2008年的美国发生金融危机，波及到世界各地，各国法定货币大幅贬值，人们手里的钱变得不值钱了。2008年11月1日，一位自称中本聪的人在网络上发表了一篇《比特币：一种点对点的电子现金系统》的论文，文中描述了一个全新的数字货币系统：比特币。
文 | 王映
图 | 闫燕
比特币堪称区块链技术和加密数字货币发明的基础，它采用了我们以前介绍过的分布式帐本技术，由不同的人在不同的地方进行记帐，对记帐结果进行全网公示和验证。它可以防止双重支付，无需第三方中介防止任何人更改记录，并且可以有效防止黑客攻击。
区块链是比特币运行的基础，人们是从比特币开始认识到区块链的价值的。所以在学习区块链的知识时，有必要了解一下比特币系统是如何运转起来的。
首先我们看看比特币的发行机制。比特币的协议规定谁挖到新的区块（挖矿），谁就会获得奖励。这个区块的寻找过程是对一个复杂数学难题的求解过程，目前只能采用穷举法逐一试验碰撞。每找到一个区块，就会把当前区块链网络中的交易信息打包进去，每个区块可以存储2000条左右的交易记录信息。
2008年比特币网络刚形成时，每挖到一个区块奖励50个比特币，然后每四年减半，目前每挖到一个比特币，奖励12.5个比特币，直到2140年，所有比特币发行结束挖到区块之后，不会再奖励新的比特币。
从它的发行机制可以看到，比特币并没有一个特定的发行机构，也就是没有一个中央银行或者中心机构来进行比特币的发放。比特币不会凭空消失，也不会无缘无故的产生。 无需通过金融机构，不需要任何授信的第三方，既可以完成系统的自主安全运行。
比特币系统可以防止双重支付，所有交易带有时间戳，并纳入一个基于哈希算法的工作量证明链条之中。最长的链条作为事件序列的证明，这个最长链条也称为“主链”。
这里所说的最长链条并不是指区块数量的最多，而是指该链条上所有区块的难度之和最大，选这一条链条作为最终的事件序列证明。当然，多数情况下，这两种情况是一致的。如下图中，中间主链上的区块长度最长，累积的区块计算难度最大，后续节点都会以这条主链来计算下一个新的区块。其它分支区块虽然也是经计算合格的，但由于后续没有新的区块继续跟在它后面，对它进行确认，这些分支区块就成了“孤块”。
孤块里的交易将被重新释放回交易池等待下一次重新打包。孤块也是合法计算出来的，但是发现的稍晚，或者是因为网络传输原因广播得稍慢，而没有能成为最长的链的一部分。在比特币中，孤块没有意义，随后将被抛弃，发现这个孤块的矿工也拿不到采矿相关的奖励。
防止双重支付是由其它节点对交易进行验证来保障的。一笔资金被用于一个交易之后，这个交易的相关信息会被打包进一个区块之中，其中也包括对资金的来源和去向声明。每成功生成一个区块，就是对这个交易信息的一次确认。如果想再次重复使用这笔资金，则新区块在打包时，会检测到这笔资金已经被用于某个交易，且已经被成功打包到区块链中，则这笔资金对应的交易就不会再被确认，无法打包到一个新的区块之中，也就无法进行重复使用。
比特币网络中的任何节点，可以随时加入和离开网络。在离开网络的这段时间，区块的数量在不断的增长，区块链的长度（也称为区块高度）也在增加。等节点重新上线之后，会采用网络中最长的链条来更新自己的本地的数据库信息。
下图中，A向B支付一笔比特币，这笔交易被打包进一个新区块中，该区块由矿工C生产。其它矿工对交易进行验证。未接入网络的矿工，在下一次接入网络后，读取网络中的主链，从而知晓A与B的本次交易情况。
下图是比特币网络架构图，主要由全节点、轻量化节点、矿工、矿池等构成。全网主要采用点对点的通信方式，没有中心化机构可以干预系统运行。
* 图片来自网络
比特币在进行交易时需要用到“地址”，这个地址和我们平时所看到的IP地址、住宅地址，邮件地址等的形式是不一样的，它看起来似乎是由随机的数字字母的组合而成。这个地址是由比特币持有人的公钥计算产生的，公钥又是由私钥产生的，私钥是由每个人独立保管的，不需要对任何其他人呈现。所以为了保护好你的公钥和地址，必须保护好自己的私钥。
比特币钱包，是为了方便管理自己的私钥，它并不是区块链技术的核心。但是因为比特币的私钥、地址这些很难以识别和书写，为了方便管理，于是人们发明了比特币钱包。
每个钱包可以存放多个比特币地址，每个比特币地址又有自己对应的私钥，这样就可以产生很多便于管理的私钥。
通过比特币钱包，我们可以方便的看到每个地址下的金额以及交易情况。
比特币的好处我们说了很多了，但也正是由于其私密性强，帐户与个人实体无法识别等问题，存在一定的资金管理问题，例如比特币可以存在的问题主要有：
帐户信息中没有任何标识将它们与比特币挂勾，可能会被用于洗钱
虚拟货币不稳定，丢钱风险高。
容易逃税。
由于上述原因，目前世界各国对比特币的政策不一。日本是第一个允许虚拟货币的国家，中国和俄罗斯则明确反对数字货币。英美等国政府持观望态度，各地态度不一。但不可否认，全球比特币交易量持续走高是不争的事实。
* 图片来自网络
使用比特币的优势也很明显：
安全性高。黑客窃取支付信息没有用，因为需要私钥签名，而支付时用户不需要与任何人分享私钥
不受国界限制，能够快速发送和接收支付
交易费低于现有跨国支付系统
上述原因使得比特币价格持续走高，人们对比特币的应用前景充满信心。最高时一个比特币的价格接近2万人民币。
* 图片来自新浪财经
了解了比特币的运行机制，有助于我们对区块链技术原理进行更加深入的了解和学习。下一次我们将就比特币挖矿的问题和大家进行交流，涉及到挖矿原理、矿工、矿池、挖矿难度等，欢迎大家持续关注，谢谢！
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