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一 。什么是比特币
1. 比特币是分布式的对等系统。因此，没有“中央”服务器或控制点。比特币是通过称为“挖掘”的过程创建的，该过程涉及到在处理比特币交易时竞争寻找数学问题的解决方案。比特币网络中的任何参与者（即，使用运行完整比特币协议栈的设备的任何人）可以作为矿工使用其计算机的处理能力来验证和记录交易。平均每10分钟，有人可以验证过去10分钟的交易，并获得全新的比特币奖励。基本上，比特币采矿分散了中央银行的货币发行和结算功能，取代了任何中央银行的需求。
比特币协议包括内置的算法，用于调整整个网络的采矿功能。平均而言，任何时候，无论多少矿工（以及多大处理能力）参与竞争，矿工必须执行的处理任务难度实现动态调整，保证每10分钟就可以挖矿成功。该协议还将每4年发行新比特币的比例降低一半，并将将发行的比特币的总数限制在低于2100万硬币的固定总量。结果是，流通中的比特币数量紧随其后的一个容易预测的曲线，到2140年将达到2100万。由于比特币的发行率下降，长期来看，比特币货币是通货紧缩。此外，比特币不能通过“打印”超过预期发行率的新货币来膨胀。
换句话说，比特币（bitcoin）也是协议，对等网络和分布式计算创新的代名词。比特币货币真的只是本发明的第一个应用。比特币代表了数十年密码学和分布式系统研究的高潮，包括四个关键创新，这四个创新以独特和强大的组合结合在一起。比特币这四个创新包括：去中心化的对等网络（比特币协议）公共交易总帐（区块链）独立交易确认和货币发行的一套规则（共识规则）实现有效的区块链全球去中心化共识的机制（工作量证明算法）作为一名开发人员，我将比特币视为货币互联网，通过分布式计算传播价值和确保数字资产所有权的网络。比特币还有很多比起第一眼看到的更多的内容。在本章中，我们将介绍一些主要的概念和术语，获得必要的软件，并使用比特币进行简单的交易。在接下来的章节中，我们将开始展开使比特币成为可能的技术层次，并检查比特币网络和协议的内部工作。
----比特币需要解决的问题
1.真实问题
2.重复支付问题
3.归属问题
----Bitcoin：A Peer-to-Peer Electronic Cash System
他出版了一篇题为“Bitcoin：A Peer-to-Peer Electronic Cash System”的文章[1]。 Nakamoto结合了诸如b-money和HashCash等先前的发明，创建了一个完全去中心化的电子现金系统，它不依赖中央机构进行货币发行或结算和验证交易。关键的创新是使用分布式计算系统（称为“工作量证明”算法）每10分钟进行一次全球性的“选举”，从而允许分布式网络达成关于交易状态的共识。这优雅地解决了双重支出的问题，就是一个货币单位可以花费两次。以前，双重支出问题是数字货币的弱点，并通过中心化的票据交换所清算所有交易来解决。
--------------------关于 拜占庭将军问题
分布式计算问题的解决方案Satoshi Nakamoto的发明也是分布式计算当中一个古老问题的实用和新颖的解决方案，这就是 “拜占庭式将军”问题。简而言之，这个问题包括通过在不可靠和潜在的妥协网络上交换信息来尝试商定一个行动方案或一个系统的状态。 Satoshi Nakamoto的解决方案使用工作量证明的概念在没有中央信任机构的情况下实现共识，代表了分布式计算的突破，并具有超越货币的广泛适用性。可以用来达成一致的分权网络，比如彩票，资产登记，数字公证等等以证明选举的公平性。
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2.4 比特币挖矿
这个交易现在在比特币网络上传播开来。但只有被一个称为挖矿的过程验证且加到一个区块中之后，这个交易才会成为 这个共享账簿（区块链）的一部分。关于挖矿的详细描述请见第10章。比特币系统的信任是建立在计算的基础上的。交易被包在一起放进区块中时需要极大的计算量来证明，但只需少量计算就能验证它们已被证明。
挖矿在比特币系统中有两个重要作用：
▷ 挖矿节点通过参考比特币的共识规则验证所有交易。 因此，挖矿通过拒绝无效或畸形交易来提供比特币交易的安全性。
▷ 挖矿在构建区块时会创造新的比特币，和一个中央银行印发新的纸币很类似。每个区块创造的比特币数量是固定的， 随时间会渐渐减少。
挖矿在成本和报酬之间取得了良好的平衡。 挖矿采用电力来解决数学问题。 一个成功的矿工将以新的比特币和交易费的形式获取奖励。 但是，只有矿工正确验证了所有的交易，才能获得奖励，才能达到协商一致的规则。 这种微妙的平衡为没有中央权力机构的比特币提供安全保障。
描述挖矿的一个好方法是将之类比为一个巨大的多人数独谜题游戏。一旦有人发现正解之后，这个数独游戏会自动调整难度以使游戏每次需要大约10分钟解决。想象一个有几千行几千列的巨大数独游戏。如果给你一个已经完成的数独， 你可以很快地验证它。然而，如果这个数独只有几个方格里有数字其余方格都为空的话，就会花费非常长的时间来解决。这个数独游戏的困难度可以通过改变其大小（更多或更少行列）来调整，但即使它非常大时验证它也是相当容易的。而比特币中的 "谜题" 是基于哈希加密算法的，其展现了相似的特性：非对称地，它解起来困难而验证很容易，并且它的困难度可以调整。
在 “比特币的应用、用户和他们的故事”一节中，我们提到了一个叫Jing的在上海学计算机工程的学生。Jing在比特币网络中扮演了一个矿工的角色。大概每10分钟，Jing和其他上千个矿工一起展开一场对一个区块的交易寻找正解的全球竞赛。为寻找这个解，也被称为工作量证明，整个网络需要具有每秒亿万次哈希计算的能力。这个工作量证明算法指的用SHA256加密算法不断地对区块头和一个随机数字进行哈希计算，直到出现一个和预设值相匹配的解。第一个找到这个解的矿工会赢得这局竞赛并会将此区块发布到区块链中。
Jing从2010年开始挖矿，当时他使用一个非常快的桌面电脑来为新区块寻找正解。随着更多的矿工加入比特币网络中， 寻找谜题正解的困难度迅速增大。不久，Jing和其他矿工升级成更专业的硬件，比如游戏桌面电脑或控制台专用的高端 独享图像处理单元芯片（即显卡GPU）。在写这本书的时候，解题已经变得极其困难，只有使用集成了几百个挖矿专用算法硬件并能同时在一个单独芯片上并行工作的专用集成电路（ASIC）挖矿才会营利。Jing的公司同时加入了一个类似彩票奖池的、能够让多个矿工共享计算力和报酬的矿池。Jing现在运行两个通过USB联接的ASIC机器每天24小时不间断地挖 矿。他卖掉一些挖矿所得到的比特币来支付电费，通过收益获得一些收入
--------------------------挖矿最重要的作用是巩固了去中心化的清算交易机制，通过这种机制，交易得到验证和清算
挖矿”这个词有点误导。 一般意义的挖矿类似贵金属的提取，更多将人们的注意力集中到创造每个区块中获得的奖励。 虽然挖矿能够获得这种奖励作为激励，但挖矿的主要目的不是这个奖励或者产生新币。 如果您只是把挖矿视为创建新币的过程，则会将比特币系统中的这个手段（激励）作为挖矿过程的目标。 挖矿最重要的作用是巩固了去中心化的清算交易机制，通过这种机制，交易得到验证和清算//清除。 挖矿是使得比特币与众不同的发明，它实现去中心化的安全机制，是P2P数字货币的基础。