作者：禅与计算机程序设计艺术

1.简介

本文将详细介绍如何通过Solidity编程语言创建高度定制化的加密货币。文章适合具有一定编程基础的读者，并且需要具备一些经济学、金融学或数字货币相关知识。如无此类知识储备，建议先阅读相关的专业书籍。
Crypto Currency和Blockchain技术的兴起已经让越来越多的人了解这个世界上正在发生的改变。作为新时代的先锋，我相信每个人都在探索新潮的知识和方法，而创造出属于自己的价值系统。那么，在过去的几年里，有哪些项目或组织成功地开创了新的加密货币或者区块链项目呢？又有哪些项目或组织由于种种原因失败了呢？这些项目背后都经历了怎样的命运？
在本文中，我们将尝试从“创建高度定制化的加密货币”这个角度，介绍如何通过Solidity编程语言构建自己的加密货币系统。我们将学习到在构建一个自定义加密货币系统的时候，所涉及到的基本概念、术语、算法原理、具体操作步骤、代码实例和未来的发展方向。希望通过阅读本文，读者能够对Solidity编程语言和cryptocurrency有更深入的理解，并提升自身的cryptocurrency开发技能。

2.基本概念术语说明

2.1 加密货币和区块链

加密货币：加密货币（英语：Cryptocurrency）也称数字货币，是一种基于区块链技术的电子支付系统，用于在线交易，俗称“比特币”。加密货币通常由用户生成并托管在一个分布式网络上，任何人都可以访问该网络并发送和接收加密货币。
区块链：区块链（英语：Blockchain），是一个分布式数据库，记录所有数字货币交易的历史。它采用去中心化的方式存储数据，利用密码学的共识机制来确保数据一致性，即所有参与者都遵循相同的规则。每一次交易记录都会被添加到区块链中，形成一条链条。这样，区块链提供了一种可靠的、不可篡改的记录，并帮助验证和确认交易。

2.2 比特币与ERC-20 Token

比特币 是加密货币的一种，其特点是匿名，不受国家法律限制。比特币的主要特色是去中心化的设计，可以实现支付、记账等功能，但是其交易手续费较高，每笔交易金额达到一定的阈值时，便会被确认并上链。
ERC-20 Token: 以太坊的 ERC-20 Token (也叫做代币)，是在以太坊区块链上运行的一种去中心化代币标准。它定义了一套通用的接口，使得智能合约可以通过标准方式创建自己的代币并进行交换。ERC-20 Token 是一种代币标准，可以用来表示各种各样的资产，例如 ETH、BTC 或公司股票。你可以创建一个自己的 ERC-20 Token 来代表你的公司、个人的身份等，也可以把这些 ERC-20 Token 发行到市场上进行交易。

2.3 Solidity语言介绍

Solidity：一种基于EVM虚拟机的高级静态编译语言，用于编写去中心化应用程序（DAPP）。Solidity是一个面向对象的语言，用于编写智能合约。它支持多种数据类型，比如整数、浮点数、字符串、布尔值、地址、数组、结构体等；还支持指针、继承、抽象类、事件等。

2.4 EVM虚拟机

EVM：全称为Ethereum Virtual Machine，是一个以太坊平台的关键组件。它是执行智能合约的计算引擎，类似于Java或者其他编程语言的虚拟机。

2.5 DAPP

DAPP：Decentralized Application的缩写，意指去中心化应用。区别于传统Web应用，DAPP完全运行在区块链上的智能合约，所有的用户数据都是永久存储的，无需担心数据安全问题，DAPP可以提供超高的服务水平。如以太坊上的大量去中心化应用，包括状态通道、联盟链游戏平台、借贷平台、非同质化代币、去中心化自治组织DAO等。

2.6 DEX与智能合约

DEX（Decentralized Exchange）：去中心化交易所。目前，最火热的基于区块链的去中心化交易所有Uniswap。Uniswap是一个完全去中心化的交易所，可以连接多个加密货币之间的交易。用户只需要指定想买什么东西，而不是像中心化交易所那样，要首先向交易所提交订单申请。
智能合约：智能合约就是一段部署在区块链上的程序，通过合约中的代码控制区块链的运行。它们的功能包括存款、取款、转账、调用函数等。区块链上的智能合约可以进行自动化的资产管理，如自动化抵押借贷、智能合约代币管理等。

2.7 DAO

DAO（Decentralized Autonomous Organization）：去中心化自治组织。DAO是一种组织形式，它的所有权和治理权掌握在智能合约中，并受严格监管。 DAO由一群独立的成员组成，不需要任何第三方的投票或决定，可以根据内部的预设规则，通过智能合约直接进行决策。

3.核心算法原理和具体操作步骤以及数学公式讲解

3.1 数据结构

3.1.1 用户数据结构

struct User {
uint userId; // 用户id
string userName; // 用户名称
address userAddress; // 用户账户地址
}

此结构表示了一个用户的数据结构，其中userId表示用户的唯一标识符，userName表示用户的名称，userAddress表示用户的账户地址。

3.1.2 资产数据结构

struct Asset {
uint assetId; // 资产id
bytes32 name; // 资产名称
string symbol; // 资产符号
uint totalSupply; // 总供应数量
bool isDivisible; // 是否可分割
mapping(address => uint) balances; // 持有者余额映射表
mapping(address => mapping(address => uint)) allowed; // 允许的代币映射表
}

此结构表示了一个资产的数据结构，其中assetId表示资产的唯一标识符，name表示资产的名称，symbol表示资产的符号，totalSupply表示资产的总供应数量，isDivisible表示是否可分割，balances表示持有者余额映射表，allowed表示允许的代币映射表。

3.1.3 交易数据结构

struct Transaction {
uint transactionId; // 交易id
address from; // 转出账户地址
address to; // 转入账户地址
uint amount; // 交易金额
bytes data; // 附加数据
uint timestamp; // 交易时间戳
}

此结构表示了一个交易的数据结构，其中transactionId表示交易的唯一标识符，from表示转出的账户地址，to表示转入的账户地址，amount表示交易的金额，data表示附加的数据，timestamp表示交易的时间戳。

3.1.4 白皮书介绍

“Beyond Bitcoin: Creating Advanced Cryptocurrencies with Solidity Programming Language”中提到了一些白皮书的资料，我们将引用部分如下：

• This article provides an introduction into the motivation behind Satoshi Nakamoto’s concept of P2P electronic cash system and its main features, including a distributed peer-to-peer network that accepts transactions without a central authority or trusted third parties.
• This book offers a comprehensive overview of how Bitcoin works, and explains in detail all its technical details. It also includes a chapter on building your own digital currency using Bitcoin as a basis. The examples provided are written in Python but you can easily translate them to other programming languages such as JavaScript or Java.
• A presentation given by Professor Woodbury at Hebrew University of Jerusalem explaining the basics of blockchain technologies. He covers topics like consensus algorithms, decentralization, permissionless vs permissioned blockchains etc.
• This article introduces Ethereum, which is one of the most popular cryptocurrencies based on the blockchain technology. It discusses its benefits over Bitcoin, introduces some key concepts like smart contracts, decentralization, mining pools, and exchanges, and goes through several use cases.

3.2 共识算法

共识算法：共识算法（consensus algorithm）是分布式系统中用来保证不同节点的计算结果一致的协议。常见的共识算法包括Paxos、Raft、ZAB等。当多个节点同时收到不同的消息，且需要选出一个值作为下一步的动作时，需要用一种共识算法来解决冲突。

3.2.1 PoW算法（工作量证明算法）

function mineBlock() public returns (uint reward){
require(!blockMined[msg.sender]); // 判断当前用户是否已经挖矿
if (!isValidProof()) return; // 如果算力超过目标值，则证明有效
blockMined[msg.sender] = true; // 设置该用户已挖矿
currentReward += calculateReward(); // 根据矿工挖出来的量得到奖励
reward = currentReward; // 将奖励返回给用户
addTransaction(“mining”, “MINING”, msg.sender, currentReward); // 添加挖矿交易
currentReward = 0; // 清空当前奖励
emit Mined(currentReward); // 触发挖矿事件
}

此代码表示的是工作量证明算法的示例，其中mineBlock()函数是用户请求挖矿的入口函数，它首先判断用户是否已经挖矿，如果已经挖矿，则会返回错误信息，如果没有挖矿，则判断算力是否满足目标值，若满足，则证明有效，并将挖矿成功的用户加入已挖矿列表，然后计算奖励，并将奖励返回给用户，最后将挖矿奖励写入交易列表并触发挖矿事件。

3.2.2 PoS算法（权益证明算法）

function vote() public payable{
// 判断当前账户是否已经投票
require(!voted[msg.sender]);
voted[msg.sender] = true; // 设置该账户已投票
balanceOf[msg.sender] += msg.value; // 给当前账户增加质押金额
totalSupply += msg.value; // 增加总供应
addTransaction(“staking”, “STAKING”, msg.sender, msg.value); // 添加质押交易
emit VoteCast(msg.sender, msg.value); // 触发投票事件
}

此代码表示的是权益证明算法的示例，其中vote()函数是用户请求质押的入口函数，它首先判断用户是否已经投票，如果已经投票，则会返回错误信息，如果没有投票，则设置该账户已投票，并给当前账户增加质押金额，最后将质押交易写入交易列表并触发投票事件。

3.3 业务逻辑

3.3.1 创建代币

constructor(string memory _name, string memory _symbol, uint _initialSupply, bool _divisible) public {
name = _name;
symbol = _symbol;
totalSupply = _initialSupply*(10**(uint(_decimals)));
isDivisible = _divisible;
owner = msg.sender;
balances[owner] = totalSupply;
emit Transfer(address(0), owner, totalSupply);
}

此代码表示的是创建代币的例子，其中constructor()函数是合约初始化时的入口函数，它创建了代币的基本属性，比如名称、符号、初始供应量、是否可分割等。

3.3.2 转账

function transfer(address _to, uint _value) public returns (bool success) {
require(balanceOf[msg.sender] >= _value);
require(balanceOf[_to]+_value > balanceOf[_to]);
balances[msg.sender]-= _value;
balances[_to]+= _value;
addTransaction(“transfer”, “TRANSFER”, msg.sender, _to, _value);
emit Transfer(msg.sender, _to, _value);
success = true;
}

此代码表示的是转账的例子，其中transfer()函数是用户请求转账的入口函数，它首先判断用户的余额是否足够，然后更新账户余额，并将转账交易写入交易列表并触发转账事件。

3.3.3 委托交易

function approve(address spender, uint value) public returns (bool success) {
allowances[msg.sender][spender] = value;
addTransaction(“approve”, “APPROVE”, msg.sender, spender, value);
emit Approval(msg.sender, spender, value);
success = true;
}

function transferFrom(address _from, address _to, uint _value) public returns (bool success) {
require(balanceOf[_from]>=_value && allowances[_from][msg.sender]>=_value);
require(balanceOf[_to]+_value > balanceOf[_to]);
balances[_from]-=_value;
balances[_to]+=_value;
allowances[_from][msg.sender]-=_value;
addTransaction(“transferFrom”, “TRANSFERFROM”, _from, _to, _value);
emit Transfer(_from, _to, _value);
success = true;
}

此代码表示的是委托交易的例子，其中approve()函数是用户请求委托交易的权限函数，它将用户的授权委托给其他账户，并将授权交易写入交易列表并触发授权事件；transferFrom()函数是用户从其他账户转账的函数，它首先判断账户余额及授权是否足够，然后更新账户余额及授权，并将转账交易写入交易列表并触发转账事件。

3.3.4 冻结资产

function freezeAsset(address account, bool status) public onlyOwner {
frozenAssets[account] = status;
addTransaction(“freezeAsset”, “FREEZEASSET”, tx.origin, account, uint(status));
emit FreezeAsset(account, status);
}

此代码表示的是冻结资产的例子，其中freezeAsset()函数是管理员请求冻结账户资产的函数，它首先判断用户是否是管理员，然后更新用户的资产冻结状态，并将冻结资产交易写入交易列表并触发冻结资产事件。

3.3.5 撤回交易

function revokeTransaction(uint index) public onlyOwner {
delete transactions[index];
}

此代码表示的是撤回交易的例子，其中revokeTransaction()函数是管理员请求撤销交易的函数，它首先判断用户是否是管理员，然后删除交易，并触发撤销交易事件。

3.4 代码实例

pragma solidity ^0.4.24;
contract MyToken {
   event Transfer(address indexed _from, address indexed _to, uint256 _value);
  event Approval(address indexed _owner, address indexed _spender, uint256 _value);
  event FreezeAsset(address indexed _account, bool _status);
  event VoteCast(address indexed _staker, uint256 _amount);
  event Mined(uint256 _reward);
   struct User {
      uint userId;
      string userName;
      address userAddress;
  }
   struct Transaction {
      uint transactionId;
      address from;
      address to;
      uint amount;
      bytes data;
      uint timestamp;
  }
    struct Asset {
       uint assetId;
       bytes32 name;
       string symbol;
       uint totalSupply;
       bool isDivisible;
       mapping(address => uint) balances;
       mapping(address => mapping(address => uint)) allowed;
   }
   uint constant decimals = 18; // 精度
  uint constant multiplier = 10**decimals; // 乘数
  uint constant initialSupply = 10000*multiplier; // 初始总供应量
  bytes32 constant name = 'MyToken'; // 名称
  string constant symbol = 'MTKN'; // 符号
  bool divisible = false; // 可否划分
  address owner; // 所有者
  mapping(address => bool) private blockMined; // 用户是否已经挖矿
  mapping(address => bool) private voted; // 用户是否已经投票
  mapping(address => bool) private frozenAssets; // 账户资产是否已被冻结
  uint currentReward = 0; // 当前奖励
  uint totalSupply; // 总供应量
  mapping(address => uint) balances; // 持有者余额映射表
  mapping(address => mapping(address => uint)) allowances; // 允许的代币映射表
  mapping(uint => Transaction) transactions; // 交易列表
   modifier onlyOwner(){
      require(msg.sender == owner);
      _;
  }
   constructor () public {
      owner = msg.sender;
      totalSupply = initialSupply;
      balances[owner] = totalSupply;
      emit Transfer(address(0), owner, totalSupply);
  }
   function transfer(address _to, uint256 _value) public returns (bool success) {
      require(!frozenAssets[msg.sender], "The sender has been frozen");
      require(_value <= balances[msg.sender],"Insufficient balance.");
      balances[msg.sender] -= _value;
      balances[_to] += _value;
      addTransaction("transfer", "TRANSFER", msg.sender, _to, _value);
      emit Transfer(msg.sender, _to, _value);
      success = true;
  }
   function balanceOf(address _owner) public view returns (uint256 balance) {
      return balances[_owner];
  }
   function transferFrom(address _from, address _to, uint256 _value) public returns (bool success) {
      require(!frozenAssets[msg.sender], "The sender has been frozen");
      require(_value <= balances[_from],"Insufficient balance.");
      require(_value <= allowances[_from][msg.sender],"Insufficient allowance.");
       balances[_from] -= _value;
      balances[_to] += _value;
      allowances[_from][msg.sender] -= _value;
      addTransaction("transferFrom", "TRANSFERFROM", _from, _to, _value);
      emit Transfer(_from, _to, _value);
      success = true;
  }
   function approve(address _spender, uint256 _value) public returns (bool success) {
      allowances[msg.sender][_spender] = _value;
      addTransaction("approve", "APPROVE", msg.sender, _spender, _value);
      emit Approval(msg.sender, _spender, _value);
      success = true;
  }
   function allowance(address _owner, address _spender) public view returns (uint256 remaining) {
      return allowances[_owner][_spender];
  }
   function freezeAsset(address account, bool status) public onlyOwner {
      frozenAssets[account] = status;
      addTransaction("freezeAsset", "FREEZEASSET", tx.origin, account, uint(status));
      emit FreezeAsset(account, status);
  }
  function revokeTransaction(uint index) public onlyOwner {
     delete transactions[index];
 }
  function withdrawEther() public onlyOwner {
     require(address(this).balance > 0,"No ether left for withdrawal!");
     msg.sender.transfer(address(this).balance);
 }
  function calculateReward() internal returns (uint) {
      currentReward = block.number / 1000 + 1; // 挖矿获得的奖励等于区块高度除以1000加1
      return currentReward * 1 ether; // 返回奖励金额
  }
  function isValidProof() internal pure returns (bool result) {
      return true; // 为了演示方便，省略了算力校验环节
  }
  function addTransaction(bytes memory actionType, bytes memory actionName, address from, address to, uint amount) internal {
      uint id = block.number - 1; // 每次交易自动分配一个ID
      Transaction storage transact = transactions[id];
      transact.transactionId = id;
      transact.actionType = actionType;
      transact.actionName = actionName;
      transact.from = from;
      transact.to = to;
      transact.amount = amount;
      transact.data = "";
      transact.timestamp = now;
  }
 function mineBlock() public returns (uint reward) {
    require(!blockMined[msg.sender]); // 判断当前用户是否已经挖矿
    require(isValidProof()); // 判断算力是否符合要求
    blockMined[msg.sender] = true; // 设置该用户已挖矿
    currentReward += calculateReward(); // 根据矿工挖出来的量得到奖励
    reward = currentReward; // 将奖励返回给用户
    addTransaction("mining", "MINING", msg.sender, currentReward); // 添加挖矿交易
    currentReward = 0; // 清空当前奖励
    emit Mined(currentReward); // 触发挖矿事件
}
function vote() public payable {
    // 判断当前账户是否已经投票
    require(!voted[msg.sender]); 
    voted[msg.sender] = true; // 设置该账户已投票
    balanceOf[msg.sender] += msg.value; // 给当前账户增加质押金额
    totalSupply += msg.value; // 增加总供应
    addTransaction("staking", "STAKING", msg.sender, msg.value); // 添加质押交易
    emit VoteCast(msg.sender, msg.value); // 触发投票事件
}
}