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Pi白皮書
2021年12月白皮書章節“Token Model and Mining”和“Roadmap”作爲2019年原白皮書的增編發布，其中包含了關於Mainnet的新信息。最初的2019年3月白皮書可能需要對其內容進行更新，因此請參考最新的Pi網路通信查閱最新信息。這兩份白皮書都可能根據Mainnet封閉網路期間收集的數據進行更改。

原定2019年3月
2021年12月
白皮書：2019年3月原文
介紹

前言
隨着世界日益數字化，加密貨幣是貨幣進化的下一個自然步驟。Pi是第一個爲普通人提供的數字貨幣，代表着在全球範圍內採用加密貨幣的重要一步。

我們的使命：建立一個由普通人安全和操作的加密貨幣和智能合約平台。

我們的願景：在Pi（世界上使用最廣泛的加密貨幣）的推動下，建立世界上最具包容性的點對點生態系統和在線體驗。

更高級讀者的免責聲明：因爲Pi的使命是盡可能包容，我們將借此機會向兔子洞介紹我們的區塊鏈新手

導言：加密貨幣爲何重要
目前，我們的日常金融交易依賴於一個可信的第三方來維護交易記錄。例如，當您進行銀行交易時，銀行系統會保存記錄並保證交易安全可靠。同樣地，當辛迪通過PayPal向史蒂夫轉帳5美元時，PayPal會保持一個中心記錄，從辛迪的帳戶借出5美元，貸記史蒂夫的帳戶5美元。像銀行、PayPal這樣的中介機構和當前經濟體系中的其他成員在監管世界金融交易方面發揮着重要作用。

不過，這些可信中介的作用也有局限性：

不公平價值捕獲。這些中介機構積累了數十億美元的財富創造（PayPal市值約1300億美元），但實際上什麼也沒有傳遞給他們的客戶--實地的普通人，他們的錢在全球經濟中佔有相當大的比例。越來越多的人落後了。
收費。銀行和公司爲促成交易收取大筆費用。這些費用往往不成比例地影響到擁有最少選擇的低收入人口。
審查。如果一個特別信任的中介決定你不應該移動你的錢，它可以限制你的錢的移動。
獲準。可信中介充當守門人，可以任意阻止任何人成爲網路的一部分。
化名。在隱私問題變得更加緊迫的時候，這些強大的守門人可能會意外地披露--或者強迫你披露--比你想要的更多關於你自己的財務信息。
比特幣的“點對點電子現金系統”於2009年由一個匿名程序員（或組織）中本聰（Satoshi Nakamoto）推出，是貨幣自由的分水嶺。歷史上第一次，人們可以安全地交換價值，而不需要第三方或可信的中介。用比特幣支付意味着像Steve和Cindy這樣的人可以直接支付對方，繞過了機構費用、阻礙和入侵。比特幣是真正沒有邊界的貨幣，爲新的全球經濟提供動力和連接。

分布式分類帳簡介
比特幣通過使用分布式記錄實現了這一歷史壯舉。雖然目前的金融體系依賴於傳統的真相中央記錄，但比特幣的記錄是由一個分布式的“驗證者”社區維護的，他們訪問和更新這個公共帳本。把比特幣協議想象成一個全球共享的“Google Sheet”，其中包含交易記錄，由這個分布式社區驗證和維護。

比特幣（以及一般區塊鏈技術）的突破在於，即使記錄是由一個社區維護的，但該技術使他們能夠始終就真實的交易達成共識，確保騙子無法記錄虛假交易或超越系統。這種技術進步允許取消中央中介，而不損害交易金融安全。

分布式分類帳的好處
除了去中心化，比特幣，或者一般意義上的加密貨幣，還共享了幾個不錯的屬性，可以讓貨幣更智能、更安全，不過不同的加密貨幣可能在某些屬性上更強，在另一些屬性上更弱，這取決於其協議的不同實現。加密貨幣存放在由可公開訪問地址標識的加密錢包中，並由一個非常強的私人持有密碼（稱爲私鑰）保護。此私鑰對事務進行加密籤名，幾乎不可能創建欺詐性籤名。這提供了安全性和不可扣押性。與傳統的銀行帳戶可以被政府當局查封不同，你錢包裏的加密貨幣永遠不可能被任何人拿走，沒有你的私鑰。加密貨幣是抗審查的，由於分散的性質，因爲任何人都可以提交交易到網路中的任何計算機，以獲得記錄和驗證。加密貨幣交易是不可變的，因爲每個交易塊都代表了在此之前存在的所有以前的區塊的加密證明（哈希）。一旦有人寄給你錢，他們不能偷回他們的付款給你（即，沒有跳票在區塊鏈）。一些加密貨幣甚至可以支持原子交易。建立在這些加密貨幣之上的“智能合約”不僅依靠法律來執行，而且通過可公開審計的代碼直接執行，這使得它們變得不可靠，並有可能擺脫許多企業的中間商，例如房地產的代管。

保護分布式分類帳（採礦）
維護分布式事務記錄的挑戰之一是安全性--具體來說，如何在防止欺詐活動的同時擁有一個開放的、可編輯的分類帳。爲了應對這一挑戰，比特幣引入了一種名爲挖礦（使用共識算法“工作證明”）的新過程，以確定誰是“可信的”，從而對交易的共享記錄進行更新。

你可以把挖掘看作是一種經濟遊戲，迫使“驗證者”在試圖將交易添加到記錄中時證明自己的價值。要獲得資格，驗證者必須解決一系列復雜的計算難題。首先解決謎題的驗證者將被允許發布最新的交易塊。公布最新的交易區塊允許驗證者“挖掘”區塊獎勵--目前是12.5比特幣（撰寫本文時約合40,000美元）。

這個過程非常安全，但它需要巨大的計算能力和能源消耗，因爲用戶基本上是“燒錢”來解決計算難題，爲他們賺取更多的比特幣。燒酬比率是如此的懲罰性，以至於在比特幣記錄上公布誠實的交易總是符合驗證者的自身利益。

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問題

問題：權力和金錢的集中化讓第一代加密貨幣遙不可及
在比特幣誕生初期，只有少數人在致力於驗證交易和挖掘第一批區塊，任何人只需在個人電腦上運行比特幣挖礦軟件，就可以賺取50 BTC。隨着貨幣開始流行，聰明的礦工意識到，如果他們有多臺電腦工作，他們可以賺更多的錢。

隨着比特幣的持續增值，整個公司開始蜂擁挖礦。這些公司開發了專門的芯片（ASIC），並利用這些ASIC芯片建造了巨大的服務器農場來挖掘比特幣。這些巨大的礦業公司的出現推動了比特幣淘金熱，使得普通人很難爲網路作出貢獻並獲得回報。他們的努力也開始消耗越來越多的計算能源，促成了世界各地日益嚴重的環境問題。

比特幣開採的便利和隨後比特幣礦場的興起，迅速在比特幣網路中產生了大規模的生產權力和財富集中化。提供一些背景，87％的比特幣現在由1％的比特幣網路擁有，其中許多比特幣在早期幾乎是免費開採的。另一個例子是，比特幣最大的挖礦業務之一Bitmain數十億的收入和利潤.

比特幣網路中權力的集中化使得普通人很難使用比特幣，也很昂貴。如果你想獲得比特幣，你最簡單的選擇是：

你自己挖吧。只要連接上專門的硬件（如果你感興趣的話，亞馬遜上有一個rig），然後進城。要知道，由於你將與來自世界各地的大型服務器農場競爭，消耗的能源和瑞士政府一樣多，你將無法開採太多
在交易所購買比特幣。今天，在撰寫本文時，你可以以3500美元/枚的單價購買比特幣（注：你可以購買比特幣的部分數量！）當然，這樣做也會冒很大的風險，因爲比特幣的價格波動很大。
比特幣率先展示了加密貨幣如何擾亂當前的金融模式，讓人們有能力在沒有第三方擋路的情況下進行交易。自由度、靈活性和私密性的提高，繼續推動數字貨幣不可避免地成爲一種新的規範。盡管比特幣有好處，但它（可能是無意的）金錢和權力的集中對主流的採用構成了一個有意義的障礙。Pi的核心團隊進行了研究，試圖理解爲什麼人們不願意進入加密貨幣領域。人們一直認爲投資/採礦的風險是進入的主要障礙。

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解

解決方案：Pi-在移動電話上支持挖掘
在確定了這些採用的關鍵障礙之後，Pi Core團隊着手尋找一種能夠讓普通人挖礦的方法（或者通過在分布式交易記錄上驗證交易而賺取加密貨幣獎勵）。復習一下，維護分布式事務記錄所面臨的主要挑戰之一是確保對該開放記錄的更新不具有欺詐性。雖然比特幣更新記錄的過程是經過驗證的（燃燒能量/金錢來證明可信），但它對用戶（或星球）並不友好。對於Pi，我們引入了額外的設計需求，即採用一種共識算法，該算法對用戶非常友好，理想情況下可以在個人電腦和移動電話上進行挖掘。

在比較現有的共識算法（將事務記錄到分布式分類帳中的過程）時，恒星共識協議成爲支持用戶友好、移動優先挖掘的主要候選協議。恒星一致性協議（SCP）由斯坦福大學計算機科學教授David Mazières設計，他也是斯坦福大學計算機科學學院的首席科學家恒星發展基金會SCP使用一種稱爲聯合拜佔庭協議的新機制來確保對分布式分類帳的更新是準確和可信的。SCP也通過Stellar區塊鏈在實踐中部署，該區塊鏈自2015.

一致性算法簡述
在介紹Pi共識算法之前，先簡單解釋一下共識算法對區塊鏈的作用，以及當今區塊鏈協議普遍使用的共識算法類型，例如比特幣和SCP。爲了清楚起見，本節以過於簡化的方式明確編寫，並不完整。爲了獲得更高的精確度，請參閱下面的SCP適應部分，並閱讀恒星共識協議文件。

區塊鏈是一種容錯分布式系統，旨在對交易區塊列表進行完全排序。容錯分布式系統是計算機科學的一個研究領域。它們被稱爲分布式系統，因爲它們沒有集中式服務器，而是由分散的計算機列表（稱爲節點或對等點）組成，這些計算機需要就塊的內容和總排序達成共識。它們也被稱爲容錯，因爲它們可以容忍系統中一定程度的故障節點（例如，多達33％的節點可能出現故障，而整個系統繼續正常運行）。

共識算法有兩大類：一類是選擇一個節點作爲產生下一個塊的領導者，另一類是沒有明確的領導者，但所有節點通過相互發送計算機消息交換選票後，就下一個塊是什麼達成共識。（嚴格地說，最後一句有多處不準確之處，但它有助於我們解釋大致的筆劃。）

比特幣使用第一種共識算法：所有比特幣節點在解決一個加密難題時相互競爭。因爲解決方案是隨機找到的，本質上，最先找到解決方案的節點偶然當選爲產生下一個區塊的回合的領導者。這種算法被稱爲“工作證明”，會導致大量的能量消耗。

恒星一致性協議簡化介紹
Pi使用其他類型的一致性算法，它基於恒星一致性協議（SCP）和一種稱爲聯邦拜佔庭協議（FBA）的算法。這樣的算法不會浪費能量，但是它們需要交換許多網路消息，以便節點就下一個塊應該是什麼達成“共識”。每個節點可以根據加密籤名和事務歷史記錄獨立地確定事務是否有效，例如進行轉換的權限和雙重開銷。然而，一個計算機網路要商定在一個區塊中記錄哪些交易以及這些交易和區塊的順序，它們需要互相發送消息，並進行多輪投票才能達成共識。直觀地說，來自網路中不同計算機的關於下一個區塊是哪個區塊的消息如下：“我建議我們都投票支持下一個區塊A”；“我投票支持下一個區塊A”；“我確認我信任的大多數節點也投票支持下一個區塊A”，據此，共識算法使這個節點能夠得出結論：“A是下一個區塊；除了A之外，不可能有其他區塊作爲下一個區塊”；盡管上述投票步驟似乎很多，但互聯網足夠快，這些消息是輕量級的，因此，這樣的共識算法比比特幣的工作證明更輕量級。這類算法的一個主要代表稱爲拜佔庭容錯（BFT）。今天的幾個頂級區塊鏈都是基於BFT的變體，比如NEO和Ripple。

對BFT的一個主要批評是，它有一個中心點：因爲涉及到投票，參與投票“quorum”的節點集是由系統的創建者在一開始就集中決定的。FBA的貢獻在於，每個節點都設置自己的“仲裁片”，而不是只有一個中央確定的仲裁片，這將反過來形成不同的仲裁片。新節點可以以分散的方式加入網路：它們聲明它們信任的節點，並說服其他節點信任它們，但它們不必說服任何中央權威。

SCP是FBA的一個實例。SCP節點不像比特幣的工作一致性證明算法那樣消耗能量，而是通過擔保網路中的其他節點可信來保護共享記錄。網路中的每個節點都構建一個仲裁片，由它們認爲可信的網路中的其他節點組成。仲裁是基於其成員仲裁片形成的，只有當且僅當其仲裁中所佔比例的節點也接受該事務時，驗證器才會接受新事務。當網路上的驗證器構造他們的仲裁時，這些仲裁幫助節點在安全的保證下就事務達成共識。你可以通過查看這個來了解更多關於恒星一致性協議的信息SCP技術綜述.

Pi對恒星一致性協議（SCP）的適應
Pi的共識算法構建在SCP之上。SCP已被正式證明[Mazieres 2015目前正在恆