一篇文章了解比特币原理

今天开个坑，和大家一起研究数字货币。本文为系列第一篇，敬请关注——提问，尽快获取更新。

币圈的疯狂程度真的很难想象，不了解。

就在前几天，各种动物币乱窜的时候，一则不实消息，可以让一群投币者投入数十万只知道名字和图标的动物币。甚至数百万。

得知自己被关起来后，他安慰自己说，“只要有区块链的技术背书，你就是在做价值投资”

我妄想自己锁仓的动物币，未来也可以像比特币一样，创造以太坊一样的财富奇迹。

但随着剧情的进一步发展。

市场上的动物币突然越来越多（截至2021年5月，动物币有数百种），终于即使是普通用户也可以在几分钟内发行动物币。

我终于明白，这场“货币战”早已是一个陷阱，我已经成了别人的饭菜。

这引起了我的好奇心。作为一个有技术背景的互联网人，我想通过区块链的热点来了解这些数字货币是如何一步步成为大型韭菜收割机的？这些数字货币存在的逻辑是什么？

首先让我们回到开头。

▍比特币是怎么出现的？

2008 年，一位名叫中本聪的人发表了一篇仅有 6000 字的白皮书——《比特币：一种点对点的电子货币系统》。

十多年来，比特币从最初的0.001 美元上涨到最高的64,000 美元。什么概念？

如果你在2008年花100元购买比特币，今天你拥有数亿资产，增长了数百万倍！ ！ ！

这个故事可以作为后续数字货币的“引领典范”。

越来越多的人参与到数字货币运动中。

懂技术、会投资的人，希望自己的数字货币能达到和比特币一样惊人的回报率。

但这与比特币的设计目的相去甚远。比特币最初只是想提供一个去中心化的电子支付系统。

在支付宝、微信支付等电子支付系统已经非常成熟的情况下，为什么比特币还要重新发明轮子？去中心化到底是什么意思？

▍比特币和支付宝微信支付有什么区别？

去中心化。

比特币的核心特征是去中心化。要理解去中心化，首先要了解什么是中心化？

让我们从一个问题开始。

小特去便利店买了一瓶水。以下哪种支付方式属于中心化交易？

A、现金支付

B、支付宝

C、微信支付

D、银行转帐

答案：BCD。

为什么？

不同于现金支付，在使用支付宝、微信支付、银行转账等进行电子支付的过程中，也有第三方金融平台支持这些电子支付。

因为小特和店铺信任这些第三方金融平台，所以在这些平台上开设了自己的账户，第三方金融平台会将相应金额的小特余额转入店铺账户余额。

整个交易过程实际上发生在第三方金融平台中。我们将这种由机构或平台控制所有交易的模型称为中心化交易。

相对于现金支付，钱直接从小特的钱包到店铺的钱包比特币生成原理，整个过程只涉及小特和店铺的交易双方。没有一个第三方可以统一控制交易。

所以现金支付其实具有去中心化的属性。

比特币想要完成去中心化的电子支付，其实就是在电子支付过程中去掉第三方金融平台。

为什么比特币会这样做？

比特币是在 2008 年金融危机期间提出的，当时许多金融机构都处于破产边缘。

而且我们刚才说了，中心化交易运作的最大基础是信任。一旦这些第三方金融平台倒闭或跑路，信任的基础就不存在了，整个流程也就行不通了。

此外，还有基于信任的成本，包括时间成本和担保成本，导致这些第三方金融机构不得不收取一定的费用来承担这些成本。

所以为了解决这些中心化问题，中本聪提出了比特币的解决方案。

▍实现去中心化电子支付需要解决哪些问题？

去中心化后，只有交易的两方在整个交易过程中起决定性作用。在这种情况下，必须满足以下两个条件才能完成交易：

条件一是交易双方可以判断币种的真伪。

第二个条件是交易双方可以判断交易过程的真实性（交易是否完成，交易是否重复）。

我们来分析一下现金交易是否满足我们说的两个要求。

首先，现金货币通过防伪技术具有独特性和不可复制性。交易双方可以独立判断币种的真伪，满足第一个条件。

满足第二个条件比较简单。当现金货币从付款人转移到收款人时，即表示交易成功，无其他特殊情况。

但在电子支付中满足这两个条件变得相对困难。

由于货币本质上是计算机中的数据，因此不可避免地会被复制。一旦被复制，唯一存在的交易方无法判断该币种的真伪，同时也无法判断交易的真伪。

比特币是如何做到的？

▍比特币如何鉴别真伪？

我们在现实生活中经常听到这样的笑话。

当两个人对一件物品的归属发生争执时，一方会对另一方说，你说这件物品是你的，你要求对方同意吗？

这在现实生活中当然是不可能实现的，但它显示了比特币辨别真伪的内在逻辑。

让货币自己说话。

虽然数字货币的数据性质使得无法像现金货币那样使用防伪技术来避免被复制，但数字货币也比现金货币有优势，即数字货币可以记录信息。

只要数字货币信息可信，数字货币就能告诉我们他身价多少，他现在属于谁，甚至曾经属于谁。

这个问题转化为如何保证数字货币的信息是可信的。

这是计算机的经典问题。现代密码学提供了许多解决方案。比特币使用非对称加密技术。

我们简单介绍一下非对称加密。

不同于一般的加密算法，非对称加密技术一般有两个密钥——公钥和私钥，它们是成对出现的。

加密器使用私钥进行加密。只要私钥不泄露，密文就无法被篡改。加密完成后，将密文和公钥发送给解密者，解密者使用公钥对密文进行解密。可以获取原始信息。

我们用一个简单的例子来模拟非对称加密的方式。

我们的私钥是 11，我们的公钥是 91。

取任意2位数字作为原文，如12。

加密过程是：原文和私钥乘以12X11=132，132就是我们的密文。

我们将密文 132 和公钥 91 发送给解密器。

解密过程为：将密文与公钥相乘后，取后2位132X91=12012，得到原12。

真正的非对称加密算法比这复杂得多，但过程是一样的。

我们了解非对称加密的过程，看看比特币是如何应用的。

每个比特币交易者都有自己的公钥和私钥。

发币：发币机构在发币时将币授予小特。授予的方式是将小特的公钥写入比特币，同时用发行人的私钥对这些信息进行加密。

验证：小特拿到比特币后，只需用发币机构的公钥解密，验证信息是否正确，即可确认比特币是否属于他。

支付：小特在使用这个比特币支付给店铺时，也会将店铺的公钥写入比特币，并用小特自己的私钥对信息进行加密。

验证：商店也有发币机构的公钥。首先验证小特是否是这个比特币的持有者并得到小特的公钥，然后验证小特是否已经转移了这个比特币。交给自己判断交易是否完成。

...

后续交易会重复上述过程。

看起来整个支付和验证都很好，但是仔细一想就会发现一个问题。

例如，小特复制了这个比特币，并将其转移到A店和B店。按照我们前面提到的流程，A店和B店都会验证成功。我该怎么办？

这其实就是我们所说的双重支付问题。

▍比特币如何解决双重支付？

解决这个问题的关键是让Store A和Store B知道彼此交易的存在，并就这两笔交易的合法性达成共识。

最简单的方法是引入第三方作为裁判，但这似乎有悖于去中心化的理念，不是吗？

不是真的。

去中心化不是交给第三方。

如果我们提到第三方，整个电子支付涉及到很多第三方，比如各种网络设备，各种第三方网络运营商。

但只有第三方金融平台被称为中心化，因为它们对所有交易拥有绝对控制权。

所以如果我们引入第三方比特币生成原理，只要第三方能够像基础网络一样透明可信，不能干涉交易内容，那么去中心化的目标还是可以实现的。

比特币抓住了这一突破，在交易过程中引入了分布式账本网络，也就是我们所说的区块链技术。

让我们看看它是如何工作的。

整个区块链网络相当于所有比特币交易的账本。

这个账本的记录方式是一个块一个块地记录，下一个块会记录上一个块的指纹，也就是说，要篡改一个块，就需要对所有块修改此块后。

这个账本由整个区块链网络中的每个节点共享。

当一个新的交易被记录时，它会广播到区块链网络。接收到交易信息的节点需要进行复杂的计算，找到一个随机数，使得当前区块的指纹满足一定的数值​​规律。

当计算成功时，节点会广播该区块。

其他节点在验证交易信息合法后，会将本区块记录的交易信息写入自己的链，并将自己的指纹写入下一个区块，等待下一次交易发生。

如果小特发生双重支付，则先记录在区块上的交易为合法交易，后记录的交易将被丢弃。

但如果出现极端情况，两个交易分别被两个节点的新区块记录，同时计算完成，区块链网络会同时记录这两个区块，此时会出现链条。叉子。

此时，区块链网络将等待下一个区块的生成。当两条分叉链的长度不同后，区块链网络会选择保留最长的分叉链，丢弃另一条。最长链上的交易是合法的，而短链上的交易失败，彻底解决了重复支付的问题。

比特币白皮书真正让数字货币从一个想法变为现实，其中的区块链技术让人们看到了更多的可能性。