全面剖析比特币。区块链?挖矿?不懂的概念统统搞清楚

发展历史

2008年8月18日,域名bitcoin.org被注册

2008年10月31日,中本聪(化名)发布了文章“比特币:点对点电子现金系统”(白皮书)

2009年1月,第一个比特币软件发布

2009年1月3日,第一个比特币被采出,比特币网络由此正式被创建出来。

2010年,程序员Laszlo Hanyecz使用10000个比特币购买了两个披萨饼,这是比特币的第一次商用。

2013年12月5日,中国人民银行禁止中国金融机构使用比特币。

2018年2月1日 ,中国全面禁止比特币交易。

这里可以看到,国内对比特币持拒绝态度。实际上在比特币大肆发展的一段时间,确实曾有不少互联网公司支持比特币交易,如著名游戏分发平台Steam等。但由于比特币支付时间长,手续费高,价格不稳定等因素,这些平台很快便取消了比特币的支持。如今,绝大部分比特币的使用均为投机、黑产。

白皮书

中本聪对比特币网络的构想全部写在了他所发表的文章之中,后来称这篇文章为白皮书(附下载链接)

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基本运行原理

1.【节点】比特币节点运行后,会连接整个比特币网络,下载全部比特币区块数据。

2.【交易】当交易发生时,产生的比特币账单被不断广播,接收到广播的节点将账单记录下来。

3.【挖矿】比特币节点尝试将账单通过运算进行打包,并符合全网打包要求。

4.【确认】打包成功后将区块链接到整个比特币网络,并进行下一个区块链的打包。

以上只是简单运行原理,你一定还有很多疑问。可以接着往下看。

比特币来源

全网节点不断接受比特币的账单信息。作为回报,账单的发送者将会支付少量手续费给全网的其他节点作为奖励,以此激励比特币网络节点的不断运行。

同时,比特币节点通过打包账单(挖矿,后文谈)获得挖矿奖励,获得收益,使得整个比特币网络不断朝着更好的方向发展。

防伪

比特币网络之中运行着大量的节点,那么如何确认这些节点的身份呢?答案就是公钥。

每一个账号都拥有地址、公钥和私钥。

地址不难理解,就如同账户ID,区分每一个账户。账户随着地址,还会公布一个公钥。一串数据经过私钥加密,只能通过公钥进行解密。当然,公钥的加密数据也只能通过私钥进行解密。

由于比特币地址就是一串数字,它可以被任意的发送,甚至形成二维码。由于比特币的特性,它甚至可以离线交易。

账单

每一笔交易,都要产生一个账单,这其中包括: 账单、公钥、密文 。节点将账单信息使用公钥进行加密,若所得密文与其他节点广播而来的密文一致,则认可这个账单就是本人进行的广播,而并非他人冒充。

挖矿

挖矿的原理,就是将网络中接收到广播,以及自己产生的账单,通过SHA256进行运算。

将公钥、私钥、随机数、地址进行两次SHA256运算, 得到一串二进制的固定长度0和1。全网根据所有节点的运算能力,设置一个难度。将难度设置为大约每10分钟全网能够成功进行一次挖矿。例如节点的运算难度为6,则将账单进行SHA256运算的前6位均为0的区块视为打包成功。

若计算结果无法满足全网规定的难度系数(如前6位不为0),则修改其中的随机数继续进行SHA256运算,直至成功打包区块,完成“挖矿”。

完成挖矿后,这一好消息将向相连接的节点不断广播,临近节点收到广播后也会认可这一挖矿记录,并在比特币的全网链接中加上这个块。这个块就被永久的记录在了比特币网络之中。(想想就有成就感!)

由于SHA256的运算特性,待运算内容进行一点点微小的变化,都会对最终运算结果产生巨大影响。因此,你可能第一次运算就成功进行了挖矿,也有可能花费大量时间后才能够成功,甚至其他人将账单成功打包,而自己这里挖矿失败。

交易所

手中拿着比特币,很多时候需要换成各国的法定货币,这个时候就需要交易所。

交易所就如同股市,但又不同于股市。比特币的价格在交易所之中起起伏伏,同时,没有涨停、跌停的限制,也没有熔断机制,全天24小时不间断交易。

由此种种,各种投机行为应运而生。比特币价格一夜之间拦腰折断也就不足为奇了。

与此同时,比特币与其最初的目的越来越远,并逐渐为投机者所占据。

奖励数量

每次挖矿成功获得比特币的数量也并非是一成不变的。最初,打包成功一次奖励50个比特币。在随后的时间中,每4年,奖励减少一半。也就是说,第一年的奖励是50比特币,而第五年则是25比特币,以此类推。

所以,本文写于2019年,距离第一个比特币挖出2009年刚好十年,聪明的你应该可以知道如今打包成功一次奖励多少比特币了。

比特币可以细分到小数点后8位。

那么,根据这一事实,可以得到一个数学上关于极限的公式,通过对这一公式求极限,可以得出比特币的总量将会是2100万个左右。

挖矿不一致

这里出现一个问题,若两个节点几乎同时挖矿成功怎么办?挖矿活动将继续,首先接收到的块将被承认,后方接收到的块将不被承认。知道两条(或多条)比特币链中又有新的比特币区块被成功“挖”出,较长的链条将被全网承认,较短的链条将被丢弃,同时出现分歧的区块也将被遗弃,也就是说,短的链条不同部分的区块链挖矿失败了。

一般认为,在我们的账单被成功打包后又有数个新的区块被成功打包后,就可以认为交易成功,不可篡改。

心细的朋友或许会发现,如果我的算力超过全网的一半,我不断的运算,那么我的链条将会不断加长,最终超过其他链条并被全网承认,也就是说我可以修改其中的交易记录。

答案是,的确是这样的。如果你的运算能力超过了全网的一般,理论上你就可以改变交易记录,修改他人钱包中的余额。然而,拥有“全网算力一半以上”的实力,为何不直接挖取比特币而是去修改交易记录?所以这种事情除了在比特币网络刚刚诞生较为脆弱的时期,其他时期几乎不可能出现。所以比特币网络的交易是安全的,是无法被修改的。

余额

当节点接收到账单信息时,虽然能够确认发送者的身份,但如何知道其账户余额呢?

这里就需要查看以往比特币网络区块之中的账单信息了。比特币网络完整的记录了一个帐号的比特币获取、支出的详细信息,通过检查这些信息,便可以知道这个账户中的比特币余额,以及这个账户是否有权限支出这些比特币。

双重支付

这里有一个假设。某个账号A有10个比特币,他同时向两个不同的节点发送向B和C发送了10个比特币这一账单。B和C只接收到其中一个账单,通过检查发现A的余额足够发送10个比特币,并认可了这一账单准备打包。

当第二条账单信息来临时,会自动丢弃第二条账单信息,因为A已经没用比特币用于支付。但此时,B和C关于A的账单是不一致的。这个不一致的状态直到其中某个账单被成功打包,不一致的状态将会修正到这一成功打包的账单信息,也就是说A发出的两个账单,先被成功打包的那一个会被确认,而未被打包的账单将会被抛弃。

矿池

通过上文可以看到,运算能力越强,就越有希望挖到比特币。而一个人的能力终究是有限的,在很早的时候便发展出了矿池这一概念。

姑且将挖矿的节点叫做矿工(多么形象!),而每名矿口的挖矿能力十分有限。将大量的矿工集合在一起,同时为一块区块链执行打包操作,挖到比特币的可能性也就大大增加。而各个矿工也就通过网线,加入各个矿池,完成它们的挖矿大业(笑)。

矿难

由于比特币的价格逐渐攀升,越来越多的人看到了挖矿的巨额收益(至少短期是这样)。早期的比特币是通过CPU进行获取。而人们发现,GPU(显卡)在挖矿方面比CPU效率更高,于是大量投机人员购入大量显卡进行挖矿,直接或间接的推高了显卡的销量及售价。

后来,英伟达公司(知名显卡制造公司)发现,专门为挖矿生产显卡,而取消视频输出功能将会极大的降低成本并拉高销量(挖矿只需要运算不需要视频输出),于是乎出现了如同P106这样的挖矿专用卡。

随着比特币矿工的不断增多,挖出比特币的难度不断上升。比特币获取的收益终于难以抵消电费,使得大量“矿场”破产,大量“矿卡”被廉价甩卖。不过需要注意的是,这些矿卡不知满负荷挖矿多久,其本身质量已经难以得到保障,购买显卡时一定要擦亮眼睛!

而P106这样的专业卡,无法当做真正的显卡使用,在最初的时候以几十元的价格进行甩卖。而由于有人成功将P106通过一定的技术手段成功实现了视频输出,将这个型号的显卡再次炒高了一回。但矿难就是矿难,再无回天之术。

山寨币

比特币着实大火了一阵。与之对应的山寨比特币(简称山寨币)应运而生。第一个山寨币是莱特币。其运行原理模仿比特币,都是采用区块链、挖矿等技术。有的甚至声称优化了很多比特币存在的问题。

然而这些山寨币大多沦为资本市场投机的工具,收割着好奇者的资金。

就目前而言,任何一种山寨币无论是规模还是影响力都难以企及比特币。

这些山寨币作为投机的工具必将如同韭菜一般,一茬又一茬,进行着资本运作,不断蹭比特币的热度,企图大赚一笔。

比特币的巨大劣势

在比特币网络10年的不断运行之中,人们发现了其存在的各种各样的问题,这些问题也使得比特币难以实现其最初的目标。

1.去中心化意味着,一但秘钥丢失,钱包地址之中的钱将全部无法存取。没有地方可以忘记密码,也没有地方可以试图将钱包中的比特币取出。这些比特币随着秘钥的丢失永远存在于区块链之中无法被使用。

2.交易速度慢。比特币需要挖矿来确认交易,需要进行全网广播。因此每一笔交易都需要数个小时才能够完成交易。难以满足现如今的交易场景。

3.比特币总量不变,丢失秘钥意味着丢失了比特币。这使得比特币几乎为其货币属性判了死刑。要知道,世界各国的法定货币,无论经济发展好坏,货币总量都是在增长的。这使得比特币与现如今的经济学相决裂。

后记

比特币带给我们的更应该是技术上的革命,如去中心化的货币思路,区块链技术等等。而其自身能不能称为其最初所希望的电子虚拟货币,着实让人堪忧。

由于比特币的去中心化,无人管理,导致其价格飘忽不定,投资风险极大。与其他各国法定货币的兑换比率波动太大,难以完成其最初交易的目的。

目前,比特币的使用在绝大多数地区持消极和不被接受的态度。现在比特币更多的只是在交易所、黑市等地点流通,更多的是投机行为。比特币正在等待其最后的接盘者。

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