比特币的交易网络中存在的最大问题是比特币的交易网络中存在的最大问题是什么

大家好,今天小编来为大家解答以下的问题，关于比特币的交易网络中存在的最大问题是，比特币的交易网络中存在的最大问题是什么这个很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

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比特币是完美的,但它依然是一场“骗局”你怎么看待现在比特币的问题关于比特币的谜题(完结)比特币机制研究比特币是完美的,但它依然是一场“骗局”我不知道大家对“骗局”这个词怎么理解，狭义的解释是“违背常理或认知的事情”。

但这个解释是有瑕疵的，谁能够保证“常理”和“认知”就一定是正确的？

这就很辩证唯物主义了。

曾经布鲁诺为了宣传日心说，被罗马教廷说成是骗子，然后被活活烧死。

从历史来看，类似的事件层出不穷，可以说民众的“认知”来自于顶层的设计和科学的发展，如果事情太过于超前，或者和顶层的利益产生冲突的时候，往往会被定义为“骗局”。

比如说比特币。

比特币最近是抓尽了眼球，这种涨幅比蹦极还刺激。

围绕比特币的争论一直没有停过，到底是“未来科技”还是“骗局”，大家各执一词，今天我用大家能听明白的中文，把比特币讲讲清楚。

1、什么是钱？

讨论比特币之前，我们先要弄明白“钱”是什么东西。

在原始社会，是没有“钱”的概念的，大家都以物换物，比如我有一头牛，你有三头羊，大家可以互相交换，你能吃到牛肉，我能吃到羊肉。

但是以物换物有个问题，不方便。

比如我有一头牛，你只有一头羊，一头牛换一头羊显然是亏本生意，你还要捆绑销售才行，但你捆绑的东西又不一定是我要的，这就很麻烦。

于是大家想，要不用什么固定的，方便携带的东西来作为交易媒介，这样上面的问题不就迎刃而解了吗？

于是盐，贝壳，银子，黄金，各种交易中介就诞生了。

这些交易中介就是初期的“钱”，它们最大的特点是，本身都是具有价值的，所以钱的核心就是价值。

我帮你干活，你给我钱，拿到钱以后我又可以去交换别的我需要的物品。

当你要用“钱”去交换价值的时候，你必须让人们相信“钱”本身就是具有价值的，至少可以持续到他做下一次交换。

所以黄金在很长一段时间，包括现在，都被认为是衡量价值的唯一标准。

但是手持黄金交易还是不方便，比如你有一公斤黄金，叫了个外卖需要0.1克黄金，请问你怎么把0.1克锯下来？

为了解决这个矛盾，纸币就诞生了。

纸币又轻，交易又灵活，简直是居家旅行，杀人越货的首选。

一般是这样操作的，你跑到政府去存了价值1万块的黄金，然后政府给你一个收据，这个收据可以在市场上流通，表示1万，这个收据就是钞票。

这就是我们常说的金本位，是1717年一个叫牛顿的人发明的。

但是随着世界经济的变化，这种金本位逐渐跟不上节奏了。

第一，黄金的产量已经远远低于产品的增幅，黄金没法满足市场流通性的需要；

第二，世界上的黄金产量不是均匀分配的，美、英、德、法、俄五国占有世界黄金存量的三分之二，这就完全限制了世界上其他国家金币流通性的需求。

直到一战爆发，金本位就这么崩溃了。

但是生活还要继续呀，所以各国政府跳出来说，这样吧，咱不去管黄金了，老百姓们只要相信我就行了，我来做担保，保证你手上的钞票一样正常交易。

于是纸币和黄金就这么脱钩了。

2、法定货币的不足之处

那么没了黄金的加持，为啥纸币还是可以正常使用呢？

那是因为有了政府的信用在，大家都相信政府不会跑路，这就是“法定货币”的由来。

就这样，大家从相信“黄金”变成相信“政府”，从相信“实物”过渡到了相信“人”上去了。

但是法定货币还是有明显的不足：

第一，高度中心化。

既然法定货币都是由中央政府统一印发，那么中央政府就成了最大的风险点。如果政府破产或者被倒闭，法定货币的价值立刻归零。

此外，高度中心化意味着权力的高度集中，当政府有了货币印刷权，就相当于控制了整个国家的价值体系，等于有了无限绝对的权利。

比如美国这次无限量QE，就是绝对的权利产生的畸形产品。

第二，货币印刷的数量无法控制。

政府可以需求无限制印钱。大量的货币涌入市场，会导致货币的购买力越来越低，钱自然就越不值钱了。

理论上说，随着科学技术的发展，生产会变得越来越容易，商品的价值应该是越来越低才对。但实际上在生活中，我们明显可以感到商品越来越贵了，比如08年一碗牛肉面4块，到了21年，至少要10块钱。

最极端的例子就是津巴布韦，09年金融危机以后，津巴布韦经历了恶性通货膨胀，票面上的0越来越多，法定货币“一天一个价”，最后导致政府信用彻底破产，没人敢用本国货币了，全部投向美元的怀抱。

第三，使用者无法完全控制自己持有的货币。

人们把货币的控制权交给了政府或银行，等货币数字化以后，这种倾向越来越明显。

这意味着，只要有必要，政府随时可以冻结你的资金。对普通人来说，这倒是无所谓，但是对于那些违法犯罪的人，这就相当不“友好”了。

即使你不用电子货币，只用现金，政府也可以随时取消货币的法定身份。

比如委内瑞拉在2008年的时候废除了原来的玻利瓦尔货币，强行用新货币强势玻利瓦尔代替，比率为1000：1；然后又在2018年废除了强势玻璃瓦尔，用新货币主权玻利瓦尔代替，比率10万：1。

3、比特币是解决货币矛盾的根本办法

以上这些都是现有法定货币的不足，那么有什么方法解决这些问题呢？

2008年10月，有个叫中本聪的人在网上发布了一份白皮书，创造了一种去中心化的货币——比特币。

比特币的核心就是没有中央管理系统，它的数据全部存在每个个体中。

什么意思呢？

以银行为例，我们把钱存在银行，银行把我们的账户存在服务器里，记录交易和余额，我们相信银行，银行相信它的服务器。

账户的信息只有银行自己知道，比如隔壁老王卡里有多少钱，我肯定是不知道的，但是银行门清得很。

然而，比特币却恰好相反，它是一种透明账本。

在任何时候我都能看到其他人的余额，交易状态，只是这些信息都是匿名的，你能看到一切都在发生，但并不知道究竟谁在做这些交易动作。

就好像你开了一个上帝视角，每个人的金融行为都在你的眼皮子底下，可是你并不认识他们，就看到大家很忙碌地转账收款。

每笔交易都是透明的，可追溯的。

这意味着，每个人对自己手上的比特币有着充分的控制权，任何个人和政府都无法冻结其账户，可以随心所以地自由交易。

就像第一笔比特币交易，有个叫LaszloHanyecz的人，在2010年花了10000个比特币买了2个披萨，这笔交易至今都能在网络上找到。

当然，按现在的价值算，这位小哥大概花了4亿美元，吃了2个披萨。

要不是他自己发帖询问，根本没人知道究竟谁花了这10000比特币买披萨。

正因为大家都能看到整个比特币的交易情况，这意味着每个参与到这个系统里来的计算机都有一份相同的账本，不存在像传统银行那样集中管理。

这就是我们一直听到的区块链技术。

每台计算机都是有“群体意识的个体”，如果有人想破坏账本或者盗取账本里的数据，那意味着他需要把所有接入系统的计算机同步破坏，以现在人类的科技，几乎是不可能做到的。

换一句话说，比特币相对传统货币，更安全。

最后，中本聪想创造一个没有通货膨胀的世界，所以比特币的数量是有上限的，为2100万枚，大约会在2140年挖光。

由于货币总量有限，这意味着比特币不会像美国那样随意印钱导致通货膨胀，一切设想都非常之乌托邦。

4、尽管如此，比特币在当今社会依然只是“骗局”

既然比特币有那么多传统货币无法企及的优点，为何绝大部分民众和政府都不接收这种货币，认为它是骗局呢？

这就回到我文章一开头说的那几个原因：

第一，太超前，民众无法接受。

在普通老百姓心里，货币就是政府的信用，是一种值得依赖的媒介。而比特币就好像是一个无政府主义者，背后有谁来为他背书，或者说万一出了问题，我去找谁？

这种心理问题，是永远无法解决的。

而且其中的教育成本太高，根本无法做到完全科普，就好像比特币已经存在了十几年了，又有多少人了解其中的原理和操作模式？

第二，严重冲击了政府的利益。

以美国为例，美元是全世界通用货币，外贸结算都靠美元。美国通过美元可以肆无忌惮地收割其他国家，这也是它敢无底线QE的最大依仗。

想象一下，如果比特币一跃成为国际通用货币，美国会同意吗？这相当于降维打击，直接把美国打回农耕时代。

现在虽然有一些美国企业愿意接受比特币交易，那是因为这规模实在太小了，小到可以忽略不计，对于美国政府来说，就好像下面的人拿了大富翁里面的纸币交易来交易去，根本无伤根基。

要知道任何国家对主权货币的控制都是最高级的权限，一旦失守，国家的政权和信用也会受到很大的威胁。

从这点看，比特币几乎是全世界各国政府共同的敌人。

第三，比特币的价值非常不稳定，无法用于日常交易。

最近几个月是最明显的，从1万美元到4万美元，只用了半年，涨跌50%算正常浮动。这就让人很迷惑，我究竟对自己的商品应该如何定价？

作为法定货币，最重要的一点就是要稳定，稳定压到一切。

想象一下，今天人民币兑美元是7：1，过了一个月直接变成3：1，又过了一个月变成5：1，这种情况下，谁还敢用呢，直接用美元不就好了？

所以这也是比特币无法取代法定货币最根本的原因。

比特币就像是一个完美主义者，一切都是最优解，但是它缺少了核弹和航母的护航，根本无法和主权货币对抗，至少在人类完全统一前不可能。

我们现在依然位于“地心说”的阶段，对与错，真实与骗局，对我们而言根本不重要，重要的是，我们处于这个时代，就注定比特币只能是空中楼阁。

一种无法落地的商品，再完美，也不过是用于收割的镰刀罢了，它的价值仅存在于泡沫中。

公众号：【头部大号】

茶余饭后，酒足饭饱，闲谈，聊天，吹水的谈资，看这就足够了。政治，历史，经济，科技，社会，深度解剖，吹两个半小时没问题。

你怎么看待现在比特币的问题由于比特币是技术达人创造的一种基于计算算法的共识体系，没有任何政府背书，很多人觉得比特币背后没有任何价值支撑，因此很多人都觉得它是庞氏骗局，喷他的人就很多了。

笔者认为，比特币是极客群体创造的特殊商品，满足货币的本质属性，具备货币的五大职能。

在货币的发展历史进程中，货币被普遍认为是充当一般等价物的特殊商品，并体现在一定的社会生产关系中。货币是商品交换发展到一定阶段的产物。货币作为一种特殊的商品，首先要具有使用价值和交换价值，其次要能直接同所有商品进行交换，具备支付的功能。随着货币形态的发展，特别是进入信用货币阶段后，信用货币本身几乎不存在使用价值，但信用货币仍然能够作为一般等价物与其他商品相交换，是由法律所确定的。从这个层面来说，比特币是满足货币的本质的。

比特币作为商品的价值，在于其产生过程凝结了无差别的劳动，是由“矿工”提供“电子工作”的方式获取价值，同时“挖矿”过程所消耗的计算资源和电力能源也构成其内在价值的一部分。比特币作为互联网上通行的数字货币，具备能同其他商品进行交换的价值基础。目前比特币可以进行网上购物，并在世界范围内一些实体商店进行消费或购买支付。

经济学界对于货币的本质和定义也存在不同的看法。新经济学派的经济学家认为，“货币描述的是不同东西可能具有程度不等的某种属性”、“是其被人接受的程度不等的一系列对象”。从这个层面讲，只要公众普遍能接受比特币认可比特币，比特币也就更接近货币的本质。

货币的职能随着商品经济的发展而逐渐完备起来。在发达的商品经济中，货币具有价值尺度、流通手段、贮藏手段、支付手段和世界货币五种职能，其中价值尺度与流通手段是两个最基本的职能。从足值的金属货币到现今的信用货币，货币的五大职能也出现部分职能的弱化和部分职能的增强。从当前比特币作为实际应用情况来，比特币具备货币的基本职能。

一、比特币具有价值尺度的职能

价值尺度是赋予交易对象以价格形态，指货币作为计价标准，充当衡量和表现商品价值大小的社会尺度。比特币是人类历史上第一次由技术群体在自己的领域内对世界的商品计价，且与美元形成比价效应，能够通过一定数量的比特币，来对商品的价值进行定价，具有价值尺度的职能。比特币效仿黄金低产出和有限数量的特点，具备稀缺性，充当价值尺度的社会职能，成为世界上被认可的数字货币之一，是互联网世界中的“数字黄金”。

二、比特币具有流通手段的职能

流通手段是指货币充当商品交换的媒介，是一种现实可流通的货币。比特币具备交易媒介功能，通过出售商品与服务可以获得比特币，具备流通手段的职能。比特币不但能购买网络上虚拟产品和服务、显示中实物产品，而且具有较强的分割能力。1BTC可以被分解到小数点后第8位，如0.00000001BTC，方便微型支付。

三、比特币具备支付手段的职能

支付手段是指发生赊销赊购时，用延期支付的方式买卖商品的情况下，货币用于清偿债务时执行的职能，是交易媒介职能的延伸。比特币因其使用范围不受限制，可以线上线下购销商品与服务，实现未来货币与财富的自由兑现。在现实交易中，在对方接受比特币的情况下，债务方完全可以使用比特币来偿还债务，因此比特币是具有支付手段的职能。

四、比特币具备储藏手段的职能

贮藏手段是指货币退出流通领域，作为社会财富的一般代表而加以积累和保存价值的手段，发挥“蓄水池”的贮藏作用。比特币具备价值储藏或购买力储藏的职能，具有专属所有权，运用计算机技术和通信技术将互联网中的比特币以数字化形式(二进制数据)被隔离存储在网络或有关电子设备中，只有用户自己操控私钥支付，无人可以获取。携带和保管的成本几乎为零，且不易出现损耗。比特币恒定的总量和动态调整的产量使比特币的价值相对稳定，这使得比特币具备退出流通领域作为社会财富的一般代表被保存起来的职能，在未来依然能够兑现相应的产品或服务。实际上比特币的稀缺性一定程度上使比特币将会持续保持紧缩，即比特币将长期升值。因此比特币具有很好地贮藏价值。

五、比特币具有世界货币的职能

世界货币是指当货币超出国界，在世界市场上能发挥一般等价物。世界货币作为国际间的购买手段、支付手段，实现国际间财富的转移。比特币，作为一种基于区块链技术通过互联网发行的数字货币，本身完全没有国界，非常适合作为国际间贸易的支付手段，是真正意义上的全球通用的世界货币。

从以上比特币的五大职能分析，商品交易中价值尺度的职能体现了比特币的使用价值。购入计算机的费用和挖矿时的电耗、时耗等都使比特币天然具有价值，类似开采黄金消耗的社会必要劳动时间固化于黄金本身而使其具有价值一样，挖矿消耗的劳动全部转化为比特币的价值。因此，比特币具有货币的价值和使用价值。

比特币既缺乏金属货币背后的商品职能，又缺乏信用货币的强制力保证，它的价值取决于有多少人、多少商品和服务愿意接受比特币付款，即人们对比特币的信任、对一整套机制所营造的信心。如果比特币能够在较长的时间内建立投资者的信心，认可度越来越高，交易范围越来越广，它的货币属性就会越来越强，那么，一种新的货币体系也许就此开始，并最终成为全球通用货币。

关于比特币的谜题(完结)你可曾想过：为什么矿机算力越大越好？（既然是解数学题那为什么不是拼谁的算法厉害啊喂！）比特币的数量总和为什么是2100万？比特币盗窃是怎么回事？我不玩比特币，就真的与比特币无关了吗……🤔️

关于大众不再感到陌生的比特币，背后还有许多巧妙之处。本文介绍了比特币的基本原理和主要原则，并结合对部分技术细节的剖析，来对上述的一些疑问作出解答。全文较长，约7000字，阅读时间约为22分钟，建议收藏后阅读😁

文章可以分成以下几个部分：

*比特币先验知识

    --密码学相关

    --比特币重要概念

*交易的生命周期

*区块链的构成

*区块链的生长

     --“挖矿”的数学本质

     --“矿工”的收益

*比特币的共识机制

     --比特币的去中心化共识

     --“最长链优先”原则

*比特币安全性

比特币作为第一个去中心化的数字货币，其设计中运用了不少的密码学相关知识，主要包括非对称加密技术、哈希函数等等。理解这些密码学知识，能帮助我们更好地理解比特币中的一些概念及规则。

以下是比特币的一些定义及概念解说，了解过的小伙伴们可以直接跳过～

在比特币这个创新的支付网络中，一个交易的生命周期大概可以分为几个阶段：创建、传播和被验证交织、被打包进区块记录到区块链中、获得更多的确认。图1对这几个阶段做出了示意。

注：

1⃣️一个支付方A在发起一个比特币交易时，会使用自己的私钥对交易信息的哈希值进行签名。因此A向全网广播的内容除了交易信息之外，还有自己的公钥信息、对消息的签名。其他矿工只要利用A的公钥即可对这个交易进行验证，判断是否真的由A创建。

2⃣️”交易传播和交易验证“交替意味着各个节点基于一定的规则独立验证每个交易（共识基础1）,一个节点只有认为这个交易有效才会把它继续传播出去。

比特币的底层技术是区块链。区块链系统是一种分布式共识系统，区块链网络中所有的参与节点将就交易的状态达成一致。

区块链到底是什么呢？你可以把它理解成一种分布式的交易的共享账本，以区块为基本单位链接在一起。交易信息将被整理并打包记录在区块中。每一个区块，包含区块头，以及紧跟其后的交易列表。区块头包含3个区块元数据集合：前序区块哈希(严格来说是前序区块头哈希，因为只有区块头被用于哈希运算)、元数据集（包括难度、时间戳、随机数等）、一个基于加密哈希来高效概括区块中所有交易的默克尔树（merkletree)。了解这个结构，将帮助我们更好地理解挖矿的数学本质。

你可能听说过“挖矿”这个词，或者听说众人争相购买挖矿机器来发家致富。但让人疑惑的是：都说打包区块的本质是解数学难题，但单凭那些看似简陋的机器嗡嗡嗡疯狂耗费电力，就能确保自己解出比特币难题的胜率高了吗？比特币技术原理中，矿工们解决的数学题，难道是一个暴力破解题？

看了一圈，发现矿工们解决的题，还真有点暴力破解的意思，每次尝试解题的过程几乎都是茫茫然、去碰运气的。拼的是谁足够幸运，也拼谁算的足够快；算的快了么，试错次数多，自然胜算也就大了。

解题的背景是这样的——挖矿节点通过基于工作量证明算法（Proof-of-Work,POW）的证明运算，独立将交易汇聚到新区块中（共识基础2）。当矿工从网络中接收到一个新的区块的时候，他发现自己已经在上一轮竞争中失败了，所以立即开始新区块的挖矿过程。为了创建一个新的区块，他从内存池中选择交易来填充区块（加入区块的第一笔交易是一个“铸币交易”，3.2节会给出详相关细节）。接下来是填充字段来创建区块头（包括前序区块的区块头哈希、交易的默克尔树（Merkel树）、时间戳、难度目标值、随机数），然后开始计算这个新区块的工作量证明。

这个计算的过程简单来说是对区块头部进行两次sha256运算，得到一个RESULT，如果这个RESULT满足特定要求，这个人才能算是算对了、才有权利去记账。满足要求的RESULT被称为“工作量证明”（中本聪论文中称为“proofofwork”）。

关于这个计算过程，强调以下几点：

第一，区块头部，包含了前序区块头部的哈希、本区块交易信息的默克尔树、时间戳、难度目标值、随机数等信息（见图2）。

第二，哈希运算具有“知道y，无法推出使得h(x)=y成立的x”、“即使输入只改变一点点，输出也会差很多”、“利用任意长度的数据作为输入，生成一个固定长度的确定结果”的特性。所以大家也不知道什么样子的输入才能产生自己想要的结果，矿工只能不断尝试。

第三，前面说到，区块头哈希值需要满足一个特定要求才能成为工作量证明——小于某一阈值，或者说哈希值含有给定前缀。阈值的大小求和挖矿难度有关：挖矿难度是一个动态参数，其值越大，则阈值越小，说明哈希值符合要求的概率更小，矿工每次计算能成为工作量证明的概率越小。比特币有一个自我调节过程——通过对现有的挖矿算力情况进行估算，来对应调整挖矿难度，可以保证区块链每十分钟出一个块，达到控制发行速度的目的。（这个过程的基本思想类似产品笔试的数据估算题，根据“一个提供、一个需要“的思路去构造一个等式，然后求解等式一边的一个因子；想了解挖矿难度系统和调整方式的同学可以进一步查阅～）

综合以上三点来看，为了产生工作量证明，用户基本上会通过调整随机数来碰运气（因为其他字段基本不变）、进行多次运算直至符合要求，别无他法。如此一看，随机数就具有“幸运数字”的意味了。因此，平均来讲，谁计算的能力越强（尝试的次数越多），就更有希望打包块。

你可能会想，矿工这么心甘情愿地消耗算力去维护区块链，是受到怎样的利益驱使呢？简单来说，矿工的收益来源有二：1、计算出工作量证明，创造一个新区块所获得的新币奖励；2、记账矿工费。

当矿工找到工作量证明、打包一个新区块，并把区块传送给他的所有对等节点。每一个挖矿节点都独立验证新区块、把合格的新区块整合进区块链（共识基础3），并把这个区块继续传给自己的对等节点。结果是，只有经过验证的区块才会在网络当中广泛传播，保证了诚实矿工挖出的新区块能被区块链所接纳。挖矿成功的个体节点或集体节点，可以同时获得新币奖励和记账矿工费。

新币奖励类似于货币的发行，其遵循规则是，第一个四年每一个新区块产生50btc，第二个四年每一个新区块产生25btc，第三个四年每个新区块产生12.5btc，如此周期指数递减。按照等比数列求和可知，到2140年，比特币产生的总和约为21000000（所以说比特币数量有限，天生紧缩）。届时，不再随区块的产生增加新的比特币，矿工不再拥有第一项收益。但现实中，由于挖矿成本高昂，挖矿成功的往往是是一个矿池的所有参与者。收益被分给矿池地址，矿池按照组内算力贡献比例来分摊收益的。

记账矿工费又称交易费用，以交易输入和交易输出之间的差值的形式存在；一个区块的总交易费用是对加入区块的所有交易的（交易输入-交易输出）求和。一般来说，矿工费越高的交易，会越快被处理。而矿工费在这里起到两个作用，一个是奖励矿工，另一个是防止主链滥用（防止大家发送交易垃圾信息，因为提出交易是有一定代价的）。

矿工的收益以什么样的形式被验证呢？这里不得不提到“铸币交易”。每个计算机节点在进行工作量证明计算之前加入区块的第一笔交易，正是“铸币交易”。这个交易从无到有生成比特币，其金额是新币奖励与记账矿工费的总和，被支付到挖矿矿工自己的比特币地址。如果矿工找到了一个工作量证明使区块有效，他就赢得了这个奖励，因为他构造的“铸币交易”生效了。

关于铸币交易和“新币奖励”，之前有一个读者问我：一个矿工把自己挖到新区块的消息公布出去，他的工作量证明不会被别人剽窃吗？

个人认为，至少“铸币交易”能防止这件事情发生。让我们来重申一下计算工作量证明的过程——一个矿工E在新区块里加入了奖赏自己的“铸币交易”，并利用时间戳、前序区块头哈希、随机数、本区块交易的merkle树等信息计算出一个符合要求的工作量证明。

在这个过程中，merkle树啥样子，取决于包括“铸币交易”在内的本区块所有交易信息。因此可以把铸币交易视为工作量证明的间接变量之一。那么，即使其他人拿到了E的工作量证明，这个工作量证明也是带有E的印记的、与奖赏E的铸币交易相关的，别人根本无法纳为己用。

你还可以通过设想以下的场景来加深对共识基础2“挖矿节点通过基于工作量证明算法的证明运算，独立将交易汇聚到新区块中”的理解。

为什么一个挖出新区块的矿工不悄悄使个心眼，在创建区块之初就把铸币交易的金额设成1000BTC呢？原因在于每个节点都是基于相同的规则来独立验证区块的。矿工必须创建完美的、符合公共规则的、正确依据工作量证明方法的区块；而一个无效的铸币交易会导致整个区块无效，并被其他节点拒绝，永远无法成为账本的一部分。可以预想，为了生成这个工作量证明，矿工们已经投入了巨大的算力和电量去挖矿，如果涉嫌欺诈而被否决，其为挖矿付出成本都付诸东流。

综上所述，矿工不能冒领他人的奖励，而拿到奖励的矿工也必须只能拿取符合规定的数额。

  比特币的卓越之处，在于建立了一种去中心化的自发共识。这种共识是自发产生的，是成千上万在网络中遵循着共同规则的节点，在异步交互中形成的，不依赖于任何中央机构的调解和干涉。

  关于比特币的4项主要共识基础，本文在讲解对应细节时有提及，下面做一个整合：

   这四个过程相辅相成、互相作用，形成了自发的全网共识，促使全网节点组合出可信、公开、权威的总账。  

你可能会想，比特币是一个去中心化的、基于大众信任的、依靠众人力量运转的一个东西。万一有一部分矿工被坏人收买了咋办呢？“51%攻击”指的又是什么？比特币交易所要求的“6个确认”又是怎么回事？

这里首先要提到比特币的一个规则“最长链优先”。意思是，比特币的账单链在出现分叉的时候，每个矿工会独立选择长（累积了最多工作量证明）的链条，在上面继续挖矿工作（共识基础4）。

这个原则主要涉及到两个问题：

当有两个矿工A和B同时挖矿成功（算出符合要求的数学答案）时，他们分别把自己计算出来的工作量证明作为下一个块的前序区块哈希，生成一个块衔接到原有的链后面，由此出现了两个分支。

这个时候，这两个成功的矿工广播了自己打包成功的消息。由于区块链是一个去中心化的数据结构，区块消息到达不同节点的时间点不一致，故不同的节点可能拥有不完全一样的区块链视图——有的矿工会先收到A的消息，有的则先收到B的消息。为了解决这个问题，收到消息的矿工们遵循一个原则：选择并尝试延长最长的链。

因此，这两条分支会各自成长一小段时间，直到他们的长度出现差异（不可能长度一直相同），比如说其中一条链的矿工们，更快地打包在支链后面又加上一块。按照“最长链优先“的规则，较短的链会被抛弃，原本工作在短链上的矿工们都回到长链上工作。

换言之，分叉只是不同节点暂时的不一致现象，当新区块被加入到其中某一分支时，最终收敛将解决这一个问题。[读者可以思考一下，为什么区块链被设置成每十分钟挖出来一个块：如果时间短了，是不是就增加了分支产生的次数？如果时间长了，是不是交易结算的效率就太低了？]

双重支付的本质其实也是区块链的分叉，但这种分叉却是“非自然恶意蓄谋”的产物。

我们假设小敏是密谋双重支付的一方，她把自己仅有的10BTC先给小强、交换一块黄金，待这条交易信息P被打包进区块Q后，她从小强手中拿到了黄金。这时，小敏使了个心眼，她想偷偷抹去、篡改区块Q上的交易信息P，“白嫖”这块黄金。为了实现这样的目的，根据“最长链优先”法则，小敏必须剔除该笔交易P后、重新进行结算工作，集中算力来形成分叉，并让分叉以更快的增速超过并取代Q所在的主链。如果小敏确实能让分叉更长，分叉就成为了主链，其他节点也会转向新主链上继续工作。这样，小强付出了黄金，却没有收到这10个比特币，“赔了夫人又折兵”。

在这个过程中，小敏需要和原链进行“抗争”，使新分叉成为最长的主链，这被称为“共识攻击”。“共识攻击”本质上是对下一区块的争夺，攻击方越“强壮”、哈希算力越大，就越容易成功。

“共识攻击“成功的可能性有多大呢？

大多数比特币交易所规定，一个交易传送到区块链上后需要6个「确认」来完成验证该笔交易。这一规定的根据是，假设意图造假的矿工拥有10%的算力（挖矿成功概率0.1），那么造假矿工要构造另一条伪链实施长度超越，必须至少成功挖矿6次。那么原链被取代、被抛弃的概率约为0.1的6次方，趋近于0。你可以把比特币理解为地质构造层，表层可能因为季节变换而有所改变，甚至可能被风刮走，但一旦深入到地下，地质层就能更加稳定、不受干扰。

而假设有一群拥有了51%算力的矿工，他们控制了一半以上的全网哈希算力，可以故意在区块链中制造分叉、进行双重支付交易。但事实是，全网哈希算力的大量增加，个体矿工几乎不可能控制哪怕1%的哈希算力了（但矿池带来的算力集中化控制，存在一定的风险）。更何况，如果真有拥有如此强大算力的组织，他完全可以凭借自己强大的算力投入到挖矿中去获取开发新区块所获的的比特币奖励，诚实挖矿比双花更有利可图。

尽管实际上并未出现51%攻击的问题，但不可否认的是，算力的集中违背了比特币去中心化这一初衷，并成为其继续发展的一大隐患。

一个系统的安全性，往往取决于系统安全的最薄弱环节，这也就是所谓的“木桶原理“。与区块链系统相关的安全性问题包括但不限于以下几项：

（1）在区块链上被广泛使用的公钥系统基本上是安全的，但量子算法在理论上能够破解公钥系统；因此，区块链的算法安全性是相对的。

（2）区块链协议本身存在逻辑缺陷，例如受到黑客攻击的区块链系统共识机制。

（3）所有数字货币系统高度依赖私钥，私钥在存储、使用方面的安全性成为区块链系统安全性中至关紧要的一环。

尽管区块链是去中心化系统，但目前绝大多数数字交易所却是中心化的，存在着人为安全漏洞及技术安全漏洞。这些数字交易所拥有存放大量加密货币的私钥，这对于黑客来说无疑是最瞩目的目标；只要黑客偷走了这些私钥，就可以获取到这些加密货币。

作者会继续阅读相关资料、不断完善本文，目标是完成一篇通俗易懂的比特币科普文章。:)

**本文系网上信息与个人理解的结合，如有偏差及误读，欢迎读者指出。也欢迎给出关于文章结构上的指导～

比特币机制研究现今世界的电子支付系统已经十分发达，我们平时的各种消费基本上在支付宝和微信上都可以轻松解决。但是无论是支付宝、微信，其实本质上都依赖于一个中心化的金融系统，即使在大多数情况这个系统运行得很好，但是由于信任模型的存在，还是会存在着仲裁纠纷，有仲裁纠纷就意味着不存在不可撤销的交易，这样对于不可撤销的服务来说，一定比例的欺诈是不可避免的。在比特币出来之前，不存在一个不引入中心化的可信任方就能解决在通信通道上支付的方案。

比特币的强大之处就在于：它是一个基于密码学原理而不是依赖于中心化机构的电子支付系统，它能够允许任何有交易意愿的双方能直接交易而不需要一个可信任的第三方。交易在数学计算上的不可撤销将保护提供不可撤销服务的商家不被欺诈，而用来保护买家的程序化合约机制也比较容易实现。

假设网络中有A,B,C三个人。

A付给B1比特币，B付给C2比特币，C付给A3比特币。

如下图所示：

为了刺激比特币系统中的用户进行记账，记账是有奖励的。奖励来源主要有两方面：

比特币中每一笔交易都会有手续费，手续费会给记账者

记账会有打包区块的奖励，中本聪在08年设计的方案是：每10分钟打一个包，每打一个包奖励50个比特币，每4年单次打包的奖励数减半，即4年后每打一个包奖励25个比特币，再过四年后就奖励12.5个比特币...这样我们其实可以算出比特币的总量：

要说明打包的记录以谁为准的问题，我们需要引入一个知名的拜占庭将军问题（Byzantinefailures）。拜占庭将军问题是由莱斯利·兰伯特提出的点对点通信中的基本问题。含义是在存在消息丢失的不可靠信道上试图通过消息传递的方式达到一致性是不可能的。

假设有9个互相远离的将军包围了拜占庭帝国，除非有5个及以上的将军一起攻打，拜占庭帝国才能被打下来。而这9个将军之间是互不信任的，他们并不知道这其中是否有叛徒，那么如何通过远距离协商来让他们赢取战斗呢？

口头协议有3个默认规则：

1.每个信息都能够被准确接收

2.接收者知道是谁发送给他的

3.谁没有发送消息大家都知道

4.接受者不知道转发信息的转发者是谁

将军们遵循口头规则的话，那就是下面的场景：将军1对其他8个将军发送了信息，然后将军2~9将消息进行转达（广播），每个将军都是消息的接受者和转发者，这样一轮下来，总共就会有9×8=72次发送。这样将军就可以根据自己手中的信息，选择多数人的投票结果行动即可，这个时候即便有间谍，因为少数服从多数的原则，只要大部分将军同意攻打拜占庭，自己就去行动。

这个方案有很多缺点：

1.首先是发送量大，9个将军之间要发送72次，随着节点数的增加，工作量呈现几何增长。

2.再者是无法找出谁是叛徒，因为是口头协议，接受者不知道转发信息的转发者是谁，每个将军手里的数据仅仅只是一个数量的对比：

这里我们假设有3个叛徒，在一种最极端的情况下即叛徒转发信息时总是篡改为“不进攻”，那么我们最坏的结果就如上图所示。将军1根据手里的信息可以推出要进攻的结论，却无法获知将军里面谁是叛徒。

这样我们就有了方案二：书面协议。

书面协议即将军在接受到信息后可以进行签字，并且大家都能够识别出这个签字是否是本人，换种说法就是如果有人篡改签字大家可以知道。书面协议相对比口头协议就是增加了一个认证机制，所有的消息都有记录。一旦发现有人所给出的信息不一致，就是追查间谍。

有了书面协议，那么将军1手里的信息就是这样的：

可以很明显得看出，在最坏的一种情况——叛徒总是转发“不进攻”的消息之下，将军7、8、9是团队里的叛徒。

这个方案解决了口头协议里历史信息不可追溯的问题，但是在发送量方面并没有做到任何改进。

在我们的示例中，比特币系统里的每个用户发起了一笔交易，都会通过自己的私钥进行签名，用数学公式表示就是：

所以之前的区块就变成了这样：

这样每一笔交易都由交易发起者通过私钥进行数字签名，由于私钥是不公开的，所以交易信息也就无法被伪造了。

如书面协议末尾所说的那样，书面协议未能解决信息交流过多的问题。当比特币系统中存在上千万节点的时候，如果要互相广播验证，请求响应的次数那将是一个非常庞大的数字，显然势必会造成网络拥堵、节点处理变慢。为了解决这个问题，中本聪干脆让整个10分钟出一个区块，这个区块由谁来打包发出呢？这里就采用了工作量证明机制(PoW)。工作量证明，说白了就是解一个数学题，谁先解出来数学题，谁就能有打包区块的权力。换在拜占庭将军的例子中就是，谁先做出数学题，谁就成为将军们里面的总司令，其他将军听从他发号的命令。

首先，矿工会将区块头所占用的128字节的字符串进行两次sha256求值，即：

这样求得一个值Hash，将其与目标值相比对，如果符合条件，则视为工作量证明成功。

工作量证明成功的条件写在了区块链头部的难度数字段，它要求了最后进行两次sha256运算的Hash值必须小于定下的目标值；如果不是的话，那就改变区块头的随机数（nonce），通过一次次地重复计算检验，直到符合条件为止。

此外，比特币有自己的一套难度控制系统，使得比特币系统要在全网不同的算力条件下，都保持10分钟生成一个区块的速率。这也就意味着：难度值必须根据全网算力的变化进行调整。难度调整的策略是由最新2016个区块的花费时长与期望时长（期望时长为20160分钟即两周，是按每10分钟一个区块的产生速率计算出的总时长）比较得出的，根据实际时长与期望时长的比值，进行相应调整（或变难或变易）。也就是说，如果区块产生的速率比10分钟快则增加难度，比10分钟慢则降低难度。

PoW其实在比特币中是做了以下的三件事情。

这样可以防止一台高性能机器同时跑上万个节点，因为每完成一个工作都要有足够的算力。

有经济奖励就会加速整个系统的去中心化，也鼓励大家不要去作恶，要积极地按照协议本来的执行方式去执行。(所以说，无币区块链其实是不可行的，无币区块链一定导致中心化。)

也就是说，每个节点都不能以自身硬件条件去控制出快速度。现在的比特币上平均10分钟出一个块，性能再好的机器也无法打破这个规则，这就能够保证区块链是可以收敛到共同的主链上的，也就是我们所说的共识。

综上，共识只是PoW三个作用中的一点，事实上PoW设计的作用有点至少有这么三种。

默克尔树的概念其实很简单，如图所示

这样，我们区块的结构就大致完整了，这里分成了区块头和区块体两部分。

区块链的每个节点，都保存着区块链从创世到现在的每一区块，即每一笔交易都被保存在节点上，现在已经有几百个GB了。

每当比特币系统中有一笔新的交易生成，就会将新交易广播到所有的节点。每个节点都把新交易收集起来，并生成对应的默克尔根，拼接完区块头后，就开始调整区块头里的随机数值，然后就开始算数学题

将算出的result和网络中的目标值进行比对，如果是结果是小于的话，就全网广播答案。其他矿工收到了这个信息后，就会立马放下手里的运算，开始下一个区块的计算。

举个例子，当前A节点在挖38936个区块，A挖矿节点一旦完成计算，立刻将这个区块发给它的所有相邻节点。这些节点在接收并验证这个新区块后，也会继续传播此区块。当这个新区块在网络中扩散时，每个节点都会将它作为第38936个区块(前一个区块为38935)加到自身节点的区块链副本中。当挖矿节点收到并验证了这个新区块后，它们会放弃之前对构建这个相同高度区块的计算，并立即开始计算区块链中下一个区块的工作。

整个流程就像下一张图所展示的这样：

简单来说，双花问题是一笔钱重复花了两次。具体来讲，双花问题可分为两种情况：

1.同一笔钱被多次使用；

2.一笔钱只被使用过一次，但是通过黑客攻击或造假等方式，将这笔钱复制了一份，再次使用。

在我们生活的数字系统中，由于数据的可复制性，使得系统可能存在同一笔数字资产因不当操作被重复使用的情况，为了解决双花问题，日常生活中是依赖于第三方的信任机构的。这类机构对数据进行中心化管理，并通过实时修改账户余额的方法来防止双重支付的出现。而作为去中心化的点对点价值传输系统，比特币通过UTXO、时间戳等技术的整合来解决双花问题。

UTXO的英文全称是unspenttransactionoutputs，意为未使用的交易输出。UTXO是一种有别于传统记账方式的新的记账模型。

银行里传统的记账方式是基于账户的，主要是记录某个用户的账户余额。而UTXO的交易方式，是基于交易本身的，甚至没有账户的概念。在UTXO的记账机制里，除了货币发行外，所有的资金来源都必须来自于前面某一个或几个交易。任何一笔的交易总量必须等于交易输出总量。UTXO的记账机制使得比特币网络中的每一笔转账，都能够追溯到它前面一笔交易。

比特币的挖矿节点获得新区块的挖矿奖励，比如12.5个比特币，这时，它的钱包地址得到的就是一个UTXO，即这个新区块的币基交易（也称创币交易）的输出。币基交易是一个特殊的交易，它没有输入，只有输出。

当甲要把一笔比特币转给乙时，这个过程是把甲的钱包地址中之前的一个UTXO，用私钥进行签名，发送到乙的地址。这个过程是一个新的交易，而乙得到的是一个新的UTXO。

这就是为什么有人说在这个世界上根本没有比特币，只有UTXO，你的地址中的比特币是指没花掉的交易输出。

以Alice向Bob进行转账的过程举例的话：

UTXO与我们熟悉的账户概念的差别很大。我们日常接触最多的是账户，比如，我在银行开设一个账户，账户里的余额就是我的钱。

但在比特币网络中没有账户的概念，你可以有多个钱包地址，每个钱包地址中都有着多个UTXO，你的钱是所有这些地址中的UTXO加起来的总和。

中本聪发明比特币的目标是创建一个点对点的电子现金，UTXO的设计正可以看成是借鉴了现金的思路：我们可能在这个口袋里装点现金，在那个柜子角落里放点现金，在这种情况下不存在一个账户，你放在各处的现金加起来就是你所有的钱。

采用UTXO设计还有一个技术上的理由，这种特别的数据结构可以让双重花费更容易验证。对比一下：

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