比特幣是什么？

比特幣是為解決信任問題而開發(fā)的金融交易系統(tǒng)。它開發(fā)軟件的方式是通過(guò)算法來(lái)確保信任。

信任問題是什么？

在正常的數(shù)字交易中，存在著一個(gè)叫做“雙重消費(fèi)”的問題。數(shù)字貨幣可以不止一次地消費(fèi)，這是一個(gè)雙重消費(fèi)的問題。因此，在某種意義上，我們必須保持對(duì)它們的信任。在我們的交易中給予外部信任，本質(zhì)上是有問題的，因?yàn)樗麄兛刂浦覀兊慕灰住榱讼龑?duì)第三方的這種控制，需要發(fā)展一種系統(tǒng)，以確保數(shù)字交易的信任，而不需要第三方的參與。比特幣也有同樣的功能。

比特幣如何確保信任？

比特幣是區(qū)塊鏈技術(shù)的開端。比特幣是一種電子貨幣，它是一串?dāng)?shù)字簽名。每個(gè)所有者通過(guò)對(duì)之前交易的哈希值和下一個(gè)所有者的公鑰進(jìn)行數(shù)字簽名，并將其添加到代幣的末尾，從而將代幣轉(zhuǎn)移給另一個(gè)人。收到代幣的人可以驗(yàn)證簽名來(lái)認(rèn)領(lǐng)代幣的所有權(quán)。

比特幣——數(shù)字簽名鏈

不僅是數(shù)字簽名，還有另一種機(jī)制叫做時(shí)間戳服務(wù)器。有一個(gè)時(shí)間戳服務(wù)器，它對(duì)每個(gè)哈希值和時(shí)間戳進(jìn)行概化，并將所有時(shí)間戳存儲(chǔ)在一個(gè)鏈中。這就像在報(bào)紙上刊登每一筆交易一樣。但其一旦發(fā)布，就無(wú)法更改。

工作量證明：

我們已經(jīng)理解，我們需要一個(gè)時(shí)間戳服務(wù)器來(lái)公開交易記錄，這樣就不會(huì)有人可以對(duì)它們進(jìn)行篡改。但如果它是一個(gè)集中式服務(wù)器，數(shù)據(jù)仍然有被篡改的可能。這就是為什么需要一個(gè)分散式服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)來(lái)存儲(chǔ)和驗(yàn)證每個(gè)交易。工作量證明是用于驗(yàn)證交易哈希值的計(jì)算能力。這些木塊只有在經(jīng)過(guò)工作量證明后才能加到鏈條上。節(jié)點(diǎn)越老實(shí)，修改鏈的硬度就越大。

過(guò)程：

1. 新交易將廣播到所有節(jié)點(diǎn)。

2. 每個(gè)節(jié)點(diǎn)將新交易收集到一個(gè)塊中。

3. 每個(gè)節(jié)點(diǎn)都要為其塊找到一個(gè)困難的工作量證明。

4. 當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)一個(gè)工作量證明時(shí)，它將該塊廣播給所有節(jié)點(diǎn)。

5. 只有當(dāng)其中的所有交易都是有效的且尚未使用時(shí)，節(jié)點(diǎn)才接受該塊。

6. 節(jié)點(diǎn)通過(guò)創(chuàng)建鏈中的下一個(gè)塊來(lái)表示它們對(duì)塊的接受程度，使用接受塊的哈希值作為前一個(gè)哈希值

節(jié)點(diǎn)總是認(rèn)為最長(zhǎng)的鏈?zhǔn)钦_的，并將繼續(xù)擴(kuò)展它。

如何生成比特幣以及如何激勵(lì)節(jié)點(diǎn)？

按照慣例，第一個(gè)積木的創(chuàng)造者擁有第一枚代幣。從那時(shí)起，所有共享計(jì)算能力的節(jié)點(diǎn)都得到了激勵(lì)。共享計(jì)算能力被稱為挖掘代幣的能力。從那時(shí)起，將不會(huì)有新的代幣產(chǎn)生。只有區(qū)塊鏈中的記錄才是交易的記錄。

如果鏈不斷增長(zhǎng)，如何管理磁盤空間？

在這里，交易使用哈希樹（Merkle樹）存儲(chǔ)。在塊的哈希值中，只包含根哈希值。正因?yàn)槿绱?，老木塊可以通過(guò)砍下樹枝來(lái)移除。

比特幣交易的哈希樹

簡(jiǎn)化了支付驗(yàn)證

可以在不運(yùn)行整個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的情況下驗(yàn)證付款。獲取最長(zhǎng)鏈的塊標(biāo)頭副本，并在其上驗(yàn)證交易，而不是運(yùn)行對(duì)所有網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的驗(yàn)證。這種驗(yàn)證是可靠的，只要誠(chéng)實(shí)的節(jié)點(diǎn)擁有網(wǎng)絡(luò)中最長(zhǎng)的鏈。即使有人計(jì)劃攻擊，挖掘?qū)粽邅?lái)說(shuō)也會(huì)更有利可圖，而不是將他們的計(jì)算能力用于攻擊。這次攻擊代價(jià)高昂，幾乎是不可能的。

隱私

在傳統(tǒng)的交易模型中，所有的交易歷史記錄都保存在一個(gè)中央數(shù)據(jù)庫(kù)中，使用一個(gè)可信的第三方可以訪問發(fā)送方和接收方的詳細(xì)信息。在比特幣系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)是公開的，但隱私化是可以實(shí)現(xiàn)的。由于每個(gè)用戶都有一個(gè)公鑰和一個(gè)私鑰，交易使用匿名私鑰來(lái)維護(hù)記錄。這使得在區(qū)塊鏈上觀察交易的人知道正在發(fā)生一些交易，但是他們?nèi)匀徊恢勒l(shuí)在發(fā)送錢，誰(shuí)在接收錢。

比特幣中的隱私模型

結(jié)論

使用比特幣作為交易系統(tǒng)的主要好處是信任和安全。比特幣建立信任，因?yàn)樗慕灰讱v史將由多個(gè)獨(dú)立節(jié)點(diǎn)記錄，任何一方都無(wú)法輕易修改。它更安全，因?yàn)樗膶?shí)現(xiàn)使得攻擊者很難操作區(qū)塊鏈中呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)。因此，比特幣催生了一種名為區(qū)塊鏈的新技術(shù)，在此基礎(chǔ)上開發(fā)了許多其他應(yīng)用程序，而信任和安全是這些應(yīng)用程序的主要因素。