比特币（一）什么是区块链？

近期，比特币价格再次暴涨，超过了2017年的最高点，达到了2万美元左右的天价。 短短十几年时间，比特币从一文不值，到万众追捧。 许多超级富豪诞生了，无数人失去了财富。 夜来风雨，花言巧语。

比特币价格走势

比特币有任何价值吗？ 不同的人有不同的答案。 有人认为：比特币只是一种数字游戏。 再高，也是无源之水，无本之木。 它无法逃脱崩溃的厄运； 建成后，它可以将一张普通的纸币变成货币。 只要人们信任比特币，它的价值就永远不会消失。

金融或多或少本质上是有罪的。 在这场辩论中，每个人都会从自身经济状况的角度给出答案。 我没有买过比特币，也不代表比特币，但我认为：从纯技术的角度来看，比特币的设计确实很了不起。 我想把比特币当做一件艺术品，带你去探索它背后的原理。

01 比特币的诞生

2008年，秋风渐凉，金融危机的阴云逐渐笼罩全球。 当年 11 月 1 日，化名中本聪的网络极客面对电脑，对一篇不到 5000 字的论文进行了最后的修改。 没有人能事先预料到，这篇短短的文章会掀起一场持续十几年的血雨腥风。 它就是《比特币：一种点对点的电子现金系统》，也被称为《比特币白皮书》。 虽然人们不知道中本聪是谁比特币第一个区块诞生的时间，但很多比特币玩家都将“白皮书”视为新时代的“圣经”。

白皮书

传统互联网上的交易几乎总是需要金融机构作为可信第三方的帮助来处理电子支付信息。 比如我们用信用卡、支付宝、微信支付买东西，信息会通过网络传到银行或者腾讯、阿里的电脑系统，他们会记账。 我们信任这种支付方式，因为它有国家信用或公司信用的保证。 银行和大公司是这种记账模式的中心，也就是中心化记账系统。

但2008年严重的金融危机让中本聪觉得这种“以国家和企业信用为基础的模式”存在风险，因为国家存在过度发行货币的风险，企业更容易滥用金融衍生品牟利和剥削。居民财富。 他在《白皮书》中提出：我们的记账系统不一定需要一个中心，交易只需要一个公认的账本，这个账本应该公开广播给大家。 这就是去中心化的电子簿记系统。 在这个电子簿记系统中流通的货币是比特币。

中心化交易系统和去中心化交易系统

02什么是区块链？

去中心化的电子记账系统是如何实现的？

例如：网络上有 A、B、C、D 四个交易者，A 付给 B 10 个比特币，应该记录在账单上。 但是，票据不能只存在于A和B手中，否则无法确认票据的真伪。 他们想把这张账单广播到网络上，告诉C和D发生了这笔交易，并请C和D帮忙记录这笔交易。 过了一段时间，B和C、C和D之间也有转账交易，他们也想把账单广播给全网的所有人。

A、B 和 C 进行的交易的会计处理

网络上的所有用户都可以收到这些账单，如果他们愿意，可以将账单打包成一个数据块，我们称之为块。 一个区块的容量约为1M，可存储约4000条交易记录。 一旦一个块被打包，它就可以链接到以前的块。 一段时间后，新的块将链接到它后面。 这样就形成了一个长长的票据包链，我们称之为区块链。

区块链

或许看到这里，很多人的脑海里都会冒出很多小问号。

比如：为什么我把账单发到网上，有人收起来打包？ 为什么别人要占用自己的电脑资源，记录一个与他无关的账号？

又如：由于网络延迟的影响，每个人记录的账单可能不一样。 举个例子：网络上有两笔交易：A转10个比特币给B，B转5个比特币给C。由于用户C离A比较近，所以第一条数据先记在他的账本上，然后是记录第二条数据。 但是用户D离C比较近，他的账本上先记录了第二条数据，然后才记录了第一条数据。 最后，C和D的账单是不一样的。 谁将占上风？

再举个例子：如果A没有给B转钱，B却向全世界广播：A给自己转了10个比特币比特币第一个区块诞生的时间，怎么才能发现这是假数据呢？ 如果有人篡改了打包好的区块，我们能找到吗？ 如果一个人只有10个比特币，但他要同时支付8个比特币给两个人，这可以吗？ 所有账单都是公开的，我们如何保护个人隐私...

中本聪在设计比特币时是经过深思熟虑的。 先回答第一个问题：为什么别人愿意为我们记账？

03计费及包装奖励

电影《天下无贼》中，为了节省过户费，沙根带着6万元现金踏上了回家的火车。 他在火车上遇到了小偷、强盗和警察，一场波折就此开始。 离奇的故事。

《天下无贼》剧照

我们使用银行转账，这需要额外费用。 在比特币系统中，每笔支付也会产生手续费。 如果A转10个比特币给B，A就要多付一点钱。 这笔钱是对记账人的奖励。 换取大家对这笔交易的认可。 每打出一个数据包，数据包中的记账奖励都属于打包者，鼓励更多的人愿意为他人的账单进行预订和打包。

手续费只是为了让比特币在用户之间流通，但是比特币没有中央权威，从哪里发行呢？ 事实上，每当我们将一个数据包链接到区块链时，我们也会获得系统约定的额外打包奖励。 这个奖励是根据协议自动生成的，相当于传统货币的发行过程。

中本聪在提出比特币系统时，设计了这样一个方案：尽量保证每10分钟出现一个新的数据块。 在前四年，如果你将一个数据块链接到区块链，你将获得 50 个比特币的奖励。 为了保证资源的稀缺性，四年后，每链接一个数据块，你将获得25个比特币。 奖励，又过了四年，奖励变成了 12.5 BTC...

虽然每十分钟添加一个新数据块的速度基本保持不变，但每次添加一个新块的奖励按比例减少。 根据高中学过的几何数列知识，如果打包速度一直持续下去（每小时有6个新数据块，一天24小时，一年365天，比特币奖励每4年减半），则总的比特币奖励也是有限的，它的数量是

也就是说：比特币的总量只有2100万左右，这就保证了比特币的稀缺性。

既然比特币可以通过记账和打包数据来赚取，网络上所有的比特币参与者都想争先恐后地记账，那么记账权到底属于谁呢？ 中本聪想到了一个解决方案：Proof of Work。

每一个参与记账的用户都要做一道高难度的数学题，只有第一个解决这道数学题的人才有打包的权利。 这道数学题太复杂了，没有人能直接用脑子做，也没有更快的办法。 唯一的解决办法是用电脑逐号试。 得到数学题答案的人会立即将他的答案广播给周围的人。 如果他身边的人确认他的回答是正确的，那么他就有权利打包这个区块，获得记账奖励和打包奖励。 随后，比赛重新开始，全球所有比特币参与者进入下一轮的试炼和解题。

通过艰苦的计算得到正确的结果，获得比特币奖励，就像我们在矿山里一层一层地挖土，最后挖出金子一样。 人们把这个过程称为挖矿，游戏中的参与者称为矿工，用于计算数学问题的计算机称为矿机。

那么，这个数学问题是什么？ 为什么用世界各地的计算机计算它大约需要10分钟？ 请继续关注 Bitcoin(2) 哈希函数和工作量证明。

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