说到比特币，我真的

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注：本文与股票无关。 它简单介绍了比特币的原理。 投资有风险，入市需谨慎

关键词：比特币，去中心化，挖矿，区块链，双花，最长链原则，工作量证明

先给大家讲讲比特币的历史吧。

2008年全球金融危机爆发，同年11月1日，自称中本聪的人士在P2P基金会网站上发表比特币白皮书《比特币：一种点对点电子现金系统》，称他对电子货币新理念——比特币的看法问世了。 2009 年 1 月 3 日，比特币创世区块诞生。

你平时不是都在自己的小本子上记录自己每天的收入和支出吗，我们叫记账本。 我们平时消费的时候，银行也会为我们记录这笔交易记录和银行卡里的余额。 那么我们就通过银行卡中的数字来评估我们拥有的财富。 所以我们有多少财富，是由银行的记账决定的。

中本聪在2008年提出，我们不需要一个中心化的记账系统，我们不需要一个人或者一个组织作为中心来帮助我们记账。 我们可以去中心化，每个人的账本都是透明的。 在公开场合，这被称为去中心化电子簿记系统。 让我们用一个例子来描述它。

1、那你说的区块链到底是什么，我不是很懂？

我们来分析一下上图比特币总数为什么是固定的，A，B，C，D，四个小伙伴进行交易，首先A支付给B 5个比特币，然后他需要将这个交易信息发送给每个小伙伴，类似B与C，C和D的交易D也要转发给各位小伙伴。 用户会将这些交易信息记录下来，打包成块，我们称之为区块，（区块大小约为1M，约4000条交易记录），当区块满时，我们将这个区块与之前的交易记录连接起来，形成一条链，过了一会儿，我们连接了它后面的新块。 我们称这条链为区块链，如下图所示。

好了，我们大概明白什么是区块链了。

2. 好吧，我知道区块链是什么，但是为什么那些用户记录交易信息？

记账奖励：每个用户都可以记账。 如果用户执行一个帐户，他将获得一些手续费的奖励。 比如A和B交易了10个比特币，A备案需要多付一点钱。 人们。 其实在现实生活中，我们在使用银行卡的时候也是有手续费的，这里的手续费是给银行的。

打包（将交易记录打包成块）奖励：打包者只能有一个，完成打包者可以获得打包奖励。

3.哦，原来如此，打包一次能获得多少奖励？

2008年首次提出该制度时，奖励方案如下

每十分钟制作一袋。 一开始，每个袋子都会奖励50个比特币。 四年后，每个袋子将奖励 25 个比特币。 四年后，奖励将是 12.5 个比特币。 比特币等等。

4.哇，这么多，全世界有多少比特币？

一包奖励50比特币，每小时6包，一天24小时，一年365天，每四年减半，计算公式如下

总数约为 2100 万个比特币。

5、因为我们有手续费和打包费的奖励机制，大家都抢着打包，但是打包员只能一个，那我们让谁打包呢？

中本聪提出了一种工作量证明方法。 说白了，想要打包的用户要做一道高难度的数学题。 谁先解决谁就获得打包权。 打包者是可以得到奖励的，但是这个题目很特殊，就是我们谁也不能动脑筋去做，只能一个一个的试算，直到你试到这个数，那么你就会得到除了奖励，这个过程就是我们常说的挖矿。

6、你说的挖矿原理是什么，我搞不懂？

刚才我们说了挖矿的原理其实就是让我们做一道数学题，谁先解决谁算数。 这个问题与智商无关。 我们需要一个一个地尝试，这取决于我们 CPU 的速度。 那么具体原理是什么呢？

这里可以选择性阅读，不感兴趣可以跳到第8题

在介绍原理之前，我们先了解一下哈希函数。 大家可以看我之前的文章《》，里面对散列函数做了简单的介绍。 我们再来看看数字摘要。

数字摘要是利用单向哈希函数将需要加密的明文“消化”成一串固定长度的密文。 这串密文也称为数字指纹。 结果总是不同的，但同一个明文的摘要一定是相同的。

通俗地说，我们使用哈希函数计算一个字符串，得到一个固定长度的密文。 可能完全不同，相同的字符串将导致相同的密文。 通过明文得到密文很容易，我们可以通过特定的哈希函数来做到，但是反之则极其困难。

下面我们简单描述一下著名的哈希函数SHA256生成摘要的过程

生成摘要的过程我们已经了解了，那么挖掘的具体原理是什么呢？

刚才我们说了，区块链其实就是很多交易信息。 事实上，我们的区块不仅包含交易信息，还包含区块头。 目前很多人记录系统的交易信息，然后想把自己记录的交易信息打包成区块，接入区块链，获取打包费。 这么多人想打包，但只有一个人能拿到打包权，那么要拿到打包权要解决什么样的数学问题呢？

刚才我们描述了生成密文的过程，那么我们的明文，也就是输入的字符串，这里主要由什么组成呢？

字符串：上一个区块头+账单信息+时间+随机数

主要由以上信息、上一个区块的头部、你记录的账单信息、时间戳、随机数组成。 那么我们可以看到对于所有用户来说，只有前面块的header是固定的。 计费信息不是固定的，因为每个人的记录顺序不同。 每个人开始的时间不同，所以时间也不固定。 ，随机数是不固定的，那么既然我们的输入是不固定的，那我们应该怎么回答这个问题，怎么保证公平性呢？主要通过以下几种方法

刚才我们也说过，经过SHA256加密后，会得到一个256位的二进制数。

获取包装权的问题就是让我们对字符串进行两次SHA256运算后得到一个hash值。 哈希值要求前n位为0，也就是说谁先计算出前n位为0的哈希值，谁就可以得到包装权。

因为每个人的输入都是不固定的，但是对于一个人来说，他开始计算的时间是固定的，head也是固定的，他记录的内容也是固定的，所以他只能通过调整随机数来修改最终的值. hash值只能逐个测试，但是如果字符爆了，你尝试的第一个数可能会得到符合要求的hash值，但总的来说还是算力的问题。

7、哈希值的前n位为0，这个n的依据是什么？

n越大，计算越难，因为我们无法逆向计算，只能一个一个地尝试，每一位出现0或1的概率是1/2，然后我们得到hash值其前n位为0的概率是1/2的n次方。

当时中本聪在设计时，为了保证每十分钟出一个块，他会适当调整n，比特币系统会在每2016个区块后自动调整难度目标。 如果上一个难度目标调整周期（即前2016个区块）的平均出块时间大于10分钟，则说明挖矿难度高，需要降低挖矿难度； 否则，在上一次难度目标调整周期中，平均出块时间小于10分钟，则说明挖矿难度低，需要提高挖矿难度。 难度目标上下调整均有4次限制。

所以这个n是根据挖矿难度（算力），也就是我们矿机的算力和矿机数量来调整的。

8. 哦，我明白了，如果有人冒充我们偷偷花我们的比特币怎么办！

好问题

说到防伪，我们先说身份认证。 身份认证又称“验证”、“认证”。 是指通过一定的手段确认用户的身份。 指纹、人脸、签名等都是传统的认证方式。 另外，再说说比特币系统的电子签名。

比特币用户在注册的时候会生成一个随机数，通过这个随机数会生成一串私钥，这个私钥可以生成一串公钥和一个地址，私钥和公钥是对应的，私钥这是保密的。 当其他人与您交易时，您只需发送您的地址即可。 如果你和别人交易，你需​​要把你的公钥和地址一起发送。流程图如下

当我们传输记录时，我们用私钥加密它们，然后用公钥解密它们。 加密和解密的密钥不同，所以我们称之为非对称加密。

具体交易过程如下，例子A支付5个比特币给B

我们其他用户都收到了这条支付信息，那么其他用户怎么判断这条信息是不是A发的呢？ 不是有人冒充A发帖吗？具体过程如下

与其他用户对比，如果一致，就认定该消息是A发的，如果不一致，就认为是别人造假的，所有用户都会拒绝这条消息。 这里你可能不明白。 您已发送公钥和私钥来解密它。 刚才我们说了公钥是公开的，但是公钥是通过私钥加密得到的。 私钥是私密且唯一的。 只有用户 A 知道他的私钥。

9. 哇，太神奇了，我明白了，如果我只有 5 个比特币，同时支付给两个人，每人五个，那我就赚到了。

太棒了，你能想到这个，但是你想多了。

比如A只有5个比特币，他同时发送了两条消息，分别是5个比特币给B，5个比特币给C，但是他总共只有5个比特币，这显然是不可能的，我们称之为double pay .

那么我们该如何解决呢？

余额检查

追溯

用户收到这条消息后，会先从区块链中查询A的交易记录，判断A的余额是否大于交易金额。 如果它更大，他会接受它，否则他会拒绝它。

解决双重支出

首先，让我们了解什么是双重付款。 比如元记酒家963店，因为店长管理不善，要卖掉了。 卖的时候，店长把房子同时卖给了两个人，但只卖了一套房子，那就是双付。

双重付款

如何解决比特币系统中的双重支付问题？ 我们的用户A只有5个比特币，但是​​他几乎同时发布了两个广播。 这时候有些用户会先收到第一次广播，然后回溯发现A只有5个比特币，就会拒绝第二次广播。 同理，先接收到第二个广播的用户也会这样做。 好比形成两个阵营，然后两个阵营的用户回答问题，然后拿到打包权，他们会把自己的包裹发到区块链上，那么他收到的消息就会被整个系统识别。 另一个将被丢弃。

比如用户D先收到第二个广播，A支付给C，然后用户D获得包裹权，然后D将包裹上链，然后其他用户放弃自己的包裹，都同意什么D记录的交易信息。 所以此时C收到5个比特币，B没有收到任何收益。 因此，当我们收到别人的交易消息时，不能认为当时已经收到了。 我们必须等待新的区块形成并在主链上记录消息。

10、如果有人偷偷篡改交易信息，那他不就成了拥有比特币最多的人吗？

你想的真全面，你真了不起

我们考虑这样一种情况，A给了B五个比特币，但是​​他想删除这条记录，伪造记录。 有这种可能吗？

说之前，先介绍一下比特币系统遵循的最长链原则。 什么是最长链原理？

最长的链

比如上图，我们链上同时收到了两个block，那么就会有两组人，他们会以第一个收到的block为准，然后这两组人继续来计算一下，当某个组中的某个人获得了打包权后，新的区块就会连接到他收到的区块上。 那么此时他的链就是整个系统中最长的链，就会被大家认可，另外一拨人也会来到这条最长的链上。 包装在链条下方继续进行。 先前的分支将被丢弃。 如果某个人不想转移阵容，坚持坚持比较短的链条，那也没关系。 只要你能单打独斗，让你的链条最长，大家都会认可你。 链。

那么让我们来谈谈如何防止篡改

此时A想修改红色区块中的交易记录比特币总数为什么是固定的，那么A需要重新计算重新打包创建一条支链，但是大家不会认出你的支链，因为这条支链不是最长的，所以不会承认你造假的信息，如果你还要继续倒数，当你自己创建的支链长度大于全世界所有人的打包链长度时，那么恭喜你，你伪造成功了，大家都认可了你的信息被篡改了，理论上是可以被篡改的，但是你改了之后不会被所有人认可，除非你的计算能力超过世界上所有其他人。 试想一下，一个拥有世界上一半以上计算能力的人，会做这么无聊的事情？

既然我都明白了，那就去买两个吧！

看看现在多少钱，我们买不起。

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