【区块链】说说比特币背后的技术机制

一，不得不提中本聪

2008 年 10 月，中本聪发表论文《比特币：一种点对点电子现金系统》。

截至 2017 年 5 月，中本聪拥有约 100 万个比特币。截至 2017 年 12 月，估计价值为 150 亿美元。

二、比特币论文

比特币：点对点电子现金系统。

纯电子现金的点对点版本将允许在线支付直接从一方发送到另一方，而无需通过金融机构。数字签名提供了部分解决方案，但如果仍然需要受信任的第三方来防止双重支出，那么主要优势就会消失。我们提出了一种使用点对点网络来解决花卉问题的方法。网络通过将交易散列到一个持续的基于散列的工作证明链中来为交易添加时间戳，形成不重做工作证明就无法更改的记录。

三、比特币加密机制

一些现有的加密机制：

公钥和私钥的多重加密。

以及双重 SHA-256 加密。

签名和验证

四、比特币转账明细

我们将电子令牌定义为数字签名链。每个所有者将硬币转移到下一个所有者的公钥，并通过对前一个交易的哈希和下一个所有者的公钥进行数字签名将其添加到硬币的末尾。收款人可以通过验证签名来验证所有链的所有权。这就形成了一个可以追溯到起点的转移记录链。

五、不得不解决的双花问题

问题是收款人无法验证其中一个所有者不在另一个地方二次消费硬币。

一种常见的解决方案是引入一个受信任的中央机构或矿工来检查每笔交易是否存在双重支出。

六、时间记录器：时间戳服务器

我们结合了散列技术，时间戳服务器通过散列要加时间戳的项目块并广泛发布散列来工作。时间戳证明数据当时必须存在，显然是为了进入哈希。

每个时间戳都在其哈希中包含前一个时间戳，形成一个链，其中每个额外的时间戳都会加强它之前的时间戳。这形成了一个时间戳链。

七、比特币的共识机制：PoW

比特币使用共识机制PoW。

关于共识机制的详细解释，请参考这篇文章《【区块链】共识算法（POW、POS、DPOS、PBFT）介绍与经验》

事实上，这是一种可信的多数派决策机制。

工作量证明基本上是每次投票一个 CPU。大多数决策由最长的证明链表示，链越长，工作量证明最大。如果大部分 CPU 能力由诚实节点控制，那么诚实链将增长最快，超过任何竞争链。要修改过去的区块，攻击者必须重做该区块的工作量证明和所有后续区块，然后赶上并超越诚实节点的工作。

八、区块链网络和逻辑节点是如何工作的

主要的方式是：节点始终认为最长的链是正确的，并且会继续努力扩展它。如果两个节点同时广播下一个区块的不同版本，一些节点可能会先收到一个或另一个。

在这种情况下，他们将处理他们收到的第一个分支，但保存另一个分支以防它变得更长。

当找到下一个工作量证明并且分支变长时，分支停止；在另一个分支上工作的节点被切换到更长的节点。

以下是网络传播执行逻辑

1）新交易被广播到所有节点。

2）每个节点将新交易收集到一个块中。

4）当节点找到作业的答案时，它将块广播到所有节点。

5）只有当节点中的所有事务都有效且尚未使用时，节点才会接受节点。

6）节点通过创建链中的下一个块来表达它们对块的接受，使用接受块的哈希作为前一个哈希。

九、如何激励矿工挖矿来维护整个区块链网络？

按照惯例，区块中的第一笔交易是一项特殊交易，该交易始于区块的创建者拥有部分代币奖励。从 2008 年开始，第一次奖励是 50，到目前为止已经经历了两次减半。目前 12.5 个比特币。这增加了节点支持网络的动力，并提供了一种最初将硬币分配到流通中的方法，因为没有中央机构来发行它们。不断增加一定数量的新币类似于金矿工花费资源将黄金添加到流通中。在我们的例子中，这是消耗 CPU 时间和功率的。

十、极客常说的SPV究竟是什么？还有扭曲的默克尔树

用户只需要保留一份最长工作时间验证链的区块头，通过查询网络节点就可以得到这条链，直到确定自己拥有最长工作时间链。他无法自己检查交易，但通过将其链接到链中的某处，他可以看到网络节点已接受交易比特币工作机制，并在进一步确认网络已接受后添加区块。

主要结构如下：

简而言之，SPV或Merkle树的机制和结构保证了网络传播，此时节点决定寻找最长的链，维护整个区块链的共识。 （看起来还是很混乱？）

十一，隐私？

传统银行业务模式通过限制信息访问以及相关方和受信任的第三方来实现一定程度的隐私。比特币网络中所有交易的信息特性开源，实现信息可追溯，但仍可通过加密特性和公钥匿名性维护隐私。

这里对加密货币的加密保证了交易主体的隐私。但交易行为不能隐藏比特币工作机制，全网必须公开透明。

十二、所谓的比特币困境

随着采矿作业的复杂性增加 - 即使是大型比特币采矿场，采矿利润也可能下降或变为负数。

在新的更快的挖矿硬件问世之前，您几乎无法还清现有的挖矿硬件。

一旦比特币价格停止上涨或下跌，再加上复杂性的增加，将促使矿工转而使用不同的代币进行开采或停止运营。随着矿工离开网络，网络的安全性逐渐降低，51% 攻击的可能性变得更大。

或者不断增加的交易成本使比特币不适合小额支付。

十三、一些图表

最新比特币挖矿难度（难度递增）

比特币市值图（投资有风险，波动性超过股市）