比特币区块链学习笔记

学习一个新的知识点最有效的方式应该是带着问题主动学习

特别推荐想了解比特币区块链原理的朋友阅读这篇文章长文解惑：区块链与比特币

比特币系统就是去中心化理念和区块链技术的一个优秀示范项目

然而比特币存在先天不足：

1. 全节点占用存储空间越来越多，个人挖矿几乎不可能；
2. 交易确认时间长；
3. 产量固定，紧缩货币，不能满足日益增长的交易需求；

比特币不能代表区块链，区块链也不是比特币。

区块链解决的核心问题是信任问题。

比特币基本原理

数字指纹和非对称加密

如何确保信息的完整性？

二进制（计算机语言）（一个英文字母或数字对应8位即一个字节，1bit=1二进制位，8bit=1byte，一个中文字符对应16bit）缺点：原始信息越长二进制编码也越长
哈希值（长度固定，不能反向计算出原始信息，即无法破解）就好像我们每个人的指纹一样，在手指那么大的地方保存的信息几乎可以和我们本人一一对应，更准确的说法是数字摘要
只要有稍微的变化得到的结果完全不同
比特币用到的是第二代算法 SHA-256算法，指纹长度固定为256位，仍然太长
SHA-256到十六进制指纹进一步缩短
这样信息完整性的验证变为：
原始信息-SHA-256-指纹 = 收到信息+SHA-256编码？ 一致则完整，不一致则可能被篡改过

如何确保信息的真实性？

给指纹加密：非对称加密
提到非对称加密，得先说什么是对称加密，所谓对称加密就是加密和解密的方法完全一样。
比特币采用椭圆曲线算法（ECC算法）确保信息的真实性

比特币原理深入

两个问题

1.账本同步问题

2.如何防止同一个比特币被重复使用？

为了解决以上两个问题，区块链解决方案登场！
区块的规则（至少包含以下信息）：
前一个区块的数字指纹+固定信息+收到的交易记录+一个随机数

挖矿的难度

挖矿过程产生新的区块，获得比特币奖励
中本聪规定：新区块的数字指纹（一个256位的二进制数）的前72位必须全部为0
因为二进制位每一位只能有两种可能性，0或者1，所以凑出一个奥数的可能性是凑出一个奥数的可能性是2的72次方分之一，也就是：1/4722366482869645213696
它大约就是4.7万亿亿分之一。换句话说，就是平均要进行4.7万亿亿次SHA计算，才可能得到一个奥数，可见每一个奥数的金贵。

怎么保证比特币的产出速度大致恒定？

随机数要求前72位全部为零，如果改为73位难度翻一倍，如果72位减为71，难度减半，但是这种调节较为粗糙，只能翻倍或者减半。
交易效率
因为这个随机数太难找所以每个区块平均要10分钟才能生成一个，所以关于“何时同步帐本”的问题就基本解决了，只要三四分钟的时间，足以让所有在线的电脑同步到这个区块，而那些不在线的电脑或者第一次运行客户端的电脑，上线后第一件事，就是从临近节点上获取最新的账本。

交易额越小反而费率越高。这是因为，交易手续费除了鼓励矿工挖矿，还有一个非常重要的功能，就是防止有人恶意发布大量的小额交易造成信息拥堵。

怎么处理两台矿机同时找到随机数同时完成记账并生成新区块呢？

系统给出的规则：节点优先收到哪个区块，就接到哪个区块上，同时放弃另一个区块，然后全网广播，即比特币网络永远只承认更长的那条分支。
临时分叉的规则:只要分支一样长就暂时保留，直到出现两个分支不一样长时，就放弃短于两个区块的，保留长的。

结论

比特币不是区块链，它只是区块链技术的一个具体应用