【原创】区块链与比特币

区块链和比特币

据朋友圈统计，2018年深圳最赚钱的三个行业分别是：区块链、房地产和股权投资。 区块链一跃成为深圳房地产行业的风口浪尖，成为第一个吸金行业。 有点出乎所有人的意料。 不得不感叹这个时代对新技术的接受是多么的强大和迅速。

说到区块链，大家或多或少都会联想到比特币。 今年5月，“永恒之蓝”勒索病毒席卷全球，而黑客索要的赎金正是比特币，比特币再次被推上了风口浪尖。

比特币起源于2008年一位名叫“中本聪”的学者在密码学邮件组发表的一篇论文《比特币：一种点对点的电子现金支付系统》。2009年1月3日，“中本聪”写下了第一个区块在比特币系统中，也就是创世块。 该区块属于“中本聪”，永久保存。 比特币从一文不值到炙手可热不可双花是比特币的特征吗，让我们通过一个故事来感受一下，2010年5月22日，美国佛罗里达州的一名程序员，比特币的玩家，在社交网络上发帖，想用自己的钱包兑换10000个比特币递给五十美元现金，但没有人回应。 后来，有人提出用二十五美元的披萨券换他。 程序员爽快地答应了，程序员用了两张披萨的优惠券，非常满意。 按照现在的市值，一个比特币可以兑换3万人民币，当时卖的两个披萨就达到了3亿人民币，因此被称为世界上最贵的披萨。 5月22日也成为了比特币从业者的“披萨日”。 估计那个时候程序员肠子都后悔了。

区块链和比特币是什么关系？ 它们等价吗？

答案是否定的，区块链是比特币的底层技术，比特币是迄今为止最成功的区块链应用场景。 如果我们了解比特币是如何工作的，我们可能就知道区块链是如何工作的。

比特币是一种虚拟网络数字货币，是一串数字代码。 2008年，美国爆发“次贷危机”。 美联储大量印钞淹没银行，造成严重的通货膨胀，深刻动摇了公众对传统法定纸币的信任。 因此，有人问有没有一种总量可控、天然抗通胀、不需要中央机构发行、完全公开透明的货币？

比特币是为这种开源理念定制的货币。 “中本聪”一共为比特币系统设定了2100万个比特币，平均每10分钟产生50个新比特币，每4年就会减少一半。 预计到2140年所有的比特币都会产生，整个系统会按照预先设定的程序自动运行，不需要任何人为干预。

为了便于理解比特币的运行原理，我们先来熟悉几个行业术语。 比特币的从业者被称为“矿工”。 矿工的工作就是“挖矿”。 然而，他们没有使用铲子和灯在野外工作，而是使用计算机在室内解决复杂的数学问题。 每得到一个合格答案，比特币系统就会新产出一定数量的比特币作为奖励，平均每10分就会有人挖一个矿。 随着 70% 到 80% 的比特币被挖出，系统的计算难度不断增加。 个人用普通电脑挖比特币是完全不可能的。 市场上的矿工其实都是一些专业的网络公司。 一台拥有强大计算能力的特殊计算机“矿机”24小时不间断运行，试图破译问题并找出答案。

与传统货币不同，比特币是完全“去中心化”的，不依赖于央行等货币机构的发行。 任何节点的任何人都可以通过特定的 64 位操作获得它。 简单来说，比特币世界里的挖矿其实就是找64位数字。 系统被赋予一个散列函数的取值范围，需要找到一个输入值。 只有通过不断的计算，参与挖矿的人才能对验证交易信息进行处理，打包成块，计算出这个值。 只有尝试追加一个随机数，使哈希值低于目标值，计算成功，这个区块才被全网所有用户认可，这个区块的生产者才有权向这个区块添加交易block ，也就是给自己发50个比特币，比特币就凭空发出。

区块由两部分组成：区块头和区块体。 区块头表示父哈希值（前一个区块的编号）、区块头哈希值（本区块的编号）、时间戳、默克尔根（Merkle root）二树根）和随机数（NONCE），区块主体记录所有交易信息。 矿工要找的是随机数NONCE。 一旦有人找到这个随机数，他们就可以创建一个新块并将其广播到整个网络。 其他矿工收到信息后立即停止工作，确认新区块是否有效。 验证通过后，矿工同步更新信息，将这个新区块添加到系统中不可双花是比特币的特征吗，进入下一轮数学竞赛。

将区块体中的每笔交易信息转化为哈希值，将对应的哈希值两两组合生成子哈希，经过一轮又一轮的循环，最终得到一个默克尔树根（Merkle tree root） ，形成哈希树存储交易信息，可以大大节省数据存储空间，快速验证交易信息是否被篡改。

每个区块都打上了全网统一的时间戳，精确到秒。 上一个区块和下一个区块关联随机数，环环相扣，按时间顺序存储，形成数据链。 ，因此被形象地称为区块链。

区块链是以比特币为代表的数字加密货币体系的核心支撑技术。 作为比特币的底层技术，解决了比特币体系在数字加密货币领域长期面临的双重支付问题和拜占庭将军问题。 问题。

双重支付问题也称为“双花”，即利用货币的数字特性，使用“同一笔钱”两次或多次来完成支付。 在传统的金融货币体系中，现金（法币）由于是物理实体，自然可以避免双重支付，而其他数字形式的货币则需要有可信的第三方中央机构（如银行）做担保。 区块链技术的贡献是在没有第三方机构的情况下，通过分布式节点的验证和共识机制，解决了去中心化系统的双重支付问题，并在信息传递过程中同时完成价值转移。

为了达成共识，比特币网络采用“工作量证明”机制，即系统设定一道数学题，但可以验证，参与者同意第一个找出答案的人可以创造一个新的块，所以矿工们必须投入资源（计算机硬件、电力）并找到正确的散列方法来解决这个难题。 他们找到的每个区块都对应一定数量的比特币作为奖励。 谜题经过数学设计，确保任何人都没有快速的捷径。 所以当网络的其他人看到答案时，每个人都会相信答案来之不易。

拜占庭将军问题是分布式系统交互过程中的一个普遍问题，即在没有可信中心节点的情况下，分布式节点之间如何达成共识并建立互信。 区块链通过数字加密技术和分布式共识算法，实现了无需信任单个节点的去中心化可信系统的构建。

比特币系统的核心算法是非对称加密算法和哈希函数算法。

什么是非对称加密？ 举个例子：当A给B发送文件时，系统分别给A和B下发一对公钥和私钥，A把自己的公钥告诉B，B也把自己的公钥告诉A，A使用公钥对文件进行签名，私钥传输文件。 B收到后，用A的公钥验证签名，然后用自己的私钥打开文件。 非对称加密算法允许交易双方自行保管私钥，其他人无法获取私钥信息。 隐私性高，能有效防止信息被篡改。

什么是哈希函数？ 它是一个神奇的功能，就像一台神奇的机器，可以将任意长度的字符（数字和字母的组合）转换成固定长度的字符，并实行严格的“一夫一妻制”，输入相同的字符得到的结果必须相同，但是如果输入的字符稍有变化，输出的结果就会完全不同。 “中本聪”也进行了逆向思维。 通过设置输出结果的特性（比如前十位全为0），要求计算出输入的数字是多少？ 由于没有规律可循，平均要尝试1000多次才能找到一个符合要求的数，也就是上面说的随机数。

“中本聪”设定了一套公开透明的算法，引入了激励机制，并采用加密技术，实现了货币发行完全去中心化的理念。

根据我国工信部的定义，区块链是一种点对点网络（peer-to-peer network）环境，通过透明可信的规则，构建一个不可伪造、不可篡改、可追溯的区块链数据结构，实现和管理交易的处理模式。 也可以理解为通过去中介化的数据加密、时间戳、分布式共识和经济激励等手段，共同维护一个可靠数据库的技术方案。

区块链是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的一种新型应用模式。 金融、证券、物流、捐赠、审计、风控、数字认证等领域具有非常广阔的应用前景。