上篇文章“错过区块链你会错过很多”我们聊了区块链的两个特点和比特币的四重含义，不知大家是否还有印象，先来复习下：
区块链就是大家共同维护的一个去中心的、公开的总账本。
比特币的四重含义
比特币是世界上第一个，也是迄今为止最成功的区块链应用。
比特币是一家账务公开、去中心化的世界银行。
这家去中心化的世界银行，发行了一个数字货币，恰好也叫“比特币”。
比特币还是这家去中心化的世界银行的股票，代码BTC。
今天我们来聊聊比特币到底是如何运行的？
比特币想解决什么问题？
目前的互联网支付是怎么进行的？
淘宝为什么能够在众多在线商城中突出重围，那是因为有支付宝，买卖双方是陌生人，没有信任怎么办？淘宝巧妙引入第三方担保——支付宝，因为有马云的阿里巴巴背书，大家信任。所以我们在淘宝买东西是先把钱打给支付宝，收到货确认没问题之后再从支付宝转移给卖家，等于同一笔钱进行了双重支付。
也就是说，目前大部分互联网上的交易，大都需要借助可信赖的第三方来处理电子支付信息。
当在线商家做大之后，比如京东，已经获得了大家的信任，这样就不需要类似支付宝这样的第三方了。
这类系统受制于“基于信用的模式”的弱点。比如金融中介的存在会增加交易成本和交易时间，商家不能及时收款等。一些小商家不用第三方很难做大。而支付宝就是这么发家的，买东西的货款会压在支付宝很多天，当交易量足够大，支付宝就有足够多的储备金，可以用来投资，而卖家因此就得准备更多的流动资金，从而增加商品价格，而增加的成本就需要我们每个网上购物者买单。
那有没有一种电子支付系统能够解决这个问题？不用基于信用，不用依赖第三方呢？
中本聪就是为了解决这个问题，发明了比特币：它基于密码学原理而不基于信用，使得任何达成一致的双方，能够直接进行支付，从而不需要第三方中介的参与，解决了双重支付的问题。
交易过程
每个所有者都可以创建自己的账户（地址），这个账户有账号，叫公钥，别人可以用你的公钥转账给你。每个账户有自己的密码，叫私钥。
交易在网上完全公开，并且交易时需要收款方用自己的私钥（密码）来验证是否对来确认。比如我向你的账户（公钥）付款1个比特币，这笔交易先用你的密码锁起来，然后向全网公开，相当于向所有人吼一下：我向能打开这个账户的人发送了1比特币，这时大家来确认这笔交易是否有效。
如果有效，你在网络中收到这条交易信息，于是拿出私钥试试能不能打开这个账户。因为只有你的密码（私钥）才可以匹配这个地址，所以只有你能兑换这笔钱。
这和现实银行转账不同，银行转账只要收款方账户和姓名对上，就转过去了，不需要验证收款方密码，有些人大意还会把钱转错地方。
怎么解决校验的问题，不依赖第三方呢？让每个交易前后相连，使用数字签名，每位交易者对上一交易签署一个数字签名，同时对下一位交易者的账户（公钥）也进行数字签名。这样所有的交易都前后相连，要想排除第三方中介，就需要交易信息完全公开，让所有参与者都有唯一公认的历史交易序列，才能保证不被造假。收款人要想收到比特币，需要交易期间绝大多数的节点认同，而唯一公认的交易序列可以保证该交易是首次出现并有效的，从而可以解决第三方中介介入的问题。
引入时间戳，让交易有先后顺序
所有交易，按照先后顺序，给其加上时间戳，前面一笔交易成功后，整个交易链被公认后，下一笔交易是基于上一笔交易来生成的，整个交易就是一个交易链，从而形成一个区块链，这样才能保证不被双重支付。
投入计算资源对交易确认
交易过程需要绝大多数参与者确认，这个确认就是要投入计算资源，比特币引入了工作量证明POW（Proof-of-Work），用户通过竞争性地解决数学难题来证明工作量。举个形象的例子，比如要搬1000块砖头从A到B，不用一直盯着一块一块搬，只要在一段时间后过来看已经搬完，那就证明你工作量完成了。
工作量证明机制的本质则是一CPU一票。大多数的决定表达为最长的链，因为最长的链包含了最大的工作量。如果大多数的CPU为诚实的节点控制，那么诚实的链条将以最快的速度延长，并超越其他的竞争链条。如果想要对已经出现的区块进行修改，攻击者必须重新完成该区块的工作量，再外加该区块之后所有区块的工作量，并最终赶上和超越诚实节点的工作量。这个成功的概率将随着指数化递减。
就像超市付款需要排成一队，可能有人不守规矩要插队。超市管理员会检查队伍，认为最长的一条队伍是合法的，并让不合法的分叉队伍重新排队。在这样的规则下，大部分的人就会自觉在最长的队伍上排队。
唯一可能造成这个系统崩溃的是，当一个人或机构拥有超过整个系统51%的计算能力，那么他就能随意当前及之后的每笔交易记录，这就是所谓的“51%攻击”，但要想发运攻击，有几个条件
目前的计算机算力已经涨了不知多少倍，要达到51%的算力，成本不菲。
这个51%攻击必须针对大额付款，因为之前的交易已经成形无法更改，仅能更改当前交易和之后交易，总不能为了当前交易的一杯咖啡发运攻击吧。
攻击必须在短时间内发起，一旦被察觉，必然引起反制措施。
因此，这个理论上的51%攻击，实践起来成功概率极其渺茫。
激励促进发行和流通
上步里提到要交易确认，可能你会问，为什么大家愿意做这件事呢？
因为这样做可以获得交易费啊，大家投入足够多的算力，看谁的解题速度快，赢得竞争的概率高。就像谁的算力高，谁就可以一次买很多张彩票，算力低只能一次买少数彩票，但也并不意味着一次买很多彩票的人一定中奖，只是概率大罢了，这也会促使那些没有大算力的人参与挖矿，避免形成垄断，减少51%攻击可能性。
另一种极大的奖励是在每个区块的第一笔交易，会产生一枚由创造者拥有的新的比特币，这样就增加了大家参与挖矿的积极性，并且在没有中央集权机构发行货币的情况下，提供了一种将电子货币分配到流通领域的一种方法。这个设计非常巧妙，就是在引入竞争的同时，完成了新币的发行，解决了去中心化货币系统中发行的难题。而且总量一定，又可避免通货膨胀。
隐私解决
我们来看看比特币是怎么实现隐私功能的，传统的模型里提供了一定程度的隐私，但若把交易信息公开，隐私也就失效。
而在比特币中，虽然交易是完全公开，但把公钥隐藏，也就是说你只看到某个人向另外一个人付款多少比特币，但是难以将该交易同特定的人联系在一起，也就是说，公众难以确信，这些人究竟是谁。
最终，比特币通过构造了一个以竞争——记账——奖励为核心的支付系统，解决了去中心化记账的难题。在这个系统中，每一个节点只需要根据自身利益行事，出于“自私”的目的进行竞争，最终造就了保护系统安全的庞大算力基础，提升了系统的可靠性。比特币打造了一个正向循环的经济系统，才使得其在没有强大的中心化机构或组织推动的情况下，自然地成长并发展壮大。
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