mastering bitcoin 读书小记

开卷有益，小韭菜本着对比特币具体实现的好奇心，这周翻完了《Mastering Bitcoin》。书的信息量很大，一遍读完感觉也是不能完全跟上作者的思路，但这本确实可以说是熟悉区块链等相关知识的绝佳入门书了，虽然可能对非程序员不是特别友好。以下是读书时和读完后的一些记录和思考。以后有时间的话，肯定会继续刷的，因为其中的具体算法和实现，其实第一遍都跳过了，以求对它的全貌有一个快速的认识和理解。

书的第一章是介绍，讲述了比特币的起源。首先不能不提到的就是比特币的定义了。比特币是由一系列概念和技术作为基础构建的数字货币生态系统。狭义的“比特币”代表系统中的货币单位。比特币可以做传统货币能做的所有事，具有快捷、安全、无国界的特性。比特币是完全虚拟的，拥有密钥是使用比特币的唯一条件，这让控制权完全掌握在每个人手中。密钥通常存储在计算机的数字钱包里。比特币是一个分布式的点对点网络系统。因此没有“中央”服务器，也没有中央发行机构。设计完全去中心化，不被任何中央政权或中央点控制，这样的货币系统是不会遭受攻击，也不会变得腐败。比特币是通过“挖矿”(在比特币网络中成功写入一个区块交易)产生的。挖矿把央行的货币发行和结算功能进行分布式，用全球化的算力竞争来取代对中央发行机构的需求。从长期来看，比特币是一种通货紧缩货币。此外，不能通过“印刷”新比特币来实现“通货膨胀”。比特币的构成分为四部分：一个去中心化的点对点网络（比特币协议），一个公共的交易账簿（区块链），一个去中心化的数学的和确定性的货币发行（分布式挖矿），一个去中心化的交易验证系统（交易脚本）

第二章讲到了比特币的原理。可以直接看概述来了解它的全貌。

在比特币的具体每一笔交易中，交易会告知全网。这里开始就涉及到挖矿。网络中产生的一笔交易直到成为整个比特币大账簿——区块链的一部分时才会被确认有效。平均每10分钟，矿工会将自上一个区块以来发生的所有交易生成一个新的区块。新交易不断地从用户钱包和应用流入比特币网络。当比特币网络上的节点看到这些交易时，会先将它们放到各自节点维护的一个临时的未经验证的交易池中。当矿工构建一个新区块时，会将这些交易从这个交易池中拿出来放到这个新区块中，然后通过尝试解决一个非常困难的问题（也叫工作量证明）以证明这个新区块的合法性。完成后，这笔交易已经成为区块的一部分被嵌入到了区块链中，它就成为了整个分布式比特币账簿的一部分并对所有比特币客户端应用可见。

第四章主要解释了 密钥/地址/钱包 等重要概念，虽然机制解释起来非常简单，但具体的算法实现还没有看懂，以后在学习了密码学基础之后，可以再回来看看这里的相关实现。

第六章提到了比特币采用的是P2P网络架构，不存在特殊节点，以扁平化的拓扑结构相连，不存在任何的服务端，和 BitTorrent 相似。网络中的每一个节点按照其构成，可以区分为 核心客户端/完整区块链节点/独立矿工/轻量钱包/矿池协议服务器/挖矿节点/轻量 Stratum 钱包 这几种类型。一个简化的结构如图

第七章终于提到了我最关心的区块链知识，区块链是由包含交易信息的区块从后向前有序链接起来的数据结构。经常被视为一个垂直的栈，第一个区块作为栈底的首区块，随后每个区块都被放置在其他区块之上。对每个区块头进行SHA256加密哈希，可生成一个哈希值。通过这个哈希值，可以识别出区块链中的对应区块。同时，每一个区块都可以通过其区块头的“父区块哈希值”字段引用前一区块（父区块）。也因为此设计，几千个区块（一个月）后的区块链将变成确定的历史，永远不会改变。

第八章讲到挖矿与共识。挖矿部分则具体解释了每一步的操作，因为不是很关心，所以跳过了。至于共识，比特币的共识机制指的是，被矿工（或矿池）试图使用自己的算力实行欺骗或破坏的难度很大，至少理论上是这样。每个节点既然保留有完整账簿，那么去中心化即成为无可争议的共识。而后也提到了51%攻击等基于共识的攻击方式，一次严重的共识攻击事件势必会降低人们对比特币系统的信心，进而可能导致比特币价格的跳水。然而，比特币系统和相关软件也一直在持续改进，所以比特币社区也势必会对任何一次共识攻击快速做出响应，以使整个比特币系统比以往更加稳健和可靠。

第九章里，作者终于提到了比特币的其他竞争币和山寨币。比特币是一个开源项目，由此衍生出的就是竞争币了。绝大多数的山寨币都来自比特币源代码的克隆，少数则没有使用比特币的任何源码，仅仅是借鉴了块链的模型后自己实现。这些币都是运行在自己的块链，所以以命名区分。因为克隆一个山寨币过于简单，市场上出现了无数的山寨币。大多数的竞争币跟比特币区别非常小，并没有多少研究价值。但在这些通过毫无创意的抄袭和圈钱模式产生的竞争币中间，依然有一些值得一提的非常重要的创新。这些特殊的竞争币，要么采用完全不同的实现方式，要么在比特币现有的设计模式上加入了重大的创新。比如书中提到，莱特币使用了新的算法，把比特币交易的10分钟缩短到了2.5分钟。书作者对这些还是持肯定态度的：总体来看，加密货币的未来甚至比比特币还要光明。这是因为，比特币引入了这样一种全新的形式，那就是去中心化的组织和共识，而且这种形式已经催生了大量不可思议的创新。这些创新很有可能影响到社会中相当广泛的行业，从分布式系统科学到金融、经济、货币、中央银行以及企业管理，不一而足。在以前，很多人类活动都需要一个中心化的机构或组织来实现权威或可信控制点的功能，现在，这些都可以去中心化了。区块链和共识系统的发明，还会显著降低大型系统在组织及协调上的花销，同时也将消除权力攫取、腐败及管制俘获的可趁之机。

最后，作者提到了比特币安全。这是一个非常现实的问题了。首先是不要相信自己的电脑。它们运行着成千上万第三方软件组件，这些软件往往可以不受约束地访问用户的文件。你电脑上安装的众多软件只要有一个恶意软件，就会威胁到你的文件，可窃取你钱包里的所有比特币。盗版操作系统和软件更是不能碰。与黑客的斗争是长久的过程，物理存储就是一个很不错的办法。