比特币究竟是如何运作的？

在上一篇《错过区块链你会错过很多》中，我们谈到了区块链的两个特性和比特币的四重含义。不知道你是否还有印象。我们先回顾一下：

区块链是一个分散的公共分类账，每个人都共同维护。

比特币的四重意义

比特币是世界上第一个也是迄今为止最成功的区块链应用程序。

比特币是一个开放的、去中心化的世界银行。

这个去中心化的世界银行发行了一种数字货币，恰好被称为“比特币”。

比特币也是去中心化世界银行的股票，代码为 BTC。

今天我们将讨论比特币究竟是如何运作的？

比特币试图解决什么问题？

当前的互联网支付是如何运作的？

为什么淘宝能够在众多网购商城中脱颖而出？就是因为有支付宝，买卖双方都是陌生人。没有信任怎么办？淘宝巧妙地引入了第三方担保——支付宝，因为有马云的阿里巴巴背书，大家都信任它。所以，我们在淘宝买东西的时候，先把钱汇到支付宝，然后在收到货确认没有问题后，再从支付宝把钱转给卖家，相当于双倍支付相同金额的货款。钱。

也就是说，目前互联网上的大部分交易都需要受信任的第三方的帮助来处理电子支付信息。

当网上商家做大时，比如京东，他们已经获得了大家的信任，所以不需要像支付宝这样的第三方。

此类系统存在“基于信用的模型”的弱点。例如，金融中介的存在会增加交易成本和交易时间，商家无法及时收款。一些小企业在没有第三方的情况下很难做大。这就是支付宝发家致富的方式。买东西的付款将在支付宝上多天。当交易量足够大时，支付宝有足够的准备金可用于投资，卖家要准备更多的流动性。从而抬高了商品的价格，而增加的成本需要我们每一位网购者付费。

有没有可以解决这个问题的电子支付系统？不以信用为基础，不依赖第三方？

为了解决这个问题，中本聪发明了比特币：它基于密码学原理而不是信用，让任何达成协议的双方都可以直接支付，从而省去了第三方中介的参与并解决双重支付问题。问题。

交易流程

每个所有者都可以创建自己的帐户（地址），这个帐户有一个帐号，称为公钥，其他人可以使用您的公钥向您转账。每个帐户都有自己的密码，称为私钥。

交易在互联网上完全公开，收款人需要使用自己的私钥（密码）来验证是否正确。比如我给你的账户（公钥）支付1比特币，这个交易先用你的密码锁定，然后公开给全网，相当于对所有人大喊：我会发消息给任何人可以开这个账户。收到1个比特币，然后大家确认交易是否有效。

如果有效，你在网络中收到了这个交易信息，所以拿出私钥，尝试开户。因为只有你的密码（私钥）才能匹配到这个地址，所以只有你可以换钱。

这与实际的银行转账不同。只要收款人的账户和姓名正确，银行转账就会被转账。无需验证收款人的密码。有些人会把钱转到错误的地方。

如何在不依赖第三方的情况下解决验证问题？连接每笔交易的前后，使用数字签名，每个交易者在上一笔交易上签名一个数字签名，同时也对下一个交易者的账户（公钥）进行数字签名。通过这种方式，所有交易都来回连接。为了排除第三方中介，需要完全公开交易信息，让所有参与者都有一个唯一的历史交易序列被认可，以确保他们不存在欺诈行为。为了让收款人收到比特币，在交易过程中需要绝大多数节点的认可，唯一认可的交易序列可以保证交易最先出现且有效，

引入时间戳以保持交易有序

所有交易都根据顺序加盖时间戳。上一笔交易成功并识别整个交易链后，根据上一笔交易生成下一笔交易。整个交易就是一个交易链，从而形成一个区块链，从而保证没有重复支付。

在交易确认中投入计算资源

交易过程需要绝大多数参与者的确认。这个确认是为了投入计算资源。比特币引入了工作量证明（Proof-of-Work），用户可以通过竞争性地解决数学问题来证明工作量。例如，如果你想将 1000 块砖从 A 移到 B，你不必一直盯着一块一块地移动。只要你过来看看一段时间后搬家已经完成，就证明你的工作量已经完成了。

工作量证明机制的本质是一个 CPU比特币运行过程，一票。大多数决策都表示为最长的链，因为最长的链包含的工作量最大。如果大多数 CPU 都由诚实节点控制，那么诚实链将扩展最快，并优于竞争链。要修改一个已经出现的区块，攻击者必须重做该区块的工作，加上该区块之后所有区块的工作，最终赶上并超越诚实节点的工作。这种成功的概率将成倍下降。

就像超市支付需要排队一样，可能有人不守规矩，想插队。超市管理员会检查排队，认为最长的排队是合法的，对非法分叉的排队重新排队。在这样的规则下，大部分人都会自觉排在最长的队伍。

唯一能导致这个系统崩溃的是，当一个人或机构拥有超过整个系统51%的计算能力，那么他可以任意记录每一个当前和后续的交易记录，这就是所谓的“51 %攻击”，但是要发动攻击，有几个条件

目前计算机的计算能力已经提升了很多倍，要达到51%的计算能力，代价不菲。

这个 51% 攻击一定是针对大额支付的，因为之前的交易已经形成，无法更改。它只能更改当前事务和后续事务。对于当前的交易，它不能被攻击一杯咖啡。

攻击必须在短时间内发动，一旦被发现，必然会采取反制措施。

因此，这种理论上的 51% 攻击在实践中成功的可能性非常小。

促进发行流通的激励措施

如上一步所述，需要交易确认。你可能会问，为什么人们要这样做？

因为这样可以拿到交易手续费，所以大家都投入了足够的算力，看谁能更快的解决问题，赢得比赛的概率高。就像算力高的人一次可以买多张彩票，算力低的人一次只能买几张彩票，但这并不意味着一次买多张彩票的人就一定会中奖抽奖，只是概率高。鼓励没有大算力的人参与挖矿，避免形成垄断，降低51%攻击的可能性。

另一个很大的奖励是，每个区块的第一笔交易都会产生一个新的比特币，归创造者所有，这增加了每个人参与挖矿的动力，并且在没有中心化权威的情况下发行货币的一种方法提供向流通领域分发电子货币。这个设计很巧妙，就是在引入竞争的同时，完成了新币的发行，解决了去中心化货币体系的发行问题。并且总量是确定的，可以避免通货膨胀。

隐私解决方案

我们来看看比特币是如何实现隐私功能的。传统模式提供了一定程度的隐私，但如果交易信息公开，隐私将失效。

在比特币中，虽然交易是完全公开的比特币运行过程，但公钥是隐藏的，也就是说，你只能看到一个人向另一个人支付了多少比特币，但很难将交易与特定的人联系起来。也就是说，公众很难确定这些人是谁。

最终，比特币通过构建以竞争-记账-奖励为中心的支付体系，解决了去中心化记账的问题。在这个系统中，每个节点只需要按照自己的利益行事，为“自私”的目的而竞争，最终形成了巨大的算力基础，保障了系统的安全，提高了系统的可靠性。比特币创造了一个积极的循环经济体系，使其能够在没有强大的中心化机构或组织推动的情况下自然地成长和发展。