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Pi白皮书
2021年12月白皮书章节“Token Model and Mining”和“Roadmap”作为2019年原白皮书的增编发布，其中包含了关于Mainnet的新信息。最初的2019年3月白皮书可能需要对其内容进行更新，因此请参考最新的Pi网络通信查阅最新信息。这两份白皮书都可能根据Mainnet封闭网络期间收集的数据进行更改。

原定2019年3月
2021年12月
白皮书：2019年3月原文
介绍

前言
随着世界日益数字化，加密货币是货币进化的下一个自然步骤。Pi是第一个为普通人提供的数字货币，代表着在全球范围内采用加密货币的重要一步。

我们的使命：建立一个由普通人安全和操作的加密货币和智能合约平台。

我们的愿景：在Pi（世界上使用最广泛的加密货币）的推动下，建立世界上最具包容性的点对点生态系统和在线体验。

更高级读者的免责声明：因为Pi的使命是尽可能包容，我们将借此机会向兔子洞介绍我们的区块链新手

导言：加密货币为何重要
目前，我们的日常金融交易依赖于一个可信的第三方来维护交易记录。例如，当您进行银行交易时，银行系统会保存记录并保证交易安全可靠。同样地，当辛迪通过PayPal向史蒂夫转账5美元时，PayPal会保持一个中心记录，从辛迪的账户借出5美元，贷记史蒂夫的账户5美元。像银行、PayPal这样的中介机构和当前经济体系中的其他成员在监管世界金融交易方面发挥着重要作用。

不过，这些可信中介的作用也有局限性：

不公平价值捕获。这些中介机构积累了数十亿美元的财富创造（PayPal市值约1300亿美元），但实际上什么也没有传递给他们的客户--实地的普通人，他们的钱在全球经济中占有相当大的比例。越来越多的人落后了。
收费。银行和公司为促成交易收取大笔费用。这些费用往往不成比例地影响到拥有最少选择的低收入人口。
审查。如果一个特别信任的中介决定你不应该移动你的钱，它可以限制你的钱的移动。
获准。可信中介充当守门人，可以任意阻止任何人成为网络的一部分。
化名。在隐私问题变得更加紧迫的时候，这些强大的守门人可能会意外地披露--或者强迫你披露--比你想要的更多关于你自己的财务信息。
比特币的“点对点电子现金系统”于2009年由一个匿名程序员（或组织）中本聪（Satoshi Nakamoto）推出，是货币自由的分水岭。历史上第一次，人们可以安全地交换价值，而不需要第三方或可信的中介。用比特币支付意味着像Steve和Cindy这样的人可以直接支付对方，绕过了机构费用、阻碍和入侵。比特币是真正没有边界的货币，为新的全球经济提供动力和连接。

分布式分类账简介
比特币通过使用分布式记录实现了这一历史壮举。虽然目前的金融体系依赖于传统的真相中央记录，但比特币的记录是由一个分布式的“验证者”社区维护的，他们访问和更新这个公共账本。把比特币协议想象成一个全球共享的“Google Sheet”，其中包含交易记录，由这个分布式社区验证和维护。

比特币（以及一般区块链技术）的突破在于，即使记录是由一个社区维护的，但该技术使他们能够始终就真实的交易达成共识，确保骗子无法记录虚假交易或超越系统。这种技术进步允许取消中央中介，而不损害交易金融安全。

分布式分类账的好处
除了去中心化，比特币，或者一般意义上的加密货币，还共享了几个不错的属性，可以让货币更智能、更安全，不过不同的加密货币可能在某些属性上更强，在另一些属性上更弱，这取决于其协议的不同实现。加密货币存放在由可公开访问地址标识的加密钱包中，并由一个非常强的私人持有密码（称为私钥）保护。此私钥对事务进行加密签名，几乎不可能创建欺诈性签名。这提供了安全性和不可扣押性。与传统的银行账户可以被政府当局查封不同，你钱包里的加密货币永远不可能被任何人拿走，没有你的私钥。加密货币是抗审查的，由于分散的性质，因为任何人都可以提交交易到网络中的任何计算机，以获得记录和验证。加密货币交易是不可变的，因为每个交易块都代表了在此之前存在的所有以前的区块的加密证明（哈希）。一旦有人寄给你钱，他们不能偷回他们的付款给你（即，没有跳票在区块链）。一些加密货币甚至可以支持原子交易。建立在这些加密货币之上的“智能合约”不仅依靠法律来执行，而且通过可公开审计的代码直接执行，这使得它们变得不可靠，并有可能摆脱许多企业的中间商，例如房地产的代管。

保护分布式分类账（采矿）
维护分布式事务记录的挑战之一是安全性--具体来说，如何在防止欺诈活动的同时拥有一个开放的、可编辑的分类账。为了应对这一挑战，比特币引入了一种名为挖矿（使用共识算法“工作证明”）的新过程，以确定谁是“可信的”，从而对交易的共享记录进行更新。

你可以把挖掘看作是一种经济游戏，迫使“验证者”在试图将交易添加到记录中时证明自己的价值。要获得资格，验证者必须解决一系列复杂的计算难题。首先解决谜题的验证者将被允许发布最新的交易块。公布最新的交易区块允许验证者“挖掘”区块奖励--目前是12.5比特币（撰写本文时约合40,000美元）。

这个过程非常安全，但它需要巨大的计算能力和能源消耗，因为用户基本上是“烧钱”来解决计算难题，为他们赚取更多的比特币。烧酬比率是如此的惩罚性，以至于在比特币记录上公布诚实的交易总是符合验证者的自身利益。

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问题

问题：权力和金钱的集中化让第一代加密货币遥不可及
在比特币诞生初期，只有少数人在致力于验证交易和挖掘第一批区块，任何人只需在个人电脑上运行比特币挖矿软件，就可以赚取50 BTC。随着货币开始流行，聪明的矿工意识到，如果他们有多台电脑工作，他们可以赚更多的钱。

随着比特币的持续增值，整个公司开始蜂拥挖矿。这些公司开发了专门的芯片（ASIC），并利用这些ASIC芯片建造了巨大的服务器农场来挖掘比特币。这些巨大的矿业公司的出现推动了比特币淘金热，使得普通人很难为网络作出贡献并获得回报。他们的努力也开始消耗越来越多的计算能源，促成了世界各地日益严重的环境问题。

比特币开采的便利和随后比特币矿场的兴起，迅速在比特币网络中产生了大规模的生产权力和财富集中化。提供一些背景，87％的比特币现在由1％的比特币网络拥有，其中许多比特币在早期几乎是免费开采的。另一个例子是，比特币最大的挖矿业务之一Bitmain数十亿的收入和利润.

比特币网络中权力的集中化使得普通人很难使用比特币，也很昂贵。如果你想获得比特币，你最简单的选择是：

你自己挖吧。只要连接上专门的硬件（如果你感兴趣的话，亚马逊上有一个rig），然后进城。要知道，由于你将与来自世界各地的大型服务器农场竞争，消耗的能源和瑞士政府一样多，你将无法开采太多
在交易所购买比特币。今天，在撰写本文时，你可以以3500美元/枚的单价购买比特币（注：你可以购买比特币的部分数量！）当然，这样做也会冒很大的风险，因为比特币的价格波动很大。
比特币率先展示了加密货币如何扰乱当前的金融模式，让人们有能力在没有第三方挡路的情况下进行交易。自由度、灵活性和私密性的提高，继续推动数字货币不可避免地成为一种新的规范。尽管比特币有好处，但它（可能是无意的）金钱和权力的集中对主流的采用构成了一个有意义的障碍。Pi的核心团队进行了研究，试图理解为什么人们不愿意进入加密货币领域。人们一直认为投资/采矿的风险是进入的主要障碍。

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解

解决方案：Pi-在移动电话上支持挖掘
在确定了这些采用的关键障碍之后，Pi Core团队着手寻找一种能够让普通人挖矿的方法（或者通过在分布式交易记录上验证交易而赚取加密货币奖励）。复习一下，维护分布式事务记录所面临的主要挑战之一是确保对该开放记录的更新不具有欺诈性。虽然比特币更新记录的过程是经过验证的（燃烧能量/金钱来证明可信），但它对用户（或星球）并不友好。对于Pi，我们引入了额外的设计需求，即采用一种共识算法，该算法对用户非常友好，理想情况下可以在个人电脑和移动电话上进行挖掘。

在比较现有的共识算法（将事务记录到分布式分类账中的过程）时，恒星共识协议成为支持用户友好、移动优先挖掘的主要候选协议。恒星一致性协议（SCP）由斯坦福大学计算机科学教授David Mazières设计，他也是斯坦福大学计算机科学学院的首席科学家恒星发展基金会SCP使用一种称为联合拜占庭协议的新机制来确保对分布式分类账的更新是准确和可信的。SCP也通过Stellar区块链在实践中部署，该区块链自2015.

一致性算法简述
在介绍Pi共识算法之前，先简单解释一下共识算法对区块链的作用，以及当今区块链协议普遍使用的共识算法类型，例如比特币和SCP。为了清楚起见，本节以过于简化的方式明确编写，并不完整。为了获得更高的精确度，请参阅下面的SCP适应部分，并阅读恒星共识协议文件。

区块链是一种容错分布式系统，旨在对交易区块列表进行完全排序。容错分布式系统是计算机科学的一个研究领域。它们被称为分布式系统，因为它们没有集中式服务器，而是由分散的计算机列表（称为节点或对等点）组成，这些计算机需要就块的内容和总排序达成共识。它们也被称为容错，因为它们可以容忍系统中一定程度的故障节点（例如，多达33％的节点可能出现故障，而整个系统继续正常运行）。

共识算法有两大类：一类是选择一个节点作为产生下一个块的领导者，另一类是没有明确的领导者，但所有节点通过相互发送计算机消息交换选票后，就下一个块是什么达成共识。（严格地说，最后一句有多处不准确之处，但它有助于我们解释大致的笔划。）

比特币使用第一种共识算法：所有比特币节点在解决一个加密难题时相互竞争。因为解决方案是随机找到的，本质上，最先找到解决方案的节点偶然当选为产生下一个区块的回合的领导者。这种算法被称为“工作证明”，会导致大量的能量消耗。

恒星一致性协议简化介绍
Pi使用其他类型的一致性算法，它基于恒星一致性协议（SCP）和一种称为联邦拜占庭协议（FBA）的算法。这样的算法不会浪费能量，但是它们需要交换许多网络消息，以便节点就下一个块应该是什么达成“共识”。每个节点可以根据加密签名和事务历史记录独立地确定事务是否有效，例如进行转换的权限和双重开销。然而，一个计算机网络要商定在一个区块中记录哪些交易以及这些交易和区块的顺序，它们需要互相发送消息，并进行多轮投票才能达成共识。直观地说，来自网络中不同计算机的关于下一个区块是哪个区块的消息如下：“我建议我们都投票支持下一个区块A”；“我投票支持下一个区块A”；“我确认我信任的大多数节点也投票支持下一个区块A”，据此，共识算法使这个节点能够得出结论：“A是下一个区块；除了A之外，不可能有其他区块作为下一个区块”；尽管上述投票步骤似乎很多，但互联网足够快，这些消息是轻量级的，因此，这样的共识算法比比特币的工作证明更轻量级。这类算法的一个主要代表称为拜占庭容错（BFT）。今天的几个顶级区块链都是基于BFT的变体，比如NEO和Ripple。

对BFT的一个主要批评是，它有一个中心点：因为涉及到投票，参与投票“quorum”的节点集是由系统的创建者在一开始就集中决定的。FBA的贡献在于，每个节点都设置自己的“仲裁片”，而不是只有一个中央确定的仲裁片，这将反过来形成不同的仲裁片。新节点可以以分散的方式加入网络：它们声明它们信任的节点，并说服其他节点信任它们，但它们不必说服任何中央权威。

SCP是FBA的一个实例。SCP节点不像比特币的工作一致性证明算法那样消耗能量，而是通过担保网络中的其他节点可信来保护共享记录。网络中的每个节点都构建一个仲裁片，由它们认为可信的网络中的其他节点组成。仲裁是基于其成员仲裁片形成的，只有当且仅当其仲裁中所占比例的节点也接受该事务时，验证器才会接受新事务。当网络上的验证器构造他们的仲裁时，这些仲裁帮助节点在安全的保证下就事务达成共识。你可以通过查看这个来了解更多关于恒星一致性协议的信息SCP技术综述.

Pi对恒星一致性协议（SCP）的适应
Pi的共识算法构建在SCP之上。SCP已被正式证明[Mazieres 2015目前正在恒