比特幣是什么？

比特幣是為解決信任問題而開發(fā)的金融交易系統(tǒng)。它開發(fā)軟件的方式是通過算法來確保信任。

信任問題是什么？

在正常的數(shù)字交易中，存在著一個叫做“雙重消費”的問題。數(shù)字貨幣可以不止一次地消費，這是一個雙重消費的問題。因此，在某種意義上，我們必須保持對它們的信任。在我們的交易中給予外部信任，本質上是有問題的，因為他們控制著我們的交易。為了消除對第三方的這種控制，需要發(fā)展一種系統(tǒng)，以確保數(shù)字交易的信任，而不需要第三方的參與。比特幣也有同樣的功能。

比特幣如何確保信任？

比特幣是區(qū)塊鏈技術的開端。比特幣是一種電子貨幣，它是一串數(shù)字簽名。每個所有者通過對之前交易的哈希值和下一個所有者的公鑰進行數(shù)字簽名，并將其添加到代幣的末尾，從而將代幣轉移給另一個人。收到代幣的人可以驗證簽名來認領代幣的所有權。

比特幣——數(shù)字簽名鏈

不僅是數(shù)字簽名，還有另一種機制叫做時間戳服務器。有一個時間戳服務器，它對每個哈希值和時間戳進行概化，并將所有時間戳存儲在一個鏈中。這就像在報紙上刊登每一筆交易一樣。但其一旦發(fā)布，就無法更改。

工作量證明：

我們已經理解，我們需要一個時間戳服務器來公開交易記錄，這樣就不會有人可以對它們進行篡改。但如果它是一個集中式服務器，數(shù)據(jù)仍然有被篡改的可能。這就是為什么需要一個分散式服務器網絡來存儲和驗證每個交易。工作量證明是用于驗證交易哈希值的計算能力。這些木塊只有在經過工作量證明后才能加到鏈條上。節(jié)點越老實，修改鏈的硬度就越大。

過程：

1. 新交易將廣播到所有節(jié)點。

2. 每個節(jié)點將新交易收集到一個塊中。

3. 每個節(jié)點都要為其塊找到一個困難的工作量證明。

4. 當一個節(jié)點發(fā)現(xiàn)一個工作量證明時，它將該塊廣播給所有節(jié)點。

5. 只有當其中的所有交易都是有效的且尚未使用時，節(jié)點才接受該塊。

6. 節(jié)點通過創(chuàng)建鏈中的下一個塊來表示它們對塊的接受程度，使用接受塊的哈希值作為前一個哈希值

節(jié)點總是認為最長的鏈是正確的，并將繼續(xù)擴展它。

如何生成比特幣以及如何激勵節(jié)點？

按照慣例，第一個積木的創(chuàng)造者擁有第一枚代幣。從那時起，所有共享計算能力的節(jié)點都得到了激勵。共享計算能力被稱為挖掘代幣的能力。從那時起，將不會有新的代幣產生。只有區(qū)塊鏈中的記錄才是交易的記錄。

如果鏈不斷增長，如何管理磁盤空間？

在這里，交易使用哈希樹（Merkle樹）存儲。在塊的哈希值中，只包含根哈希值。正因為如此，老木塊可以通過砍下樹枝來移除。

比特幣交易的哈希樹

簡化了支付驗證

可以在不運行整個網絡節(jié)點的情況下驗證付款。獲取最長鏈的塊標頭副本，并在其上驗證交易，而不是運行對所有網絡節(jié)點的驗證。這種驗證是可靠的，只要誠實的節(jié)點擁有網絡中最長的鏈。即使有人計劃攻擊，挖掘對攻擊者來說也會更有利可圖，而不是將他們的計算能力用于攻擊。這次攻擊代價高昂，幾乎是不可能的。

隱私

在傳統(tǒng)的交易模型中，所有的交易歷史記錄都保存在一個中央數(shù)據(jù)庫中，使用一個可信的第三方可以訪問發(fā)送方和接收方的詳細信息。在比特幣系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)是公開的，但隱私化是可以實現(xiàn)的。由于每個用戶都有一個公鑰和一個私鑰，交易使用匿名私鑰來維護記錄。這使得在區(qū)塊鏈上觀察交易的人知道正在發(fā)生一些交易，但是他們仍然不知道誰在發(fā)送錢，誰在接收錢。

比特幣中的隱私模型

結論

使用比特幣作為交易系統(tǒng)的主要好處是信任和安全。比特幣建立信任，因為它的交易歷史將由多個獨立節(jié)點記錄，任何一方都無法輕易修改。它更安全，因為它的實現(xiàn)使得攻擊者很難操作區(qū)塊鏈中呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)。因此，比特幣催生了一種名為區(qū)塊鏈的新技術，在此基礎上開發(fā)了許多其他應用程序，而信任和安全是這些應用程序的主要因素。