比特币

本文简略说明比特币构成、技术点、应用，之后会有技术层面和应用层面的深入介绍和探讨。

比特币是以区块链技术为基础构建的数字货币系统，狭义上来说，就代表系统中的货币单位。

接上篇文尾小故事，无论什么媒介，本质上是交易多方对其进行约定的价值锚定，吾以吾之所有予市场，换吾之所需，用普通话讲就是，交易双方，对我手里的东西的价值达成共识，就能完成交易。作为货币在市场流通，需要市场里的所有人达成共识，那这个媒介，就需要具备一定的特性，保证价值锚地稳定，确保货币只是作为交易媒介，而不会影响交易进行。

以金子为例，金子之所以能获得广泛共识，成为货币在不同文化间流通：

1、稀缺性，不会突然大量出现，扰乱市场，破坏约定的价值锚定。

2、总量缓慢的增长，人的劳动累积，也是一个价值累积的过程，那么货币也一定要跟随增长，才能保证约定的价值锚定稳定。

比特币同时具备两个特性

比特币协议规定，每四年新币的开采量减半，同时限制比特币的最终开采总量为2,100万枚。这样，流通中的比特币数量非常接近一条曲线，并将在2140年比特币将达到2,100万枚。比特币的开采速度随时间递减。

比特币的前世今生

2008年，中本聪大叔在研究了多年数字货币之后，结合当时的研究成果，创建了一个完全去中心化的电子现金系统，不依赖于通货保障或是结算交易验证保障的中央权威。利用分布式计算系统，通过“工作量证明”（POW）算法，每隔10分钟进行一次的全网“选拔”，能够使去中心化的网络同步交易记录。这个能优雅的解决双重支付问题，即一个单一的货币单位可以使用两次。此前，双重支付问题是数字货币的一个弱点，并通过一个中央结算机构清除所有交易来处理。分布式计算，为比特币提供了成倍增长的安全性和韧性，现在超过了世界顶级超级电脑的联合处理能力。

比特币在2009年正式上线之后，经过这么多年的发展，已经有上万的全节点来支撑整个比特币系统，带来了极大的安全利好的情况下，也带来的资源的损耗，比特币的工作量证明，这个优雅的解决方案，在没有监管的乌托邦里，被投资者利用，谁算的快，就给谁奖励，矿场如春笋而起，虽然一定程度推动了技术的发展，私以为，浪费太多资源了。

作为一个工程师，但从技术而论，比特币的基础技术--区块链，应用前景非常好，三五年后会给互联网带来天翻地覆的变化。作为一个金融爱好者，比特币作为一个缺少监管的金融产品，风险很大，慎入。

比特币的原理

比特币以区块链技术为基础，是区块链技术的一个完整实现，比特币系统，实际上就是一个去中心化的分布式账本数据库系统，为了形成这个系统，中本聪设计了给无利不起早的同学们设计了一个奖励机制，每个付出算力而获得记账权的节点，给与一定量的token作为奖励，token用普通话讲这就是比特币。下图很好的说明了比特币系统的构成和交易过程。

（转自网络）

构成比特币系统的核心技术

一、P2P网络架构

注意这里的P2P，不是炒烂的pepole to pepole!!!

P2P（peer to peer）是指位于同一网络中的每台计算机都彼此对等，各个节点共同提供网络服务，不存在任何“特殊”节点。每个网络节点以扁平的拓扑结构相互连通。在P2P网络中不存在任何中心化的服务端以及层级结构。P2P网络的节点之间交互运作、协同处理，每个节点在对外提供服务的同时也使用网络中其他节点所提供的服务。这是比特币去地基，参与的节点越多，地基越稳固，安全性越高。

这里的节点，说的是全节点，记录着比特币从诞生以来所有的交易记录，每个节点至少与一个或者多个节点相连，来同步账本信息，每个节点都存储了一份种子节点信息，种子节点可以算是比特币这个系统里的权威节点，可以用于验证从相邻节点同步的信息是否可信。

二、POW

POW既是proof of work，工作量证明，用普通话说就是设计一个算术题，看参与记账节点竞争的机器，谁算得快，这个算法的难度根据参与机器算力动态调整，刚开始的时候，三千块跑着差P系统的老爷机都能拿到记账权，由于比特币在自由市场强大的金融力量推动下，现在都是大矿场，矿场一年电费都百万千万的，这导致比特币系统的使用成本也大大的增加了。为解决这种没有监管的恶性竞争，有衍生出来POS、DPOS等选取记账节点的算法。

三、加密技术

加密，既是让数据锁起来，只有有权限的人才能看，这个权限密码学大佬们形象的称之为秘钥。按秘钥来分，加密技术有两种，一种对称加密，只有一把钥匙能解锁被加密的数据，这个安全风险大，双方保存同样的钥匙，谁丢了都会造成数据泄露。还有一个非对称加密，有两把钥匙，一个公钥，一个私钥。通常都是用公钥加密信息，用私钥解密信息，公钥就是可以对全世界公开的密钥，比如你和支付宝通讯，用支付宝给的2048位的公钥加密，送到支付宝那里只有他有对应的私钥，只有他能解密，这样就保证了通讯安全。

比特币使用的是非对称加密里的椭圆加密算法，通过椭圆曲线算法可以从私钥计算得到公钥，这是不可逆转的过程：K = k * G 。其中k是私钥，G是被称为生成点的常数点，而K是所得公钥。其反向运算，被称为“寻找离散对数”——已知公钥K来求出私钥k——是非常困难的，就像去试验所有可能的k值，即暴力搜索。在密码学中有一个重要的概念是，当破解密码的成本远大于破解密码得到的收益时，可以认为这中加密方式是安全的。这里的暴力搜索是不可能完成的。

四、比特币钱包

比特币钱包是私钥的容器，只包含私钥而不是比特币。每一个用户有一个包含多个私钥的钱包。钱包中包含成对的私钥和公钥（公钥和地址都可以通过私教单向计算获得）。用户用这些私钥来签名交易，从而证明它们拥有交易的输出（也就是其中的比特币）。比特币是以交易输出的形式来储存在区块链中（通常记为vout或txout）。

私钥类似于银行账户的密码，更形象的支票的签名，用于这个就可以从比特币系统提取你的余额，由于系统的匿名性，这是唯一能证明你身份的东西，请妥善保管。

由于网络世界极度不安全，每个人的电脑都可能被黑客入侵，你存放在电脑里的私钥完全有可能被黑客盗走，或者因为某种原因存放私钥的设备丢失、损坏，造成资金损失，怎么办呢？纸钱包，用普通话讲就是抄下来，用的时候再输入到电脑设备，有人说可以用脑子记着，当然也是可以的，举个例子，2J3mBbAH58CpQ3Y5RNJpUKPE62SQ5tfcvU2JpbnkeyhfsYB1Jcn，这是现在秘钥的复杂度，记忆力好的朋友可以试试。

说一句题外话，私钥->公钥->地址，地址作为一串字符串，是可以碰撞出规律字符串的，比如：1Love1314XXXPUXLzCkYAtGFYmK5vYNR33就是包含了Base-58字母Love1314XXX的。靓号地址需要生成并通过数十亿的候选私钥测试，直到一个私钥能生成具有所需图案的比特币地址。虽然有一些优化过的靓号生成算法，该方法必须涉及随机上选择一个私钥，生成公钥，再生成比特币地址，并检查是否与所要的靓号图案相匹配，重复数十亿次，直到找到一个匹配。是不是有朋友看到了商机。

五、交易过程

私钥持有人发起一笔交易，随后，比特币交易会被一个或者多个签名加密，这些签名标志着对该交易指向的比特币资金的使用许可。接下来，比特币交易被广播到比特币网络中。在比特币网络中，每一个节点都将验证签名、地址余额是否足以完成交易等信息，并将交易在网络中进行广播（如果验证出错，将不会进行广播），被其他节点接收，一笔比特币交易一旦被记录到区块链上并被足够多的后续区块确认，便成为比特币总账簿的一部分，并被所有比特币交易参与者认可为有效交易。

举个简单的例子说明这种机制。你们村子里的人相互认识，一天想上广播站给你心爱的翠花点个《套马的汉子》，钱不够，你向借了永强100块钱，有没纸币记账，你们就用广播发布了你借永强100块钱的事儿，让大伙儿给你记着，如果大多数人都听着了，帮你记着，到时候你要赖账，大伙儿都白眼你。

这就是比特币的信任机制，被超过51%的大多数节点确认的交易，就被认为是可信的。

写在最后

比特币，是一种缺少监管的金融产品，由于其匿名性和全球性，基本不可能做到强力的监管，极易被大庄家控盘，现在又有了做多、做空的衍生金融产品，谨慎投资。