比特币的安全问题包括什么内容比特币的安全问题包括什么内容呢

大家好，关于比特币的安全问题包括什么内容很多朋友都还不太明白，今天小编就来为大家分享关于比特币的安全问题包括什么内容呢的知识，希望对各位有所帮助！

本文目录

比特币安全吗比特币挖矿是解决什么问题的比特币的安全性到底有多高,你有怀疑比特币的安全性吗关于比特币的谜题(完结)比特币安全吗比特币技术，包括协议和密码学，有着强大的安全性记录，并且比特币网络也许是世界上最大的分布式计算工程。比特币最常见的薄弱环节是用户失误。存储私钥的比特币钱包文件可能会意外地被删除，丢失或盗取。这跟用电子形式存储的实体现金非常相似。幸运的是，用户可以利用可靠的安全性策略来保护他们的资金，也可以使用提供良好安全性等级以及偷盗或遗失保险服务的供应商。

其实，安不安全只有实践说了算。

比特币挖矿是解决什么问题的通过消耗各自计算机的运算能力来处理比特币系统里的交易信息，同时越来越多的人和机构加入这个去中心化的挖矿当中来时，大家发现居然没有一个人或者机构能够垄断这个挖矿产出的比特币，因为这个利益人人都想要，因为利益永远是人类最原始的动力，根据系统设计，如果任何一个人或者机构想要垄断挖矿产出比特币，必须要掌握超过一半的挖矿计算机和设备，但是这却是不可能达到的事情，这样一来比特币系统越来越强大和安全起来。假如系统遇到黑客攻击的情况下，只会有一小部分节点被影响，大部分节点继续运行，继续处理交易，继续挖矿，根本不会被影响。挖矿的收益来自比特币的奖励和交易的手续费。为什么要挖矿？有什么意义？用迅雷来举例，在这个P2P去中心化下载网络里（包括但不限于迅雷），人人都可以作为一个节点来上传数据和下载数据，这样一来就算下载网站的链接失效了还是能下载到文件，很多人就认为只要是P2P的下载，文件就永远存在网上了。

比特币的安全性到底有多高,你有怀疑比特币的安全性吗近期，比特币突破新高，一枚比特币价值近26万人民币，一枚比特币换一辆特斯拉。对于刚入圈的新人来说，你肯定很关心比特币的安全问题。

那么，比特币安全吗？换句话说，钱包里的比特币，容易被黑客盗走吗？

01

私钥、公钥、地址

就像银行取款、网银转账需要输入密码一样，动用钱包里的比特币也需要密码，这个密码被称之为“私钥”。

与“私钥”对应的是“公钥”，“公钥”就像你的银行账户。每个银行账户都有唯一的账户编号，也就是银行卡号。在比特币网络中，这个银行卡号就是“地址”。别人只要知道你的“银行卡号”（即地址），就可以给你转比特币了。

在银行，开户流程基本是“开设银行账户——给银行卡号——设置银行卡密码——开户成功”。但在区块链世界里，是先设置“密码”（私钥），再开设“银行账户”（公钥），最后给“银行卡号”（地址）。

如果你路上捡到了一张纸条，上面只写着银行卡密码，但没写银行卡号，即便这个银行卡密码是真的，你也无法取走相关账户里的钱。

但在区块链世界，你只要知道了别人的“银行卡密码”（私钥），就可以知道别人的“银行账户”（公钥）和“银行卡号”（地址），可以取走里面的币。

为什么会这样呢？

这是因为在区块链中，私钥通过加密生成公钥，公钥转换一下格式生成地址。也就是说，私钥可以推导出公钥，公钥可以推导出地址。

02

反向推导？没门！

既然“私钥可以推导出公钥，公钥可以推导出地址”，动用账户里的比特币又必须输入“密码（私钥）”，那黑客要窃取你钱包里的比特币，必须、也只需拿到“私钥”即可。

理论上，黑客有2种方法窃取你的私钥：

第一种方法并不可行，因为比特币采用的加密算法，“失之毫厘，差之千里！”。输入的内容，稍稍变动哪怕一丁点的东西，加密后输出的结果和之前输出的结果也有天壤之别，而且这些结果没有规律可循。

所以，这种加密算法是“单向的”、“不可逆的”，黑客无法通过输出（地址/公钥）推导出输入（私钥）。

03

暴力破解比特币私钥有多难？

既然第一种方法不可行，那第二种方法如何？在回答这个问题之前，我们先看下私钥是怎么产生的。

假设你抛硬币，正面朝上为1，反面朝上为0，连续抛256次，把每次抛的结果记录下来，再转换成十六进制数，就是一个比特币私钥。

What?这么简单？这么任性？

没错，比特币的私钥就是通过程序“抛256次硬币”，随机生成的。所以，比特币私钥的本质是256位二进制数。

每次抛硬币，都有正反2面，所以抛256次，一共可以出现「2x2x2x2……2x2x2」，即256个2相乘，也就是「2的256次方」种结果。所以，比特币的私钥总数，理论上有「2的256次方」个。

注：私钥总数的实际值比上面的理论值略低，因为有一小部分私钥不可用，但对总数影响微乎其微。

「2的256次方」是多大呢？它约等于「10的77次方」。那「10的77次方」又是多大呢？

如果我们居住的这个地球，海洋、岩石、地底下的岩浆全部用沙子来填充的话，整个地球的沙子数量大概是「10的30次方」。也就是说，一个和地球一样大，全部由沙子组成的星球，需要用到「10的30次方」粒沙子。

「10的77次方」比「10的30次方」大「10的47次方」倍，整整47个0。在比一个地球的沙子数量还要多「10的47次方」倍的比特币私钥集里，一个一个地试，破解出某个地址对应的私钥，简直比大海捞针还难。

所以，即便黑客有超级计算机，都无法暴力破解比特币私钥。

这就是为什么很多人说，“比特币第一次通过技术手段，保证了个人的私有财产神圣不可侵犯”。

04

如果比超级计算机还要厉害？

虽然未来的科技如何发展谁都无法准确预测，但如果有一天，人类发明了比超级计算机、量子计算机还要厉害的计算机，比特币私钥不就不安全了吗？

确实，很多人想知道量子计算机到底对比特币的安全性有没有威胁，如果有威胁，比特币有哪些措施可以应对。

鉴于这个问题不是三言两语能解释清楚，后面我们会单独开一篇文章，探讨这个问题，敬请期待。

05

结语

当然，安全问题不仅仅牵涉到技术问题，也牵涉到私钥的保存问题。如果是因为自己私钥保存不当，或是电脑中了病毒，或是使用的钱包软件有漏洞或是有后门，导致私钥被黑客窃走，那钱包里的比特币安全性就无从谈起了。

但是，因为自己的失误导致私钥被盗，这锅不能让比特币背，不是吗？

所以，如果有人拿比特币被盗事件来质疑比特币的安全性，你会怎么回答他呢？

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～

关于比特币的安全问题包括什么内容的内容到此结束，希望对大家有所帮助。

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