一篇了解比特币和区块链背后原理的文章

【新年福利】：为了感谢朋友们的关注和支持，辣妈决定送上一份新年礼物，从本文开始到除夕（2月15日）区块链比特币原理，所有由辣妈发布的文章妈妈在此期间，截至除夕，每条留言点赞最多的朋友，辣妈除夕送88元微信现金红包。同一个朋友多次获得第一只算一次。赶快邀请喜欢你的亲朋好友一起过个热闹的春节吧！

前段时间，妈咪发了一篇文章，需要回复关键词“区块链”才能查看。结果妈咪在公众号后台看到很多朋友把关键词写成“区块链”，想必大家还不太明白“区块链”这个关键词的含义。

说实话，为了理解这个概念，辣妈看了很多文章，发现大部分都不靠谱，一头雾水。直到辣妈深入采访了一位真正的区块链技术专家，她才意识到，大部分文章的作者可能从未读过中本聪最早的比特币论文。羊毛布。

于是，看到贾某回复的“区块链”，辣妈忍不住了，决定再写一篇文章给大家讲一下比特币和区块链背后的原理。

简单来说，区块链是比特币使用的一种底层数据存储技术。比特币不仅是一个技术系统，还是一个协作系统。如果你能花时间阅读这篇文章，了解比特币背后的精妙设计，或许你对未来世界充满憧憬，投资也将受益。

让我们从关键字开始。或许你在其他文章中看过“数字货币”、“去中心化”、“匿名”、“挖矿”、“工作量证明”等词，那么这些关键词是什么呢？这是什么意思？

让我们首先考虑一些最关键的问题。如果我们现在使用的货币真的变成了电脑里的一串数字，我们最需要解决的问题是什么？辣妈想，至少应该有以下几点：

如何证明数字货币的所有权？如何确保某人拥有的数字货币不被伪造和篡改？如何保证数字货币不会滥杀滥伤导致通货膨胀？如何理解比特币的价值？

让我们从第一个问题开始。本质上，所有权证明是您拥有一个非常独特的证明，证明您拥有某物并且它被所有人认可。比如现实生活中的房产证证明你对房子的所有权；您在ATM取款时输入的密码证明您有权操作该账户。这些都是社会可以接受的。

数字货币之所以被称为数字货币，是因为像比特币这样的东西是无形无形的，它的核心，归根结底是一串数字。那么我们如何证明一串数字的所有权呢？这里用到了现代密码学的一项非常重要的发明：非对称加密技术。

非对称加密的细节很复杂。简而言之，使用这种技术，可以生成两个用于配对的数字，一个称为公钥（yào），另一个称为私钥（yào），这两个数字一一对应。从私钥可以很容易地计算出对应的公钥，但是逆向计算非常困难，几乎不可能。您的私钥是您必须妥善保管的信息，而公钥是要向所有人公开的。这对数据的奇妙之处在于，用公钥加密的信息只能用对应的私钥解密，反之亦然。

由于这种独特的性质，我们可以实现如下操作：如果有人想给我发私人信息区块链比特币原理，他只需要用我的公钥加密信息，然后传输，只有我可以解密（因为只有我有对应的私钥），不用担心中途被拦截；如果我想证明某条信息是我发的，我只需要用我的私钥加密信息，别人用我的公钥解密后，就可以确认信息确实是我发的。用个人私钥加密信息是“电子签名”技术的基础。

感觉有点像一把锁和一把钥匙的关系，不同的是这里的公钥和私钥都可能变成一把锁或者一把钥匙，一个是锁的时候另一个就是一把键。

在比特币的世界中，系统使用这种技术来确认数字货币的所有权。一个比特币账户，称为“地址”，是一个公钥（经过一些数学变换），而每个人只要有私钥，就可以控制“地址”上的比特币余额，也就是说拥有存储在这个区块上的数字（数字货币）的所有权。

所以，虽然比特币是看不见摸不着的，但是“比特币=一串数字”，它的信息是可以存储在一个区块中的，只要我们掌握了私钥，我们就拥有了对应的比特所有权硬币。

那么第二个问题来了，比特币是一个没有中心组织的系统，如何防止系统内有人作恶、伪造、篡改自己或他人账户的余额？

集中式系统依靠中央分类帐进行记录。比如你的钱存入银行，通过银行转给别人，都记录在银行的账本上。你的100元存入银行。对银行来说，是一个账户，A账户的余额是100元；如果你给别人转账50元，对于银行来说，A减50元，B增加50元。在极端情况下，如果银行的IT系统遭到黑客攻击或者银行员工手脚不善，导致数据丢失或被篡改，那么你的银行卡余额就会消失或发生变化。这是中心化系统的特点。 当然，现实中银行会实施一定的防攻击设置，对银行员工进行双密码核对（需要多人协同操作业务数据），业务数据也会为容灾做好准备。这种风险非常小。

在比特币的去中心化系统中，每个参与者都将保留一份相同的账本。这个账本就像一系列由链条连接的盒子。每个盒子的大小都是固定的。该框包含有关过去 10 分钟内网络中发生的交易的信息。每个盒子称为一个块。这就是为什么这个账本被称为区块链的原因。

如何让每个人的账本一致？这很容易实现。人们在使用迅雷等P2P软件下载文件时，也使用了类似的技术，只要大家同步更新账本即可。如果其中一个人想要篡改数据，而他在区块中写入的信息与其他人写入的内容不同，则会被认为是非法的，不会被区块链中的其他节点接受，无法同步到账本。

因此，对于一个去中心化的系统，系统数据的防篡改和防攻击能力大大提高。至少51%的系统参与者必须发起修改，才能达到篡改这个账号的目的，难度很大。

那么，区块链技术是如何让大家判断某个账本是合法的还是非法的（可篡改）？ 比特币网络引入了一种称为“工作量证明”的机制。

简单地说，在比特币网络中，有很多节点，称为“矿工”，他们是24*7，不间断地做某种数学计算（即挖矿），谁先出来（即证明他已经完成了特定数量的工作），他有权将网络上刚刚发生的一些交易写入下一个区块（账本）。这句话很烧脑。说明挖矿是解决一个哈希函数（Hash）的数学问题。这个数学问题是：

找到一个随机数，使得以下不等式成立，

哈希（本区块中的数据，一个随机数）<某个值

能够解决数学问题并获得这个随机数的矿工将有机会获得系统固定数量的奖励，目前为 12.5 个比特币。

为什么不得到它，但有机会？因为比特币系统现在每十分钟可以产生 12.5 个比特币，而在这 10 分钟内解决数学问题的人就有机会获得这 12.5 个比特币。比特币，但实际上只有其中一个可以得到那 12.5 个比特币。

那么，谁将获得 12.5 个比特币？比特币网络对这个问题采取“观望”的方式。假设两个人同时解一道数学题，那么你们两个积木会先被收集，之后大家继续处理，但只有一个。链条上有一个叉子。

这是什么意思？在解决数学问题的过程中，每一个数学问题下一次计算的变量都依赖于上一次计算的结果，即每一个“hash（block中的数据，一个随机数）<某个值”问题中的变量都是从前人的计算结果推导出来的，所以其他旷工要按照前人的计算结果来计算。

现在有两个人的变量传到网络上，一波人根据A的计算结果开始计算一题，另一波人根据B的计算结果开始计算另一题，这两个表盘是叉子。比特币网络认为最长的链是“合法的”，一旦一条链长于另一条，较短的链就被丢弃。

由于数据传输速度和下一个缺席者的算力等多种因素的影响，这两个结果后面的链长很快就会不一样，跟不上最终的短链一个被遗弃了。

所以在比特币交易过程中，参与者通常需要“6 次确认”才能识别交易的合法性。 6 次确认实际上是某个区块之后的 6 个区块。一般认为，6条链连接后，就很难被抛弃了。

这就是比特币网络的运作方式。让我们专注于与您相关的几个问题：

除了上面提到的系统规则设置，按照中本聪的原设计，新比特币发行的速度逐渐降低，每四年一次。减半，目前每出块（10分钟）产生12.5个比特币，下一阶段每出块产出将下降到12.5/2 = 6.25.

所以，2140年之后，全网比特币总量将达到2100万的设计上限，再也不会增加。这将从根本上避免因比特币发行过多而导致的通货膨胀问题。这就是上面“第三个问题”的答案。但是，如果比特币真的用在经济生活中，就会带来通货紧缩。辣妈最早的文章讲过这个问题，公众号回复“想看”看看。

那么第四个问题，也是最关键的问题，就是如何理解比特币的价值？辣妈看到很多人说比特币只是一串数字，没有价值；或者比特币挖矿是对电力和资源的浪费；或者说比特币对法币的价格波动很大，不能作为货币使用。

让我们从思考一个问题开始：什么是价值？如果说东西是稀有珍贵的，显然很多东西是稀有而毫无价值的；如果说价值是“不分青红皂白的人类劳动的浓缩”，那么显然有很多果实是花费了很多无意义的劳动而没有半毛钱的价值。辣妈觉得价值本质上来自于人们的共识。

以钻石为例。本质上，钻石只是一堆碳原子。地球上不应该有太多的碳原子。稀缺吗？现在技术可以制造人造钻石，成本比挖掘天然钻石要低得多。然后我们必须破坏环境。挖天然钻石有意义吗？回到钻石刚被发现的年代，第一个发现钻石的人可能只会觉得这颗石头很漂亮。如何定价？那个时候，钻石的价格不是也波动很大吗？

钻石之所以有价值，是因为“钻石恒久远，一粒永存”的观点已成为世界人民的共识。

所以，比特币是否有价值，取决于每个人能否在这个系统中达成信任共识。如果在未来的运行中，比特币系统能够维护参与者的信任，解决新出现的问题，比如依靠类似比特币的去中心化记账系统，更高效地解决现实生活中的资金转账、信息等问题。作为传输，那么这个系统是有价值的。

（区块链技术应用场景）

当然，在比特币运行不到十年的时间里，各种新的挑战。比如维持比特币系统运行的功耗（实际上是挖矿的功耗）已经是天文数字了；例如，由于设计缺陷，比特币网络目前每秒只能处理几笔交易，完全无法满足当前的实际需求。 再比如，“51%攻击”（可能导致比特币信任崩溃的最大风险）从目前来看并非完全不可能；就连神秘的比特币创始人中本聪也是一个很大的不确定因素，他也持有比特币，拥有巨大的市值。

但是随着以比特币为源应用的区块链技术的不断发展，目前的区块链2.0技术被提及的越来越多，未来很有可能得到推广应用到真实的金融场景，比如刚才提到的资金流转和信息流转。每一项新技术的出现都会首先受到质疑，同时也会伴随着问题。随着技术的逐渐发展和进步，它的价值才能逐渐体现出来。我们可以密切关注区块链技术的发展方向。这就是辣妈写这篇文章的原因。