比特币系统是如何解决“双花”问题的

近年来，区块链引起了广泛的关注与争议，它既是比特币和其他加密货币幕后的核心技术，又是尚未发展成熟的互联网科技后起之秀。

 

在区块链分布式数据库中，去中心化的信任机制是其核心，任何两方都可以在区块链应用项目中进行直接交易，而无需经过第三方公信机构。在最初的比特币白皮书中，中本聪阐述了如何建立点对点的数字货币系统，目的是实现在线支付从一方直接传输至另一方，没有第三方机构的参与。这个系统解决了当前电子货币中一个重要的问题：即“双花”（double-spending）。

 

谈双花问题之前，我们先简单了解一下比特币系统的运行机制。

 

比特币是一种虚拟的网络货币，和法定货币相比，比特币没有一个集中的发行方，而是由计算机生成的一串串复杂代码组成。任何人都有可能参与制造比特币，并且可以全世界流通，无论你身在何方，只要你有一台接入互联网的电脑，你就可以进行挖掘、购买、出售或收取比特币，并且在交易过程中外人无法辨认用户身份信息。

 

比特币网络通过“挖矿”来生成新的比特币。所谓“挖矿”，实质上是通过计算机运算解决一项复杂的数学问题，以此保证比特币网络分布式记账系统的一致性。而负责“挖矿”的特殊用户我们称之为“矿工”，他们负责为交易创建和增添区块。

 

区块是记录比特币交易记录的数据块，当比特币的交易数据被打包到一个“区块”（block）中后，交易就算初步确认了。接着区块连接到前一个区块，交易会得到进一步的确认，在连续得到6个区块确认之后，这笔交易就不可逆转、不可删除和修改了。

 

比特币网络系统中，所有的交易历史都储存在“区块链”（blockchain）中。区块链在矿工的“挖矿”过程中不断延长，新区块一旦加入到区块链中，就不会再被移走。区块链实际上是一群分散的用户创建的广泛分散节点，所有参与者和比特币交易历史的记录都被记录在内，因此形成一个分布式的共享账本。

 

接下来我们来谈一谈什么是“双花”？

“双花”问题是指一笔数字现金在交易中被反复使用的现象。传统的加密数字货币和其他数字资产，都具有无限可复制性，人们在交易过程中，难以确认这笔数字现金是否已经产生过一次交易。

 

在区块链技术中，中本聪通过对产生的每一个区块盖上时间戳（时间戳相当于区块链公证人）的方式保证了交易记录的真实性，保证每笔货币被支付后，不能再用于其他支付。在这个过程中，当且仅当包含在区块中的所有交易都是有效的且之前从未存在过的，其他节点才认同该区块的有效性。

 

为了解决双花问题，目前互联网的做法是在A和B之间增设与ＡＢ无利益关联的一个可信任的第三方（比如银行、中介）。形成A→第三方→B的交易系统，也就是目前普遍的互联交易形态，当然这个“中介方案”的弊端就在于：系统不仅需要一个中心化的第三方提供信任，而且一旦第三方系统出现崩盘或者数据瘫痪系统失灵等大问题，交易的确定性就会遭到质疑。

 

比如说你在淘宝买了一件衣服，卖家还没发货，可是淘宝突然发生故障，你和卖家的这比交易记录不见了，你付了钱，可是钱在支付宝平台，卖家没有收到钱款，不肯给你发货，这个时候你和卖家的言论都得不到确定的认证。

 

区块链技术的最核心特色就是“去中心化”，在比特币的应用中，中本聪提出公共账本的去中心化方案来解决“双花”问题。

 

所以比特币区块链具有以下特征：

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分布式：比特币是P2P形式的数字货币，其交易账本是在多台计算机之间复制、存储、延续，而非保存在一个中心服务器上。任何连接了互联网的计算机都有权限查看并下载完整的区块链，形成无中心不对等的分布式网状系统。

密码学：利用不对称加密方式（公钥与私钥）保证分布式网络点对点信息传递的安全。公钥可以广泛发放，私钥只有持有者知道。信息发送者用私钥对信息进行签名，使用信息接收方的公钥对信息加密。信息接收方用信息发送者的公钥验证发送者的身份，使用私钥对加密信息进行解密。这个过程保证了交易双方的可信性和唯一性。

 

不可修改：区块链是不可逆的单向链条，只允许追加，不能删除或修改。也就是说交易一旦被记录，便不能悔改。

 

使用工作量证明（Proof of Work：PoW）：负责区块生产的矿工互相竞争去试图解决一个密码学难题，从而获得向比特币区块链添加区块的权利，如果矿工创建的区块被区块链接受，那么该矿工可以收到交易费之外的额外奖励。这个过程就是工作量证明。ＰＯＷ是从结果进行共识证明，确保系统的安全性。

 

在进行BTC交易时，用户首先要生成包含了私钥和公钥的钱包。

　　　　　

比特币系统密码学的设计可以确保比特币只能被真实的拥有者转移或支付，保证了货币流通各个环节安全性。比特币与其他虚拟货币最大的不同，是其总数量非常有限，具有极强的稀缺性。该货币系统曾在4年内只有不超过1050万个，之后的总数量将被永久限制在2100万个。

 

虽然比特币数量有限，但是可以用来套现：可以兑换成大多数国家的货币。这也是比特币之所以火热的原因之一。

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