比特币的入门教程

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所属分类:成长之路

比特币bitcoin诞生于2008年的一篇论文。

一个署名为中本聪的人,提出革命性的构想:让我们创造一种不受政府或其他任何人控制的货币!这个想法堪称疯狂:一串数字,背后没有任何资产支持,也没有任何人负责,你把它当作钱付给对方,怎么会有人愿意接受呢?

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但是,狂想居然变成现实。随后几年,在全世界无数爱好者支持下,比特币网络运行起来了,越来越多的人、资本参与,星星之火,终成燎原。刚刚过去的2017,比特币迎来了爆发式的增长,从年初1000美元,最高涨到2万美元,全世界都为之震动,上到政府,下到普通百姓都在关注。事实是比特币已经并将继续改变世界。

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新闻媒体们往往只关注它的火爆表现,忽视或无法回答一些基本的问题。

  • 比特币原理是什么?
  • 为什么这个无人管理的体系可以成功运作?
  • 比特币交易流程是怎么回事?
  • 它与区块链是什么关系?

下面,笔者尝试回答这些问题,希望能帮助大家理解比特币。抛开技术细节,还是很容易解释的。

提前说明,本文只讨论技术性问题,不涉及如何投资比特币,更不会预测价格的走势。事实上我也不知道,如果笔者知道怎么发财,可能就不会在这里写博客了。

非对称性加密

首先,要理解比特币,必须先理解非对称加密。

大家可能听说过这个词,所谓的非对称加密,其实非常简单,就是加密、解密需要两把钥匙:一把公钥、一把私钥。

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公钥是公开的,任何人都可以获取。私钥是保密的,只有拥有者才可以使用。他人使用你的公钥加密信息,然后发送给你,你用私钥解密,取出信息。反之,也可以用私钥加密信息,别人使用你的公钥解开,从而可证明这个信息确实是你发出的,并且未被篡改,这就叫做数字签名。

现在请设想下:如果公钥加密的不是普通的信息,而是加密了一笔钱,发送给你,这会怎样?

首先,你可以解开加密包,取出里面的钱,因为私钥在你手里。其次,别人偷不走这笔钱,因为他们没有你的私钥。因此,支付可以成功。

这就是比特币及其他数字货币的原理:非对称加密保证了支付的可靠性。

由于支付的钱必须通过私钥取出,故你是谁并不重要,重要的是谁有私钥。只要拥有私钥,才能取出支付给你的钱。

比特币的钱包

对比特币来说,钱并不是支付给个人的,而是支付给某一把私钥。这就是交易匿名性根本原因,因为没人知道,那些私钥背后主人是谁。

所以,比特币交易的第一件事,就是必须拥有自己的公钥和私钥。

你去网上那些比特币交易所开户,它们会让你首先生成一个比特币钱包。这个钱包并不是用来存放比特币,而是存放你的公钥、私钥。软件会帮你生成这两把钥匙,然后放在钱包里面。

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根据协议,公钥的长度是512位。这个长度不太方便传播,故协议又规定,要为公钥生成一个160位指纹。所谓指纹,就是一个比较短的、易于传播的哈希值。160位是二进制,写成十六进制,大约是26-35个字符,如1BvBMSEYstWetqTFn5Au4m4GFg7xJaNVN2。这个字符串就叫做钱包地址,且它是唯一的,即每个钱包的地址肯定都是不一样的。

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向别人收钱时,只要告诉对方你的钱包地址即可,对方向你给的地址付款。由于你是这个地址的拥有者,所以会收到这笔钱。

而你是否拥有某个钱包地址,是由私钥证明,所以一定要保护好私钥。这点是极其重要的,如果你的私钥被偷,你的比特币就等于没了,因为他人可以冒用你的身份,把钱包里面的钱都转走。

同样,向他人支付比特币,千万不能写错他人钱包地址,否则你的比特币就支付到了另一个不同的人了。

交易过程

下面,把整个流程串起来,看看比特币如何完成一笔交易的。

一笔交易就是一个地址的比特币,转移到另一个地址。由于比特币交易记录全部都是公开的,哪一个地址拥有多少比特币,是可以查到的。因此,支付方是否拥有足够比特币,完成这笔交易,是可以轻易验证的。

问题是怎么防止其他人,冒用你的名义申报交易。举例来说,有人申报一笔交易:地址A向地址B支付10个比特币。我怎么知道这个申报是真的,申报人就是地址A的主人呢?

比特币的协议规定,在申报交易的时候,除了交易金额,转出比特币的一方必须提供以下数据。

  • 上一笔交易的Hash你从哪里得到这些比特币;
  • 本次交易双方地址;
  • 支付方的公钥;
  • 支付方私钥生成的数字签名。

验证这笔交易是否属实,需要三步。

  1. 找到上笔交易,确认支付方比特币来源;
  2. 算出支付方公钥的指纹,确认与支付方地址一致,从而保证公钥属实;
  3. 使用公钥解开数字签名,保证私钥属实。

经过上面三步,就能认定这笔交易是真实的。

交易确认与区块链

确认交易的真实性后,交易不算完成。交易数据必须写入到数据库,才算成立,对方才可以真正收到钱。

比特币用的是一种特殊的数据库,叫做区块链blockchain。

首先,所有的交易数据都会传送到矿工那里。矿工负责把这些交易写入区块链。

根据比特币的协议,一个区块大小最大是1MB,而一笔交易大概500字节左右,因此一个区块最多可以包含2000笔交易。矿工负责把这2000多笔交易打包在一起,组成一个区块,然后计算这个区块的Hash。

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计算Hash的过程叫做采矿,这需要大量的计算。矿工之间也在竞争,谁先计算出Hash,谁就能第一个添加新区块进入区块链,从而享受这个区块全部收益,而其他矿工将一无所获。

一笔交易一旦写入了区块链,就无法反悔了。这里需要建立一个观念:比特币不存放在钱包或其他别的地方,而是只存在区块链上面。区块链记载了参与的每一笔交易,得到过多少比特币,你又支付了多少比特币,因此可以算出来你拥有多少资产。

矿工收益

交易的确认离不开矿工。为什么有人愿意做矿工?

比特币的协议规定,挖到新区块的矿工获得奖励,开始(2008年)是50个比特币,然后每4年会减半,目前(2018年)是12.5个比特币。这是比特币的供给增加机制,流通中新增的比特币都是这样诞生的。

可能看出来了,每4年奖励会减半,那么到了2140年,矿工将得不到任何奖励,比特币的数量也将停止增加。这时,矿工的收益就完全依靠交易手续费了。

所谓的交易手续费,就是矿工可以从每笔交易中抽成,具体金额由支付方自愿决定。完全可以一毛不拔,一分钱也不给矿工,但是那样的话,你的交易就会没人处理,迟迟无法写入到区块链,得到确认。矿工们总是优先处理手续费比较高的交易。

目前由于交易数量猛增,手续费已经水涨船高了,一个区块2000多笔交易的手续费总额可以达到3-10个比特币。如果你的手续费给低了,可能过了一个星期,交易还没确认。

一个区块奖励金12.5个比特币,再加上手续费,收益是相当可观的。按照目前价格,可达到100-200万人民币。想想看运气好的话,几分钟就可以挖到一个区块,拿到这样一大笔钱,怪不得人们对挖矿趋之若鹜。

区块扩容

比特币的协议规定,平均10分钟会诞生一个区块。区块的大小只有1MB,最多能包含2000多笔交易。也就是说,比特币网络的每10分钟,最多能处理2000多笔交易,换算一下,就是处理速度3-5笔每秒。

全世界的比特币交易这么多,可是区块链每秒最多能处理5笔,这就成为制约比特币发展的一个瓶颈。

很早有人呼吁,改革比特币的协议,提升处理速度。这件事在2017年8月有了一点眉目,当时区块链发生了一次分叉,诞生了一个新协议,称为Bitcoin Cash简称BCH。这种新货币其他方面都与比特币一致,就是每个区块的大小从1MB增加到了8MB,因此处理的速度提升了8倍,手续费低得多。该协议是对原有区块链分叉,故当时持有比特币的人,等于每个人获赠了一份同样数量的BCH。

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BCH等于创造了一种新的货币,而且有人提议,原始比特币的区块大小提升到2MB,这称为SegWit2x。这个建议原定2017年11月实施,但是最后一刻由于缺乏共识,被取消了,而目前还在讨论中。

点对点的网络

比特币是一个全世界的开放网络,只要有服务器,就能加入这个网络,成为一个节点。每个节点都包含整个区块链,并且节点之间时刻不停地在同步信息。

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当发生了一笔支付,你所在的节点就会把这笔交易告诉另一个节点,直至传遍整个网络。矿工从网络上收集各种新发生的交易,将它们打包写入区块链。一旦写入成功, 矿工所在节点的区块链,就会成为最新版本,其他节点都会来复制新增的区块,保证全网区块链都是一致的。

最后,你所在的节点也拿到了最新的区块链,从而得知你早先的那笔交易,已经写在里面,至此交易确认成功。

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目前评论:13   其中:访客  7   博主  6

    • avatar 龙叔 3

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      • avatar Yotravel 4

        签到成功!签到时间:今日的上午9:45:10,每日打卡,生活更精彩哦!

        • avatar curta 4

          谢谢您的分享,第一次对比特币有了如此直观生动的理解

            • avatar Penn Admin

              @curta 感谢支持,欢迎常来!

            • avatar 小石博客 2

              感觉公钥就相当于账号,私钥就是密码?

              • avatar 匿名 1

                您好,看到您的网站,我也自己制作了一个网站,希望跟您多学习交流,我的网站域名:yuedutop.cn 希望与您友情链接,如果您同意的话,希望您联系我

                  • avatar Penn Admin

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                      • avatar 匿名 1

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                          • avatar Penn Admin

                            @匿名 本站也已添加!

                      • avatar wsdgdhai249 4

                        虽然不懂但是感觉好厉害的样子

                        • avatar Penn Admin

                          签到成功!签到时间:今日的下午5:46:07,每日打卡,生活更精彩哦!