比特币

比特币是什么，交易过程是怎样的？

 

比特币（Bitcoin，缩写BTC）：是一种总量恒定2100万个电子货币货币，具有去中心化、区块链等重要特征，其总量恒定的概念，是中本聪效仿黄金（全球黄金储量固定）所制定的。

 

比特币最早出现在2008年，由中本聪的论文《比特币：一种点对点的数字现金系统》提出比特币理论。2009年，比特币网络诞生，并由创始人中本聪开创了第一个比特币区块。

 

2010年，一名美国程序员用10000 BTC（比特币）购买了价值25美元的一份披萨，这是比特币在现实世界的第一笔交易，按照此次交易计算汇率1比特币实际价值为0.0025美元。时隔7年之后，2017年比特币价格迎来历史至高点19783美元，自其诞生起，比特币面值涨幅约为800万倍。

与我们使用的货币不同，比特币不依靠特定的货币机构发行，而这种货币的“权威性”把握在比特币区块链下的每一个参与者（节点）手中。比特币的交易行为，没有监管机构进行监管，而是通过每个参与其中的“节点”来确保每笔交易过程以及数额，这就是所谓的“去中心化”。

图1 去中心化简要概念图

比特币网络由全体比特币用户共同控制，除非绝大部分比特币用户一致同意做出某个改变，否则任何人或组织都无法改变或停止比特币运行。这种数字货币没有实体，它储存于每个P2P节点中。

那么比特币是如何实现交易的呢？

比特币用户在电脑上运行比特币客户端软件，这样的电脑称为一个节点（钱包）。大量节点电脑互相连接，形成一张像蜘蛛网一样的P2P网络，这里我们需要再做一个假设，甲有5个比特币，乙有3个比特币，同样是甲向乙转账，数额为1比特币，会发生怎样的事情？

图2 去中心化账本—“存在每个节点中”

首先，甲向周围节点广播转账需求，甲向乙转账1个比特币，而接收到转账需求的节点会确认甲的余额与身份信息，通过检查后，该节点确认交易信息并记录转账记录，即：甲账户余额5-1=4元钱，而乙账户余额3+1=4元，然后把该信息向其他节点传递，直到全部节点接收到此次动账记录。

比特币的交易方式：

只要有一个比特币地址，就可以接收比特币。比特币地址类似银行卡号，比特币密钥类似银行卡密码，比特币钱包类似电子银行的客户端。

其实比特币也并非100%安全！

比特币程序会读取传递最长的信息作为账目记录，从理论上来说，比特币也可以制造“伪钞”，如果掌握超过整个P2P网络50%以上的算力，就能够伪造交易记录，但以比特币P2P区块链目前的规模来看，这几乎不可能。

对于传统的电子货币，交易记录保存在银行中，但是由于比特币是基于P2P网络的，是去中心化的，所以需要所有用户共同维护一个全球统一的交易记录，并将数据储存在每个客户端中。 如何维护一个全球统一的交易记录，这就要用到区块链技术。如下图所示：用交易单保存交易记录，过去10分钟，全网所有新产生的交易单保存在一个新的区块中，所有的区块串联起来形成区块链。所以区块链相当于一本分布式的账本。全网中的每个节点共同参与维护这个账本。每10分钟产生一个新区块，并同步更新到全网中的所以节点。全网确认后，就无法更改。

 

所有的区块以双向链表的方式链接起来，且每个区块都会保存其上一个区块的Hash值（这样区块之间的顺序一旦确定就无法更改）。如果修改替换某个区块，则依据它算出来的散列值就会不同，又必须修改下一个区块……最终必须把它后面的所有区块都改一遍，这太难了。区块链全网唯一，每个节点都有相同的备份。区块链一旦有更新则全网通知。

 

算力同时也关系到比特币的产出，由比特币大热而被我们熟知的“挖矿”又是什么？

比特币如何产出 “挖矿”是怎么回事？

比特币每个节点链接时，会从对方处获取最新的交易信息，但由于比特币长期积累的巨量交易信息，两个节点逐条对照对方所缺失的交易信息，涉及到非常庞大数据比对动作及运算量。所以，中本聪发明了“区块链”这一技术组合，单一节点借助区块来同步交易，以保证所有区块信息的统一性。

图3 比特币底层的“区块链”技术

在一段时间内，产生的交易信息将被打包，成为一个区块，每一个新诞生的区块可视做这段时间内产生的新交易信息汇总，将这些交易信息打包，率先计算出交易动作产生的运算过程，就被称为“挖矿”同时会获得打包奖励。这个过程需要强大的硬件性能，这些硬件性能就被称为算力。

这个过程有些类似我们在课堂上抢答问题，问题由“老师”（比特币网络）抛出，由“同学们”(节点）抢答，看谁的算力强、算得快，比特币网络采取抛硬币机制选择“抢答者”，这也就是说，这其中蕴含一定运气因素，最先算出的“同学”并不一定能拿到奖励，同时也要看“老师”随机点名。

图4 区块链节点争夺打包权奖励被称为“挖矿”

最早的“矿工”使用CPU进行“挖矿”。后来“矿工们”发现，利用显卡的流处理器GPU（单张卡数百个）“挖矿”会有更高效率。AMD显卡与NVIDIA显卡架构不同，拥有更多流处理器，在“挖矿”过程中更具优势。

将比特币视作为与股票相似的金融投资，是目前多数人对于比特币认知的最大误区，但从本质来讲，比特币仍然是一种货币，除了炒作标的还可以用作其他用途。

 

为鼓励大家参与维护比特币区块的创建，每个新增的区块中包含有一定数量的比特币，这些比特币归产生该区块的人所有。比特币协议规定：第0个 – 第21万个Block,每个Block里有50个比特币，第21万-第42万个Block，每个Block里有25个比特币，依次递减，最后比特币全网中只会有2100万个比特币. 如下图所示，节点尝试寻找一个随机数（又称“幸运数”），使得将最后一个区块的hash值、当前世界中尚未被加入到任何区块的交易单、随机数三部分组织起来送入SHA256算法计算出散列值X（256位），如果X满足一定条件（比如前20位均为0），那么该节点初步获得创建Block的权利。所以挖矿过程，就是不断寻找随机数的过程。通常需要反复尝试上亿次才能成功找到一个满足条件的随机数。

为了争夺区块制造权，人们最初用CPU，后来发现用显卡更有效率，再后来发明了更先进的ASIC（专用集成电路），并且持续的改进它。这种现象被称为“算力军备竞赛”，使得系统算力持续飙升，早已超过全球最快的500台超级电脑算力之和。系统更强大更安全，但是成本也在同步飙升。矿工越来越多，一个矿工挖到一个块需要很长时间，收入不稳定。于是出现了若干矿池，矿工们把自己的算力加入到矿池中联合挖矿。矿池挖到区块，扣除矿池管理成本后，把收益按贡献的算力比例分配给矿工。围绕专门芯片的研发，矿机的生产，宽池的组织，以及比特币的交易以及形成一个完整的产业链。

 

比特币存在的意义：去中心、区块链

现阶段的比特币，最大的合法用途是支付汇款，比特币汇款的成本与耗时远远低于传统银行的跨国汇款。然而，它的用途更多是应用在非法地带，包括在线博彩、暗网黑市、隐匿资产，虽然比特币的支持者不愿承认，但比特币的非法用途是比特币的最大刚需。这些行为给比特币网络提供了庞大的交易动作数量，以驱动比特币网络的成长。

图5非法用途是比特币目前的最大刚需

大涨形式之下的比特币已经逐渐被用作更多用途，这对于比特币来说无疑是一件好事，但我们却十分清楚，比特币涨势回落是必然的。和黄金总量有限一样，比特币总量恒定2100万个，比特币虽然由于巨大的遐想空间，极大的争议，显示出了远远超过黄金的波动幅度和泡沫。

图7比特币泡沫化终有崩溃的一天（但比特币价值从长远看始终是上涨的）

就今天而言，比特币的疯涨，就是一个泡沫期，这种货币的意义难以定义，但是它的底层“区块链”以及“去中心化”的特征的价值，远远高于比特币本身，“区块链”这种特殊的加密技术组合，将P2P点对点与区块技术结合，它可以让人们在没有中心权威机构监督下，对彼此的互相协作建立起信心。

图9 与比特币相比它的底层“区块链”技术更为重要

区块链并不是一项技术，而是一个新的技术组合。其中的关键，包括P2P动态组网，基于密码学的共享账本，智能合约的能够技术，这些都不是什么新的技术名词，但是中本聪将它们很巧妙的结合到一起，并在此基础上使用了完善的激励机制（比特币），在笔者看来，中本聪更想实现的是区块链技术，而非推行比特币。

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