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写给技术小白们的比特币入门指南

0.比特币的诞生

比特币诞生于2008年11月1日,一个名叫“中本聪”的人在网上发表了一篇论文。在这篇论文中,他详细描述了一种全新的货币体系,他将其命名为比特币。

然后,第二年的1月3日,第一个比特币程序在中本聪手中诞生,同时诞生的还有最早挖矿的50个比特币。之后开始逐渐淡出,直到完全消失。

迄今为止,人们还没有查出这个名叫中本聪的人的真实身份,尽管今天的运营商、互联网巨头和政府已经牢牢掌握了人们在互联网上的踪迹。

他说话时经常在美式英语和英式英语之间切换,一天中不同时段随机上网,隐藏国籍和时区;他隐藏ip地址,加密邮件,故意伪造一些文笔和说话风格来迷惑观众;此外,他还是密码学方面的专家,造诣很深。对了,他发表论文的地方叫‘密码学邮件列表’。

所以比特币从诞生之日起就呈现出一种黑客精神:对抗任何势力强加的审查制度。

当然,我们也可以这么看:如果一个发明匿名货币系统的黑客连匿名都做不到,整件事就成了一个笑话。

但幸运的是,中本聪没有让我们失望。

1.钱是什么?

我发现要说清楚比特币是什么,这个板块无论如何是跑不了的。我不是经济领域的专家。这个问题我只能浅显直观的说一下。(不过,就标题所表达的这篇文章的主题来说,似乎已经足够了。)

高中课本里提到过(还记得吗?),货币是储存价值的媒介。要成为金钱,最重要的是他必须满足:

1)稀缺。

这就是为什么金子可以用,沙子不能当钱用。稀缺性可以理解为获取的难度。越稀缺越难获得。一个直观的理解是这样的:假设你的月薪是5000元,那就意味着人民币的稀缺性刚好达到这样一个程度,你需要一个月的劳动才能得到5000元。你不会同意用5000粒沙子来支付你的工资,因为你不用工作一个月来获得它,你可以通过在海滩上散步来轻松获得它。

那么当前的金融体系是如何保证货币的稀缺性的呢?控制问题。货币的发行牢牢掌握在央行手里,这样就可以控制货币的流通(所以现在你知道了,私自印钞是违法的)。回到刚才那个例子,你同意用5000元支付你的月薪,是因为人民币的流通刚刚达到这个水平。此时,如果人民币的发行量翻倍,稀缺性相应降低,那么你应该要求1万元来支付你的工资(但市场的反应往往没有那么快,这期间你的财富实际上被剥夺了——你的劳动本应获得1万元,却只得到5000元的回报)。

2)交易性

当然,钱的目的是交易。正如很多人告诉你的,钱是用来花的,不是带进棺材的。所以,一个东西除了满足稀缺性,交易越方便,就越符合理想货币的标准。所以在货币史上,银元取代了贝壳,纸币取代了银元,数字货币也在逐渐取代纸币。

这里所说的“交易”是指财产从一方转移到另一方,即一方财产的减少对应另一方的增加。对于实物货币来说,这是自然而然的事。A会给100元B,当100元纸币从A手里转到B手里,交易就完成了。甲的财产减去100元,乙的财产加上100元。这个过程没有第三方参与,完全是A和B之间的私人行为;然而,当交易发生在数字货币层面时,就没那么简单了。a要给100元,如何保证交易完成?假设A和B在各自的电脑上记录了自己的财富,如何保证B给自己加100元时,A如实减去了100元?这时候我们就不得不引入第三方——我们称之为“银行”的家伙。当A要转账100元给B时,他不是直接给B而是给银行,“请把我的100元转账给B”,于是银行从A的账户上扣100元,把这100元加到B的账户上。(我们假设它慷慨地不收取任何交易费用)

以上是现代货币体系的粗略模型。这种模式最大的缺点是人们必须信任一个中央系统。

数字货币的交易必须依靠银行,一个人的银行账户可能会被审查、限制甚至剥夺。当一方想把自己的财富转移给另一方时,银行可以收取高额费用,也可以直接拒绝(比如你可以尝试给美国的亲戚汇一笔钱)。

货币的发行必须依靠中央银行。嗯,众所周知的秘密:货币一直在贬值,或者货币被超额认购(想想20年前的100元,现在的100元)。我引用两段话,其中一段是凯恩斯的说法,“通过持续的通货膨胀过程,政府可以秘密地、神不知鬼不觉地没收一部分公民的财富。这样,人们的财富可以被任意剥夺,但在让大多数人变穷的过程中,少数人变富了。”,另一段话,出自哈耶克,“政府无法抑制滥发货币的冲动”。

那么有没有可能设计一种货币体系,在这种体系中,我们不需要一个中央组织,也不被迫信任任何第三方,这样货币的发行就透明可控,货币的交易就私密安全?

猜测

2.比特币是什么?

所以我们现在可以回答,比特币是一个分散发行、分散交易的电子货币体系。在这个系统中,货币的流通是透明的、可预测的,货币的交易利用全网的协作来保证交易的安全性。

下面我会一步步拆解比特币的原理。需要注意的是,比特币作为一个已经实际使用过的产品,本身就有非常丰富的细节。本文的目的是告诉没有技术背景的读者比特币的基本原理,所以这些细节就不涉及了。比如钱包的地址其实不是公钥,而是公钥的二级哈希值;区块链的难度要求不是简单的把区块链的所有内容哈希一遍;等一下。然而,为了简洁起见,在不影响基本原理的解释的情况下,所有这些都被简化了。希望你能理解。

2.0.比特币网络——它由许多运行比特币程序的节点组成。

比特币是由许多相等的节点组成的网络。

节点是一个比特币程序,任何有互联网连接和一定计算能力的机器都可以运行它——所以你的家用电脑也可以作为比特币网络中的一个节点:)

节点可以相互通信,比特币有一种机制,允许一个节点向所有其他节点发送消息。这种行为被称为“广播”。

2.1.区块链——一本公开的账本

让我们回到银行的例子。银行最基本的功能就是维持一个账本,只需要如实记录每一笔交易。比如,X月X日,王小明给张大毛转账30元;Y月Y日,Y月Y日,张大毛转了12元给李小豆,以此类推。根据这个账本,我们可以查到一个人的所有交易记录,这样就可以计算出这个人的账户此刻的余额。比如李小豆从建立银行账户开始,累计转账交易500元,累计转账交易300元,那么就可以算出此时李小豆的账户余额一定是200元。

维护这个账簿,作为唯一的维护者(只有银行有权查看和修改),银行作为交易中心的职责就完成了。

比特币也有账本,但和银行不同的是,这个账本是公开的,任何人都可以查看和审核。

这本账簿叫做“区块链”。你可以把区块链想象成一本小册子。小册子的每一页都写满了交易信息,并且不断地添加新的页面。

2.2钱包-由一对公钥和私钥组成的账户。

上面一节解释了比特币的账本是什么。本节将解释本账本中资金的归属,即比特币的账户体系。

比特币中的账户和银行账户有本质区别。

在银行账户下,银行记录了账户所有人的身份信息(回想一下您在银行开户时提交的信息:照片、身份证、电话、家庭住址.),所以只要你能向银行证明你的身份,你也会获得你名下房产的所有权。在这个模型中,银行扮演了一个全知全能的神的角色:他知道真实人的财富信息。我们别无选择,只能祈祷上帝不要泄露我们的信息,也不要用它来做坏事。

在比特币的世界里,不存在银行这样的机构。不会强迫人暴露身份来换取资金的安全。比特币的账户只是由两串数字组成,分别叫做“公钥”和“私钥”,除此之外别无其他。

这两个数字的数学特性——一个用私钥加密的数据只能用公钥解密,即所谓的非对称加密——使它们能够完美地实现一个账户(比特币世界中称为钱包)所需的功能。

我们用公钥作为账户地址——在比特币世界里也叫钱包地址——类似于银行系统里的账号,也就是你告诉别人“请打我账户300元”时需要告诉别人的那串数字。对于银行是“招商银行6214850200251100”,对于比特币是“1 hyg 1 cvfzznjsjgu 9h 98 gf 6 zecx 4 hx 812y”。

私钥是证明钱包所有权的唯一证书。您可以通过证明您是钱包的私钥持有者来获得钱包的所有权。注意,和银行账户的密码不同,如果密码丢失,可以通过验证身份的方式找回,但是一旦丢失了钥匙,这个钱包里的钱就再也找不回来了。

由于公钥和私钥具有非对称加密的奇妙特性,钱包的主人不需要出示私钥来证明他持有它。他只需要出示一段用私钥加密的文本,验证者用公钥(即钱包地址)解锁这段文本就可以证明。

那么如何生成一对这样的数字呢?

相比银行开户的繁琐手续,你唯一需要的就是一个实现这个功能的数学软件。

谢谢你的数学。

2.3难度要求高的整块账本页面

如前所述,区块链是一个账簿,块是该账簿中一个固定大小的页面。(比特币规定块大小不能超过1M,而一个交易的大小是250字节左右,所以一个块平均可以写4000笔左右的交易。)

区块链是公开的,每个人都可以在区块链下载、检查和查看交易信息。同时,每个人都可以向区块链添加块,但我们需要一种机制来防止坏人通过提交大量块来拖累整个网络。这个机制的核心就是我们要让积木的建造成本很高,成本大到不可能在短时间内建造大量的积木。

比特币要求新的区块必须使区块链具有特定特征的哈希值,才能被允许加入。哈希值是一个数学运算(感谢数学!),你可以简单理解为数据的汇总。不同的数据有不同的哈希值。即使两个数据只差一个字节,它们对应的哈希值也会完全不同。

比特币通过“要求区块链的哈希值具有某些特征”来控制积木的难度。这个特性实际上要求哈希值的前几个数字为0。比如目前比特币要求哈希值的前四位必须为0。我们对当前的区块链使用P,对当前构造的块使用B,因此在这个块B可以被允许加入区块链之前,P+B的散列值的前四位必须是0。这里需要注意三点:1。构建这样一个区块没有捷径可走。你要做大量的计算,一遍又一遍的往B里放随机数,直到P+B的哈希值符合要求。2.哈希值为0之前的位数越多,构造这个块的难度就越大。

好了,现在我们有了控制积木构造难度的工具,那么比特币用什么样的规则来控制难度呢?

规定比特币区块链保持平均每两周增加2016块的速度(即平均每10分钟增加一块)。也就是说,每增加2016块,系统都会计算出这2016块产生的时间。如果少于两周,将增加接下来的2016块的难度(例如,前三个哈希值必须是0到前四个0),如果长于两周,将降低难度(例如,从要求四个0到三个0),这样长期来看,区块链将以平均每10分钟一个的速度增加。

因此,也可以推断,区块链的难度要求与整个网络构建块的计算能力成正相关。也就是说,如果参赛积木的计算能力提高,难度要求就会提高,反之就会降低,这样区块链就可以以固定的速度提高。

如上所述,让积木变得困难是为了防止被坏人攻击。同时还具有防止坏人把一笔钱花两次的功能(即所谓的双花问题)。我们来看比特币的以下应用场景:

小张想用比特币在网上向小李购买一件商品,

1)小李用数学软件生成了一个比特币钱包,并将钱包地址(公钥)告诉了小张。

2)小张选择了自己的一个余额充足的钱包,用这个钱包的私钥签了一个交易(交易给小李的钱包地址发了一些比特币),然后把交易广播到全网。

3)网络中的一些节点将事务接收到当前正在构建的块中。第一个成功构建合法块的节点向全网广播该块,得到全网认可并加入区块链。

4)小李发现区块链中已经有一个区块包含指向他钱包地址的交易,交易金额正确。小李立即将货物交付给小张。

5)当小张发现小李已经发货后,他开始重组一笔交易,试图把刚刚发给小李的钱发到自己的另一个钱包里。这个时候他就不能广播交易了,因为网络中的其他节点会发现交易是非法的(花了一笔已经花完的钱),直接拒绝。小李灿只是自己构造了一个包含交易的块,并试图让网络中的其他节点相信他的节点是合法的,而刚才那个(包括发给小李的块)是非法的,从而实现了他两次花一笔钱的目的。

比特币规定,当区块链分叉(即出现两个或两个以上相互排斥的合法区块)时,应该遵循最长的一个。那就是说小张要实现他的双花目标了。他必须在小李的区块产生后立即构造两个区块,以说服其他节点跟随自己的链。为了实现这个目标,他必须在当前时间内拥有(或几乎拥有)全网51%的计算能力,才能在所有其他节点之前构建两个区块。

2.4矿工——通过挖矿争夺记账权的区块链维护者。

正如我们在前一节提到的,区块链的困难实际上是保护区块链。难度要求越高,区块链就越不会被坏人攻击。换句话说,整个网络块的计算能力保证了区块链的安全。全网计算能力越高,坏人就越难得到全网51%的计算能力,所以更不容易被攻击。

那么我们如何激励节点贡献自己的cpu和功率来提高整个网络的计算能力呢?答案是街区奖励。

比特币规定,成功构建合法区块的节点将获得一部分比特币作为奖励。这部分比特币是系统生成的。类似于淘金行业的挖矿,通过努力增加流通中的黄金(比特币)总量。所以构造一个区块的过程称为“挖矿”,试图通过挖矿获得区块奖励的节点称为“挖矿者”。

采矿的重要性:

1)它鼓励节点贡献它们的计算能力来保护网络。

2)实现了公平的比特币发行方式,因为没有中央发行机构。

除了大宗交易奖励,交易员还可以通过支付额外的交易费,鼓励矿商将自己的交易纳入大宗交易。这样,当块奖励趋于零时(比特币总数为2100万,意味着后面的块奖励会更少),因为交易费的存在,矿工会继续维持整个网络。值得注意的是,这里的交易费和银行转账费是不一样的。银行转账手续费是银行自上而下规定的。比特币的交易费是用户自由设定的自下而上竞争的结果(如果当前交易量大,你给的交易费太低,可能不会被挖矿者收取。)

即当一个矿工成功挖到一个区块,他将获得1)区块奖励和2)区块内所有交易的交易费。

2.5总结

比特币的核心是一个公共账本——区块链。每个人都可以在这个账本上查看交易信息。真实世界的任何个人信息都不会记录在这个账本里。比特币保护用户隐私。

通过非对称加密,用户可以在不出示密钥的情况下证明自己是密钥持有者。因此,它提供了一种安全的方式来发起交易,而不依赖于任何第三方(与银行相比,你必须信任它不会泄露你的帐户密码)。

因为比特币是开放的,意味着任何人都可以攻击比特币网络。通过控制块的难度,比特币网络可以免疫大多数攻击,除非攻击者获得整个网络近51%的计算能力。矿工是比特币网络的保护者。比特币通过块奖励和交易费鼓励他们贡献自己的cpu,形成了一个巨大的计算能力壁垒,使得任何组织或个人都无法发动51%的计算能力攻击。

4.结束语

2020年1月3日。九年前的这一天,第一块比特币向全世界宣布诞生。在这个创作区块,中本聪写下了意味深长的一句话,是当天《泰晤士报》的头版头条:

2009年1月3日,英国财政大臣准备第二次救助该银行。

当年美国的次贷危机。9年过去了,很多人已经忘记了全球金融危机的起因,同时对比特币所描绘的自由愿景不屑一顾。但我相信,人们认为这样的自由不重要,因为他们从来没有过这样的自由。

九年过去了,比特币完成了很多事情,还有更多事情要做。正如丘吉尔曾经说过的,

这不是结束,甚至不是结束的开始,但这是开始的结束。

#比特币[超级对话] # #欧亿OKEx##数字货币#

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作者: 玩玩此款

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