这篇主要记录自己对比特币的理解，内容都来自网络。

1. 原理

1.1 账本（分布式）

比特币的存储靠的是账本，全球人手一份，即所谓的分布式账本。账本说白了就是区块链（block chain），就是每一个比特币从产生到流通的过程中产生的每一笔交易，都记录在上面，形成一个长长的链条。账本的每一页 = 1个区块block，整个账本就是1个首尾相连的chain。

1.2 交易过程

用户A要转10个btc（bit coin）给B，这里涉及几个步骤：

身份确认：这里用到了非对称加密。A用自己的私钥加密，B就能确定就是A发起的交易；A再用B的公钥二次加密，保证只有B能看到内容。
交易确认：A把交易内容广播给所有矿工（下面会讲矿工的作用），矿工开始计算：1）遍历账本，确保A的账户里有这笔钱。2）以算力+运气来抽奖，一旦抽中，就有资格把这笔交易加入账本中。这时就可以向全世界广播，说这10分钟的奖被我抽中了，你们都别折腾了。大家一看，他的计算结果正确，果然被他抽中了，也都认可。于是纷纷把这笔交易加到账本里，这样保证了：1）A确实有10个btc。2）这笔交易被写在了全世界的每个账本里，永不可被撤消。

1.3 中奖（挖矿）的过程

很多地方都叫挖矿，不过叫中奖可能更准确一点。为什么呢？先说一下为什么有矿工？

你把交易广播出去，别人为什么要帮你确认交易呢？当然要有利益驱动。中本聪的设定是，每笔交易奖励矿工50btc，每4年奖励减半，从50到25、再到12.5。直到2140年达到2100万个总量上限后，没有奖励，矿工只依靠对每笔交易收取手续费赚取利润。

所以，一开始矿工特别多，越到后面越难、算力不足的矿工入不敷出，就会自然退出。

挖矿的具体过程是：

矿工把上一个交易记录+这次收到的交易+1个随机数字，合在一起，用hash算法sha-256计算对应的hash值。
如果hash值满足某个苛刻的条件（比如前10位都是0、或者前15位都是1之类的，注意这个难度可以轻松的调整），那么这个矿工就可以认为自己挖到（中奖）了，并且向全世界公布结果。
其他矿工一看，这10分钟的奖已经被人中了，赶紧抢下个10分钟的。
由于hash算法不可逆，并且微小的变化就能导致结果的巨大扰动。所以要找到满足条件的记录，只能靠1位1位的变化那个随机数字，然后计算hash值是否满足。理论上算力越大越容易中奖，但还要靠些运气，因此是算力+运气。
并且系统会自动调整难度，保证以目前全球的算力，大约每10分钟，才能算出1个幸运数字。这样保证了btc的产生速度。

2. 优点和潜在的问题

比特币的优点很多，但要大规模应用，还是会有一些问题的。

2.1 优点：去中心化、极低的交易费用、安全匿名等

优点特别多，不然也不会这么火。

分布式、去中心化：这决定了比特币不需要央行、国家信用、或者黄金储备作为信用基础。
所有交易可追溯：从根本上解决了欺诈、金融诈骗等问题
极低的交易费用：再也没有异地付款的手续费、汇率结算的风险等问题
安全匿名：每个交易都可以使用1个新的地址，所以很难追踪具体的交易者、官方也无法冻结指定的账户

2.2 潜在的问题

问题当然也是有的：

计算和存储量：2009-2011年，3年时间，账本大约增长到350M，保存了13万个block。如果全面应用，账本会迅速增长到GB、TB、PB的级别。这样量级的文件，传输几乎不现实。文件不完整，计算也困难。如果只有少数几家数据中心有能力存储，谈何分布式、P2P
安全性：其实也不是完全匿名的。因为账本本身是公开的，很容易查到每个账户的交易信息，并画出货币流向图。突破某个结点、再向上、下游追击，就能全部扯出来。当然，对于政府监管部门而言，也不希望安全性太高
投机性：目前的btc波动非常大，很多早期买btc或挖矿获得财富自由的案例。这使得btc更像赌玉石一样的投机商品，而不是交易货币。

对于第1个问题，我能想到的方案是：
每当账本到达1个量级（比如1GB）、或者某个时点（比如每10年），就做一次归档。对那1时刻的账本做1次snapshot，以后的计算，都以这个snapshot为初始值。由于挖矿的巨大计算量，篡改的成本是惊人的。所以没有必要所有节点都保存包括创世block在内的所有记录，归档的记录分布在某几个数据中心就好，这样就能保证分布式账本的全球性。

对于其他2个问题，还没有深入的思考，欢迎补充。

3. 参考

posted on 2016-06-07 23:36 AlexanderYao 阅读(1021) 评论(0) 编辑收藏举报

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