货币与比特币有何不同？
许多现代加密货币源自比特币模型。例如，莱特币（Litecoin）在许多方面都与比特币相似，但其难题部分略有改动。他们用一种称为 Scrypt 的函数取代了比特币中使用的挖矿算法（称为 SHA-256），他们声称该函数运行耗能更少。另一方面，比特币现金（Bitcoin Cash）的创建者从一个致力于比特币的团队分出来，创造了一种可以每秒处理更多交易的比特币式加密货币。
然而，以太坊（Ethereum）采取了不同的方法。其区块链增加了一个称为“循环”（loops）的功能，允许它反复运行一段代码，工程师可以在其之上进行编程。以太坊使用一种称为“gas”的机制，向发起交易的人收取运行编程指令的费用。程序在运行时会消耗“gas”，当“gas”用完时，程序就会完成或终止。
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开发人员可以在以太坊之上构建加密货币（如 稳定币 DAI），创建抵押贷款，或 独特的不可替代代币（NFT），因为它们都是代码片段（NFT 是指向区块链内数字资产或位于区块链外的对象的链接）。克里斯汀说：“所有这些都是以太坊交易的扩展代码片段。”
以太坊还因将智能合约集成到其区块链中的巧妙创新而受到赞誉。以太坊的开发人员 将这些描述为“如果满足特定条件则执行某些操作或计算”的代码脚本，并将代码逻辑比作“自动售货机”的工作方式。例如，如果一个 数字艺术 NFT 存在于智能合约中，艺术家就可以创建一个版税计划，在艺术品在区块链上每次被转移时都会产生一笔费用。
或者，再举个例子，想象一下走进一家银行，要求当天借款 1000 万美元，而不向任何人透露你的名字。“有人会悄悄按下桌子下的红色按钮，”康奈尔理工学院计算机科学教授阿里·朱尔斯（Ari Juels）说。“但你实际上可以在区块链上做到这一点。”
你将通过智能合约借款，并用它来做任何你想做的事情。通常，这用于套利，即你以盈利的方式买卖代币。然后，你偿还贷款，所有这些都包含在一个单一的交易中。“区块链的工作方式是，如果你未能偿还贷款，整个交易都可以被中止，”朱尔斯说。“这意味着好像你从未借过钱一样。”
工作量证明、权益证明和其他形式的“共识”
现在，让我们再深入一些：要保持任何加密货币系统的运行，必须有一种方法向网络发布新币，同时也要有一种方法维护记录所有新币来源和去向的公共账本。
但是，由于这些加密货币都是旨在点对点的，因此没有一个实体像传统银行那样处理所有这些。相反，运行系统的责任落在了整个参与者网络上，这就是为什么他们必须就交易是否有效或无效达成某种共识。区块链上的每笔交易都需要验证。一批交易组成一个区块，几个区块组成一条链。
朱尔斯说：“区块链为你提供了一种不同的信任模式。”“规则非常明确，交易可以以严格、程序化的方式执行。”
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不同的加密货币使用各种方法来完成这两项标准任务。工作量证明（Proof-of-work）是包括比特币和以太坊在内的大多数加密货币用于此目的的过程。尽管最终所有用户都可以检查交易是否有效，但只有一个用户可以被选中来领导验证，将交易添加到区块链，并获得奖励。这些奖励是新币如何被释放到系统中的方式。这个操作也称为 挖矿。但首先，称为矿工的用户必须相互竞争，以解决一个密码学难题，其难度与尝试解决该难题的人数成正比。难题是由算法创建的。解决它的唯一方法是尝试许多不同的数字，而强大的计算机或处理器可以更快地尝试更多数字，因此更有可能获得正确的答案。
在比特币中，系统中有有限数量的比特币（2100 万枚），挖矿奖励会随着时间减少，尽管矿工仍然有动力，因为他们可以收取部分交易费用。“比特币的理想目标是每个 CPU 一票。这一点最终被颠覆了，”朱尔斯说。“人们正在使用专业的挖矿硬件来参与系统。”随着比特币挖矿的升温，人们开发并耗费了大量专业硬件，消耗大量电力 并产生了 大量废物。
朱尔斯指出：“工作量证明仍然遵循最初的原则，即需要投入资源才能参与系统来挖矿。”
与此同时，在权益证明（Proof-of-stake）系统中，你付费参与，并且必须抵押代币作为资源投资来参与，就像交一笔押金，一旦你添加到区块链的交易被网络批准，这笔押金就会退还给你。系统会随机选择当时在线的质押者，他们将验证交易并获得奖励。由于它不需要解决难题，理论上它应该使用更少的能源。
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朱尔斯说：“在比特币中，你参与系统的程度与你进行的计算量成正比。”“在权益证明系统中，它与你在系统中持有的加密货币数量成正比。”
他补充说：“通常，[工作量证明和权益证明] 系统的工作方式是，创建下一个区块的权利通过一种类似彩票的随机方式决定，而你赢得彩票的机会与你的资源成正比。”
尽管以太坊表示它正在过渡到 权益证明 系统，但这一转变尚未发生。现有的使用权益证明的加密货币项目都有自己的变种。例如，卡尔达诺（Cardano）使用一种称为“Ouroboros”的权益证明系统，该系统包含权益委托和权益池。而 Solana，一个也可以在其上构建智能合约程序和其他去中心化应用程序的区块链，将权益证明与另一种称为 历史证明（proof-of-history） 的共识算法相结合，以包含交易的时间戳。
尽管权益证明更快、能源效率更高，但许多专家对其 稳定性和参与门槛 感到担忧。朱尔斯说：“在比特币中，原则上你可以用你的笔记本电脑开始挖矿。你的收益不会很高，但你可以加入系统，而无需任何形式的先前资源投资。”“在这些权益证明系统中，你需要购买一些币才能参与，或者在协议开始时就被分配到币。有些人反对需要先获得币才能参与，但这是一种必然。”
或者，一个名为 XRP Ledger 的加密货币项目使用一种不同于权益证明或工作量证明的共识协议，这种协议几乎是民主的——但验证者不获得任何奖励。
那么存储证明呢？
还有一个概念需要了解。存储证明（Proof-of-storage，也称为空间证明 Proof-of-space）是指你承诺在网络中分配一定的存储空间。“最初的想法是数字保存——我们想记录一切，这样我们至少可以利用磁盘空间做有用的事情。事实证明，这比我们想象的需要更少，”克里斯汀说。“虽然有数字保存的需求，但它的扩展速度不如货币快。”朱尔斯认为，这些系统可能对存储 NFT 的数据有用。一个测试该概念的项目是 Filecoin。
最终，尽管在 PayPal、万事达卡（Mastercard） 和 Robinhood 等大型金融平台的支持下不断发展，但加密货币的未来仍然不确定——迫在眉睫的联邦法规 可能会彻底重塑社区和生态系统。像比特币这样的货币价值仍然不稳定，代表着有风险的投资。无论加密货币的下一章走向何方，不可否认的是，这波新技术的热潮已经迫使 大型金融机构改变了他们对人们希望如何与金钱互动以及如何使用金钱进行相互交流的思考方式。
