比特币的工作原理 编辑

比特币究竟如何分类是一个有争议的问题。它是一种货币、一种价值存储、一种支付网络还是一种资产类别？

幸运的是，定义什么更容易比特币 实际上是。是软件。不要被印有修改过的泰铢符号的闪亮硬币的库存图片所愚弄。比特币是一种纯粹的数字现象，是一套协议和过程。

它也是通过密码技术（密码科学）创造虚拟货币的数百次尝试中最成功的一次。比特币激发了数百名模仿者的灵感，但它仍然是市值最大的加密货币，这一特点贯穿了比特币十多年的历史。

（一般说明：根据比特币基金会的规定，当“比特币”一词作为一个实体指代加密货币时，它是大写的；当它指代货币的数量或单位本身时，它被称为“比特币”。比特币也缩写为“BTC”。在本文中，我们将交替使用这些用法。）

关键要点

• 比特币是一种数字货币，是一种分散的系统，它将交易记录在称为区块链的分布式账本中。
• 比特币矿工运行复杂的计算机设备来解决复杂的谜题，以确认称为区块的交易组；成功后，这些区块将被添加到区块链记录中，矿工将获得少量比特币的奖励。
• 比特币市场的其他参与者可以通过加密货币交易所或点对点买卖代币。
• 比特币分类账通过一个不可信任的系统受到欺诈的保护；比特币交易所也致力于防范潜在的盗窃，但引人注目的盗窃事件时有发生。

区块链

比特币是一个在称为区块链的协议上运行的网络。2008年的一篇论文，由自称中本聪 首先描述了区块链和比特币，有一段时间这两个词几乎是同义词。

这个块链此后，区块链演变成了一个单独的概念，并使用类似的加密技术创建了数千个区块链。这段历史会让术语变得混乱。区块链有时指的是原始的比特币区块链。在其他时候，它通常指区块链技术，或任何其他特定的区块链，例如以太坊 .

幸运的是，区块链技术的基础非常简单。任何给定的区块链都由一条单独的离散链组成阻碍 按时间顺序排列的信息。原则上，这些信息可以是1和0的任意字符串，这意味着它可以包括电子邮件、合同、土地所有权、结婚证或债券交易。理论上，只要双方就合约达成一致，双方之间的任何合约都可以建立在区块链上。这样就不需要第三方参与任何合同。这打开了一个可能性的世界，包括点对点的金融产品，如贷款或分散的储蓄和支票账户，在那里银行或任何中介机构都是无关紧要的。

虽然比特币目前的目标是价值存储以及支付系统，但不能说比特币在未来不能以这种方式使用，不过需要达成共识，将这些系统添加到比特币中。以太坊项目的主要目标是建立一个平台，在这个平台上，这些“智能合约”可以发生，因此创造了一个完整的分散金融产品领域，没有任何中间商，也没有随之而来的费用和潜在的数据泄露。

这种多功能性吸引了政府和私营企业的目光；事实上，一些分析师认为，区块链技术最终将成为加密货币热潮中最具影响力的方面。

不过，就比特币而言，区块链上的信息主要是交易；

比特币其实只是一张单子。A向B发送X比特币，B向C发送Y比特币，等等。通过统计这些交易，每个人都知道个人用户的情况。需要注意的是，这些事务不一定需要在人与人之间进行。

任何东西都可以访问和使用比特币网络，而你的种族、性别、宗教、物种或政治倾向完全无关。这为物联网创造了巨大的可能性。在未来，我们可以看到自动驾驶出租车或uber车辆拥有自己的区块链钱包的系统。这辆车将从乘客那里收到加密货币，在收到资金之前不会移动。车辆将能够评估何时需要燃油，并使用钱包方便加油。

区块链的另一个名称是“分布式账本”，它强调了这种技术与保存良好的Word文档之间的关键区别。比特币的区块链是分布式的，这意味着它是公共的。任何人都可以下载它的全部内容，或者去任何数量的网站解析它。这意味着记录是公开的，但也意味着有复杂的措施来更新区块链分类账。没有中央机构对所有比特币交易进行监控，因此参与者自己通过创建和验证“块”交易数据来进行监控。有关更多信息，请参阅下面的“挖掘”部分。

例如，您可以看到15N3yGu3UFHeyUNdzQ5sS3aRFRzu5Ae7EZ；发送 0.01718427比特币兑换1JHG2qjdk5Khiq7X5xQrr1wfigepJEK3t于2017年8月14日上午11:10至11:20之间。长串的数字和字母是地址，如果您是执法人员或非常消息灵通，您可能会找出谁控制了它们。这是一种误解，认为比特币的网络是完全匿名的，尽管采取某些预防措施会使个人很难与交易联系起来。

如何购买比特币

后托管

尽管比特币是绝对公开的，或者更确切地说是因为这个事实，但它极难被篡改。比特币没有物理存在，所以你不能通过把它锁在保险箱里或埋在树林里来保护它。

从理论上讲，一个小偷要从你手中夺走这笔钱，只需在账本上加一行字，意思是“你把所有的钱都付给我了”；

一个相关的担忧是双倍消费 . 如果一个糟糕的行为体可以花一些比特币，然后再花一次，人们对比特币价值的信心就会很快消失。要实现双倍消费，坏演员需要占比特币采矿能力的51%。比特币网络越大，这种情况就越不现实，因为所需的计算能力将是天文数字，而且极其昂贵。

为了进一步防止这两种情况发生，你需要信任。在这种情况下，使用传统货币的惯用解决方案是通过中央、中立的仲裁者（如银行）进行交易。然而，比特币已经让这成为不必要的。（这可能不是佐藤的巧合原始描述 该书发表于2008年10月，当时人们对银行的信任度处于多代人的低点。这是当今冠状病毒气候和不断增长的政府债务中反复出现的一个主题。）比特币网络不是由一个可靠的权威机构保管账本和管理网络，而是分散管理。每个人都盯着其他人。

没有人需要了解或信任任何人，特别是为了使系统正常运行。假设一切都按预期工作，加密协议确保每个事务块都固定在一个长的、透明的、不可变的链中的最后一个；

采矿

维护这个不可信任的公共分类帐的过程称为采矿 . 加密货币交易的比特币用户网络的基础是矿工网络，他们在区块链上记录这些交易；

记录一系列交易对于现代计算机来说是微不足道的，但是挖掘是困难的，因为比特币的软件使这个过程人为地耗费时间。如果没有额外的困难，人们可以欺骗交易来充实自己或使他人破产。他们可以在区块链中记录欺诈交易，并在其上堆积大量琐碎的交易，从而无法解开欺诈。

同样，在过去的区块中插入欺诈交易也很容易。这个网络将成为一个杂乱无章、垃圾丛生的竞争账本，比特币将一文不值。

组合用；工作证明 &与其他加密技术的结合是Satoshi的突破。比特币的软件调整矿工面临的困难，以便将网络限制为每10分钟一个新的1兆字节的交易块。这样交易量就可以消化了。网络有时间审查新的区块和之前的分类账，每个人都可以就现状达成共识。矿工们并不是纯粹为了看到比特币网络的平稳运行而在分布式账本中添加数据块来验证交易；他们的工作也会得到补偿。下面我们将更详细地了解采矿补偿。

减半

如前所述，矿工在核实交易区块时会获得比特币奖励。每开采21万个区块，或者大约每四年，这个奖励就会减半。此事件称为减半 或者“减半”。这个系统是内置的通货紧缩系统，即新比特币进入流通的速度。

这个过程的设计是为了让比特币开采的奖励持续到2140年左右。一旦所有比特币都从代码中开采出来，并且所有的减半都完成了，矿工们将继续受到向网络用户收取费用的激励。希望健康的竞争能保持低收费。

这一系统提高了比特币的库存流量比，并降低了其通货膨胀率，直至最终为零。在2020年5月11日进行了第三次减半之后，每开采一个区块的回报现在是6.25比特币。

散列

下面是对采矿工作原理的技术性描述。矿工网络分散在全球各地，彼此之间没有个人或职业联系，他们接收最新的一批交易数据。他们通过一个加密算法来运行数据，该算法生成一个“散列”，即一组数字和字母，用于验证信息的有效性，但不会显示信息本身。（在现实中，这种分散采矿的理想愿景已不再准确，工业规模的采矿场和强大的采矿池形成了一个新的市场。）寡头垄断 . 更多信息请参见下文。）

给定哈希000000000000000000c2c4d562265f272bd55d64f1a7c22ffeb66e15e826ca30，您无法知道相关块（#480504）包含哪些事务。但是，您可以获取一组声称是block#480504的数据，并确保其未被篡改。如果一个数字不合适，无论多么微不足道，数据都会生成完全不同的散列。举个例子，如果你要通过哈希计算器 ，您可能会得到839f561caa4b466c84e2b4809afe116c76a465ce5da68c3370f5c36bd3f67350。但是，删除“提交到坦诚的世界”之后的句点，您将得到800790e4fd445ca4c5e3092f9884cdcd4cf536f735ca958b93f60f82f97c4。这是一个完全不同的散列，尽管您只更改了原始文本中的一个字符。

哈希技术允许比特币网络立即检查块的有效性。梳理整个分类账以确保挖掘最近一批交易的人没有尝试过任何有趣的事情，这将是非常耗时的。相反，上一个块的散列将显示在新块中。如果在前一个块中更改了最微小的细节，则该散列将更改。即使更改是链中的20000个块，该块的散列也会引发新散列的级联并向网络举报；

不过，生成散列并不是真正的工作。这个过程是如此的快速和简单，以至于坏的参与者仍然可以向网络发送垃圾邮件，并且，如果有足够的计算能力，可能会在链的后面几个街区传递欺诈交易。所以比特币协议需要工作证明。

它通过向矿工抛出一个曲线球来实现：他们的散列值必须低于某个目标值。这就是为什么块#480504的散列以一个长的零字符串开始。它很小。由于每个数据字符串都将生成一个且仅生成一个哈希，因此要获得足够小的哈希值，需要在数据末尾添加nonce（使用一次的数字）。所以一个矿工将运行[数据]。如果散列太大，她会再试一次。【数据】1。还是太大了。【数据】2。最后，[thedata]93452生成一个哈希值，从所需的零开始。

开采的区块将被广播到网络以接收确认，这需要一个小时左右的时间来处理，尽管有时要长得多。（同样，这个描述被简化了。块不是全部散列的，而是分解成更有效的结构，称为梅克尔树 .)

根据网络接收的流量类型，比特币的协议将需要更长或更短的零串，并调整难度，使其达到每10分钟一个新块的速率。截至2019年10月，目前的困难约为6.379万亿，高于2009年的1万亿。这表明，自10年前推出加密货币以来，挖掘比特币变得更加困难。

采矿是密集型的，需要大型昂贵的钻机和大量电力来驱动。而且很有竞争力。目前还不知道nonce会起什么作用，所以我们的目标是尽可能快地完成它们。

早期，矿工们认识到，他们可以通过合并到采矿池中，共享计算能力，并在彼此之间分享奖励，来提高成功的机会。即使多个矿商分得这些奖金，仍有足够的动力追求这些奖金。每开采一个新区块，成功的矿工就会收到一堆新创造的比特币。起初是50美元，但后来减半到25美元，现在是12.5美元（2019年10月约为11.9万美元）。

奖金将继续每21万个街区减半，或者大约每四年减半一次，直到达到零。届时，2100万比特币将全部开采完毕，矿商将完全依靠费用维持网络。比特币推出时，按照计划，加密货币的总供应量将为2100万枚代币。

事实上，矿工们把自己组织成了水池，这让一些人担忧。如果一个池超过了网络采矿能力的50%，那么它的成员就有可能消费硬币，撤销交易，然后再次消费。他们还可以阻止其他人的交易。简单地说，这群矿工将拥有压倒系统分布式性质的权力，凭借其拥有的多数权力核查欺诈交易。

这可能意味着比特币的终结，但即使是所谓的51%攻击 很可能无法使不良参与者撤销旧的事务，因为工作证明要求使得该过程非常劳动密集。要回去改变区块链，一个池需要控制网络的大部分，这可能是毫无意义的。当你控制了整个货币，谁可以和你交易？

从矿工的角度来看，51%的袭击在经济上是自杀倾向。什么时候伽什.伊奥，一个采矿池，在2014年达到网络计算能力的51%，它自愿承诺不超过比特币散列率的39.99%，以保持对加密货币价值的信心。不过，政府等其他行为体可能会觉得这种攻击的想法很有趣。但是，同样，比特币网络的巨大规模将使其价格高得惊人，即使是对一个世界强国来说也是如此。

与矿工有关的另一个担忧来源是，他们倾向于将精力集中在世界上电力价格低廉的地区，如中国，或者紧随中国之后；镇压 2018年初，魁北克。

比特币交易

对于大多数参与比特币网络的个人来说，区块链的来龙去脉、散列率和挖掘并不是特别相关。在采矿社区之外，比特币所有者通常通过比特币交易所购买加密货币供应。这些是促进比特币和其他数字货币交易的在线平台。

比特币交易所铸币库汇集世界各地的市场参与者，买卖加密货币。这些交易所不仅越来越受欢迎（近年来比特币本身的受欢迎程度不断提高），而且充满了监管、法律和安全方面的挑战。随着世界各国政府以不同的方式看待加密货币，将其视为货币、资产类别或其他任何类别，管理比特币买卖的法规非常复杂，而且不断变化。然而，对比特币交易参与者来说，可能比监管监管变化的威胁更重要的是盗窃和其他犯罪活动。尽管比特币网络本身在其历史上基本上是安全的，但个人交换并不一定相同。许多盗窃案的目标都是知名的加密货币交易所，往往导致价值数百万美元的代币损失。最著名的外汇盗窃案很可能是Mt。 Gox在比特币交易领域占据主导地位，直至2014年。在那一年的早些时候，这个平台宣布可能盗窃了大约85万个BTC，当时价值接近4.5亿美元。戈克斯山申请破产并关闭了它的大门；直到今天，大部分被盗的赏金（现在的总价值约80亿美元）还没有追回。

钥匙和钱包

基于这些原因，比特币交易商和所有者希望采取任何可能的安全措施来保护其持有的比特币是可以理解的。为此，他们利用钥匙和钱包 .

比特币的所有权基本上可以归结为两个数字，一个是公钥和一个私钥 . 粗略的类比是用户名（公钥）和密码（私钥）。称为地址的公钥散列就是区块链上显示的地址。使用散列提供了一个额外的安全层。

要接收比特币，发送者知道你的地址就足够了。公钥是从私钥派生出来的，您需要私钥将比特币发送到另一个地址。该系统可以方便地接收资金，但需要验证身份才能发送；

要访问比特币，您可以使用钱包，这是一组键。这些可以采取不同的形式，从提供保险和借记卡的第三方web应用程序到打印在纸上的QR码。最重要的区别是“热”钱包，它连接到互联网，因此容易受到黑客攻击，和&“冷”； 没有连接到互联网的钱包。在上面的Mt.Gox案中，据信大部分被盗的BTC都是从一个热钱包里拿走的。尽管如此，许多用户还是将他们的私钥委托给加密货币交易所，这本质上是打赌这些交易所将比自己的电脑有更强的防御能力来抵御被盗的可能性。