Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System
1- 去中心化数字货币银行系统
所有账目公开可查询
货币发行方式公平
共识机制 - POW工作量证明
2. 分布式P2P网络系统
P2P网络
3. 基于非对称密码学的交易
公钥锁定比特币地址，私钥解锁
4. 区块链作为银行账本
比特币特性
BTC的产生
比特币由挖矿而产生-通过计算出一个随机数字nonce
生成的BTC被记录在矿工的名下(矿工还会获得该区块的所有手续费)
通过矿工公钥的哈希值锁定
交易的输出被称为“未花费交易” UTXO Unspent Transaction Output
比特币的钱包余额就是根据众多的UTXO计算出来的, 转账会销毁UTXO， 增加新的UTXO
比特币就是UTXO， UTXO + 区块链 = 比特币系统
拜占庭将军问题
leslie Lamport 一个关于分布式系统容错问题的故事
故事背景:
拜占庭帝国派出10支军队，去包围进攻一个城池
至少6支军队同时进攻才能攻下城池
难点：一些将军可能是叛徒,会发布假的进攻意向
目的：让忠将门找到一种共识机制，远程协商，共同进退（目的是达成一致）
方法：
每个将军给所有其他将军发送消息
每个将军根据接受到的消息来决定是否进攻（执行收获指令多的）
当将军总数 n >= 3m + 1 的时候才有正解（m为叛将）进攻，当n <=3m+1的时候也会达成一致，就是不进攻, 还是达成了一致
缺点：每个节点向全网节点发送大量消息，当有千万节点的时候绝对会堵塞， 比特币不用这种方法， 中本聪使用的是POW
比特币共识机制 - POW
怎么证明我是个好人？
POW （proof of work）
通过付出大量的工作代价来证明自己是非恶意节点（让你付出工作代价来证明自己）
计算出一个难题的随机数答案(nonce)
x获取记账权利
x获取打包交易并通知其他节点义务
x获取奖励（挖矿奖励和交易费奖励）
理性人都是逐利的，POW抑制了节点的恶意动机
共识机制是什么
如果说共识是区块链的基础，那共识机制就是区块链的灵魂。
我们在解释什么是区块链时，可以用一句简洁明了的去中心化分布式分类账来概括，但是在这个账本中，是如何对在几乎相同时间内的产生的事物前后排序的，就涉及到区块链网络的共识机制。
所以共识机制，就是在一个时间段内对事物的前后顺序达成共识的一种算法。
共识机制有什么用
它就像一个国家的法律，维系着区块链世界的正常运转。
在区块链上，每个人都会有一份记录链上所有交易的账本，链上产生一笔新的交易时，每个人接收到这个信息的时间是不一样的，有些想要干坏事的人就有可能在这时发布一些错误的信息，这时就需要一个人把所有人接收到的信息进行验证，最后公布最正确的信息。
目前常用的几种共识机制
1、工作量证明机制(Proof of Work - PoW)是我们最熟知的一种共识机制。就如字面的解释，PoW就是工作越多，收益越大。这里的工作就是猜数字，谁能最快的猜出这个唯一的数字，谁就能做信息公示人。
2、权益证明机制(Proof of Stake-PoS)也属于一种共识证明，它类似股权凭证和投票系统，因此也叫“股权证明算法”。由持有最多（token）的人来公示最终信息。
3、拜占庭共识算法（Practical Byzantine Fault Tolerance- PBFT）也是一种常见的共识证明。它与之前两种都不相同，PBFT以计算为基础，也没有代币奖励。由链上所有人参与投票，少于（N-1）/3个节点反对时就获得公示信息的权利。
现有各种共识机制的问题
A、计算能力浪费
在工作量证明机制POW中，猜数字最快的通常是电脑计算能力强的。超强的计算能级仅用来猜数字，实在是浪费。
B、权益向顶层集中
在权益证明机制POS中，token的余额越多的人获得公示信息的概率越高，公示人会得到一定的token作为奖励，如此持有token多的人会越来越多，少的人越来越少。
C、作恶成本低下
在靠算力与权益的的多少来获得公示信息的权利的模式当中，当算力和权益向少数人集中之后，这些少数人如果想要做一些违反规则的事情是轻而易举的；在PBFT中，由所有人投票，如果一个没有任何token余额的人想要捣乱，那他几乎是完全没有利益损失。
D、对于真正的去中心化构成威胁
在工作量证明机制中，计算能力越强，获得记录权利的概率就越高。如果有人把很多人集中在一起来猜数字，把好多电脑的算力加在一起来用，那这些抱团的人就会更容易获得公示信息的权利，发展到最后可能公示权就直接掌握在这些人手里。
在权益证明机制POS中，权益越大的人获得记录权利的概率越高，而记录的人就会有奖励token ，这样一来这些人就会越来越富有，贫富差距就会越来越大。持有token少的人几乎都没有话语权了。
权利掌握在少数人手中，这有违区块链去中心化理念。
目前现有的共识机制都不算完美，在一些实际应用场景弊端很多。本能实验室一直在探索更完美的共识机制。
通过对现有多种共识机制的对比研究，设计出了基于参与度的共识机制DPOP。
基于参与度的DPOP机制，参与投票的节点不仅要提供权益证明，同时还需要提供参与度证明。每个人在链上的任何活动都是一种参与度的体现，权益小的人可以通过增加参与度，来提高获得公示信息权利的概率。同时token的余额也是其中一个重要评判标准。
目前主要有四大类共识机制：Pow、Pos、DPos、Pool
1、Pow工作量证明，就是大家熟悉的挖矿，通过与或运算，计算出一个满足规则的随机数，即获得本次记账权，发出本轮需要记录的数据，全网其它节点验证后一起存储；
优点：完全去中心化，节点自由进出；
缺点：目前bitcoin已经吸引全球大部分的算力，其它再用Pow共识机制的区块链应用很难获得相同的算力来保障自身的安全；挖矿造成大量的资源浪费；共识达成的周期较长，不适合商业应用
2、Pos权益证明，Pow的一种升级共识机制；根据每个节点所占代币的比例和时间；等比例的降低挖矿难度，从而加快找随机数的速度。
优点：在一定程度上缩短了共识达成的时间
缺点：还是需要挖矿，本质上没有解决商业应用的痛点
3、DPos股份授权证明机制，类似于董事会投票，持币者投出一定数量的节点，代理他们进行验证和记账。
优点：大幅缩小参与验证和记账节点的数量，可以达到秒级的共识验证
缺点：整个共识机制还是依赖于代币，很多商业应用是不需要代币存在的
4、Pool验证池，基于传统的分布式一致性技术，加上数据验证机制；是目前行业链大范围在使用的共识机制
优点：不需要代币也可以工作，在成熟的分布式一致性算法（Pasox、Raft）基础上，实现秒级共识验证；
缺点：去中心化程度不如bictoin；更适合多方参与的多中心商业模式
比特币网络简介
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