精通比特幣系列第一篇：前沿

當(dāng)下，要問最火爆的概念是什么，那么這個(gè)桂冠必定被”區(qū)塊鏈”摘得，自正月以來，“比特幣”、“區(qū)塊鏈”、“ICO”等等概念鋪天蓋地，占據(jù)了各大版面，刷爆了我們的朋友圈，幣市井噴式的爆發(fā)讓很多傳統(tǒng)行業(yè)的人驚掉了下巴，同時(shí)又匪夷所思的發(fā)問：比特幣到底是什么?區(qū)塊鏈又是什么?兩者有什么關(guān)系?比特幣在哪里?能拿在手里么?...

從時(shí)間順序講，是先有比特幣，后有區(qū)塊鏈;從從屬關(guān)系講，區(qū)塊鏈?zhǔn)菑谋忍貛派铣殡x出來的概念，比特幣是區(qū)塊鏈上的應(yīng)用，由于比特幣是區(qū)塊鏈的始祖，雖然其與時(shí)下區(qū)塊鏈概念有一些區(qū)別，但它仍極具代表性，所以，在這里我們主要介紹比特幣(BTC，bitcoin)，我們將用一系列文章，從最基本的概念聊起，細(xì)數(shù)一下比特幣的前世今生，從多個(gè)角度看看比特幣，從比特幣入手，逐步開啟認(rèn)知區(qū)塊鏈的大門。

關(guān)于區(qū)塊鏈，我們聽到最多的描述是：區(qū)塊鏈?zhǔn)且粋€(gè)去中心化的，不可偽造，匿名的，基于密碼學(xué)的分布式賬本，    這里面涵蓋的信息比較多，我們先了解一下比特幣的基本信息，如下圖：

說說中本聰：

比特幣的創(chuàng)始人“中本聰”是一個(gè)神秘人士，至今無法確定其身份，他是“密碼朋克”組織成員之一，“密碼朋克”一個(gè)匯集精英IT極客的加密郵件系統(tǒng)，維基解密網(wǎng)創(chuàng)始人阿桑奇、萬維網(wǎng)發(fā)明者Tim-Berners Lee爵士等都是其成員。在2008年金融危機(jī)爆發(fā)之后，政府和銀行管理經(jīng)濟(jì)的能力遭到各方質(zhì)疑，信用降入谷底，政府隨意增發(fā)美元，導(dǎo)致物價(jià)飛速上漲，中本聰對這種中心機(jī)構(gòu)隨意影響市場的現(xiàn)象十分不滿，他想建立一個(gè)無需中心機(jī)構(gòu)參與的金融系統(tǒng)，重塑金融秩序，即將貨幣去中心化，所以他在2008年10月31日發(fā)布了比特幣白皮書，即《比特幣：一種點(diǎn)對點(diǎn)的現(xiàn)金支付系統(tǒng)》， 并在次年(2009年1月3日)發(fā)布了首個(gè)比特幣系統(tǒng)客戶端，公諸于世，最初比特幣系統(tǒng)僅有幾個(gè)人共同使用，且由中本聰自己負(fù)責(zé)維護(hù)代碼，后期隨著比特幣社區(qū)人才的加入，中本聰逐漸隱退，從此銷聲匿跡，將所有維護(hù)工作交給社區(qū)人員，現(xiàn)在比特幣有一個(gè)專業(yè)的核心開發(fā)團(tuán)隊(duì)維護(hù)，社區(qū)良性發(fā)展。

說說比特幣系統(tǒng)：

比特幣系統(tǒng)是一個(gè)開源的軟件，它對所有人都是開放的，每個(gè)人都可以下載并運(yùn)行，只要在上面創(chuàng)立賬號，每個(gè)人都可以參與到比特幣的交易中來，包括接收和發(fā)送比特幣。

我們都知道比特幣系統(tǒng)是一個(gè)電子交易系統(tǒng)，既然存在交易，那么就一定需要貨幣媒介，在比特幣系統(tǒng)里面，起到流通媒介的貨幣我們稱之為比特幣(BTC)，那么它從哪里來呢?比特幣系統(tǒng)是去中心化的，沒有中心發(fā)行貨幣機(jī)構(gòu)，那它到底如何產(chǎn)生呢? 對此，比特幣系統(tǒng)有一個(gè)獨(dú)特的發(fā)行比特幣機(jī)制，即挖礦，挖礦使得比特幣從無到有的產(chǎn)生，并且比特幣系統(tǒng)制定了一個(gè)挖礦產(chǎn)生BTC數(shù)量的遞減規(guī)則，隨著挖礦的進(jìn)行，貨幣持續(xù)發(fā)行量逐漸減少，最終完成全部比特幣的發(fā)行工作，使系統(tǒng)內(nèi)比特幣數(shù)量穩(wěn)定在一個(gè)2100萬這個(gè)數(shù)值，且永不增發(fā)。

至此我們了解到比特幣的產(chǎn)生來自于挖礦，挖礦又是什么?誰負(fù)責(zé)挖礦?想深入了解比特幣網(wǎng)絡(luò)，我們需要先了解幾個(gè)概念。

說說比特幣的相關(guān)概念：

節(jié)點(diǎn)：每一個(gè)運(yùn)行比特幣客戶端的設(shè)備都是一個(gè)節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)間互聯(lián)，同步數(shù)據(jù)，從而構(gòu)成整個(gè)比特幣網(wǎng)絡(luò)

礦工：每個(gè)擁有強(qiáng)大計(jì)算能力的節(jié)點(diǎn)都可以成為礦工，他們通過運(yùn)行比特幣的挖礦程序進(jìn)行挖礦

挖礦：由礦工執(zhí)行挖礦，礦工在設(shè)備上(也可能是專業(yè)的挖礦設(shè)備)上運(yùn)行一個(gè)程序，這個(gè)程序會(huì)拼命的找一個(gè)滿足要求的數(shù)字，如果找到了，那么這個(gè)礦工就有會(huì)爭取到記賬的權(quán)利，有權(quán)對網(wǎng)絡(luò)中存在的轉(zhuǎn)賬交易進(jìn)行打包，并且記錄到賬本中，進(jìn)而得到比特幣獎(jiǎng)勵(lì)，這個(gè)過程很像開采埋藏在地底下礦物的過程，所以我們稱之為挖礦，并且該過程沒有捷徑可走，從而有效避免了作弊的可能

算力：算力即計(jì)算的能力，上面說了，挖礦要運(yùn)行計(jì)算程序，找到目標(biāo)數(shù)字，這個(gè)算力就是礦工設(shè)備的計(jì)算能力，即每秒鐘能做多少次運(yùn)算查找，查找這個(gè)數(shù)字的過程是運(yùn)行一個(gè)哈希算法(一個(gè)密碼學(xué)算法)，我們稱之為“哈希碰撞”，算力的單位是hash/s，即每秒種能碰撞多少次，算力越強(qiáng)，計(jì)算速度越快，獲得記賬權(quán)的幾率就越大

共識機(jī)制：是指被整個(gè)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)共同認(rèn)可的、能夠讓陌生節(jié)點(diǎn)間達(dá)成共同認(rèn)可的規(guī)則，只要節(jié)點(diǎn)按照這個(gè)規(guī)則做事，做出來的結(jié)果就會(huì)得到對方的認(rèn)可，從而達(dá)到彼此信任的目的。比特幣網(wǎng)絡(luò)使用的共識機(jī)制是POW(Proof of Work，工作量證明)，上述所說的比特幣挖礦過程就是POW共識機(jī)制，共識機(jī)制還有很多其他的方式，如POS(Proof of stake，權(quán)益證明)，DPOS(Delegated Proof of stake，股份授權(quán)證明機(jī)制)等等

區(qū)塊，區(qū)塊鏈：所謂區(qū)塊就是賬本的一頁，里面記錄了在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)(比特幣系統(tǒng)10分鐘出一個(gè)區(qū)塊)整個(gè)比特幣系統(tǒng)產(chǎn)生的所有交易，每個(gè)區(qū)塊被打上時(shí)間戳(時(shí)間戳就是把產(chǎn)生這個(gè)區(qū)塊的具體時(shí)間)，按照嚴(yán)格的先后順序，連接起來，形成一個(gè)賬本，這個(gè)賬本就是”區(qū)塊鏈“

介紹的概念比較多，我們整理一份導(dǎo)圖，梳理一下：

現(xiàn)在我們模擬一下整個(gè)交易流程，以方便大家理解比特幣系統(tǒng)：

Alice是一個(gè)客戶，她想買一杯咖啡，向Bob支付0.1個(gè)比特幣，具體過程如下：

Alice登錄自己的錢包(比特幣客戶端，或者其他比特幣錢包)，輸入對方Bob的地址(相當(dāng)于銀行卡號)，輸入轉(zhuǎn)賬金額0.1BTC，選擇交易手續(xù)費(fèi)(手續(xù)費(fèi)可以為零，那么這條交易被寫入?yún)^(qū)塊鏈的優(yōu)先級會(huì)降低，轉(zhuǎn)賬就會(huì)被延遲)，點(diǎn)擊發(fā)送，那么這條交易就會(huì)被發(fā)送到比特幣網(wǎng)絡(luò)中去，當(dāng)某個(gè)礦工收到這筆交易之后，會(huì)先校驗(yàn)一下這筆交易的有效性(校驗(yàn)過程我們后續(xù)再講)，當(dāng)確定這是一筆有效的交易之后，會(huì)把這筆交易暫存到本地的“待確認(rèn)交易池”中，同時(shí)將這筆交易廣播到其他節(jié)點(diǎn)，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以獨(dú)立驗(yàn)證這筆交易的有效性，然后再向外傳播，通過這種P2P網(wǎng)絡(luò)，這筆交易迅速的在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中發(fā)布。當(dāng)一個(gè)新的挖礦周期開始時(shí)(10分鐘)，礦工會(huì)從“待確認(rèn)交易池”中取出合適的交易，將交易打包，隨即開始挖礦，即做哈希碰撞，試圖最先找到那個(gè)符合條件的目標(biāo)數(shù)字，一旦某個(gè)礦工A算出這個(gè)數(shù)值，礦工A便向整個(gè)網(wǎng)絡(luò)公布結(jié)果，所有其他礦工收到這條消息后，立刻停止運(yùn)算，驗(yàn)證這個(gè)數(shù)值是否有效，當(dāng)其他節(jié)點(diǎn)確認(rèn)該數(shù)值有效后，礦工A得到記賬權(quán)，將他打包的區(qū)塊添加到區(qū)塊鏈上，同時(shí)獲得新生的比特幣獎(jiǎng)勵(lì)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)同步最新的賬本，隨即進(jìn)入下一輪挖礦競爭中去，循環(huán)往復(fù)。

當(dāng)包含Alice的這筆轉(zhuǎn)賬的區(qū)塊被礦工寫入到區(qū)塊鏈之后，Bob的賬戶中便會(huì)收到Aclie的轉(zhuǎn)賬。實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中，需要6個(gè)區(qū)塊確認(rèn)之后，Bob才能使用這筆轉(zhuǎn)賬，這是比特幣系統(tǒng)為了安全而設(shè)置的限制，我們后續(xù)再講。

同樣，我們畫一個(gè)圖，便于理解：