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张小秋——mywcyfl@163.com 张小秋——mywcyfl@163.com 疯狂游戏——全网唯一不可伪造数据 比特币原理（综述）孙中山大学计算机（研究）张晓秋 - mywcyfl@163.com * * 什么是“比特币”？ * 张晓秋 - mywcyfl@163.com * 比特币是一种虚拟货币（数字货币）。比特币是一种电子货币，数字货币，由开源P2P软件生成，是一种网络虚拟资产。比特币也被解释为“比特黄金”。比特币基于一组密码代码，是通过复杂的算法生成的。本规则不受任何个人或组织的干预，是去中心化的；任何人都可以下载并运行比特币客户端，参与比特币的创造；比特币采用电子签名的方式实现流通，通过P2P分布式网络验证重复消费。每一个比特币的产生和消费都会被记录下来，并通过P2P分布式网络通知全网，不存在伪造的可能。比特币的特点：1.数字货币。 2.它使用计算机技术独立分发，不依赖任何国家或组织。 3.通过P2P分布式技术实现，没有中心点。 4.每个人都可以自由参与。 5.总量有限，不可再生。 6.机制本身是开源的，可以复制。比特币特性延伸*张晓秋——mywcyfl@163.com *1.政策风险大，国家组织会承认吗？德国是目前唯一承认比特币为法定货币的国家。

美国表示支持。 2.如何保证安全比特币技术原理通俗，如果被盗了，谁来给你找回？ MyBitcoin 于 2011 年遭到黑客攻击，目前 7.8W 比特币的下落仍然不明。 3.有限的总量决定了比特币的投机性很强，价格就像一个失控的过山车。 2010 年，比特币只有几美分，2013 年 3 月超过 45 美元/单位，2013 年 11 月超过 800 美元/单位。4.山寨币对比特币的生态系统构成威胁吗？山寨币层出不穷，目前发展较好的山寨币是LTC（莱特币）。 5.比特币本身的机制是否存在未被发现的致命缺陷？从目前来看，比特币机制看似“精巧、无懈可击、堪称杰作”，但毕竟存在才不到5年（09-13）。比特币* 张晓秋—— mywcyfl@163.com * 2008年，一位名叫“中本聪”的人在网上发表了一篇论文《比特币：一种点对点的电子现金系统》。-Peer Electronic Cash系统）谁是“中本聪”？ “中本聪”是匿名的，没有人知道背后的真人是谁。 “中本聪”本人在完成比特币的基础搭建后被网络下架，从网络上消失，偶尔会弹出（比如有人呼吁维基解密接受比特币捐赠，中本聪说，“不，不要”不要那样做。

" 第一次使用比特币的交易是 10 年来，一个用户通过发送 10,000 个比特币购买了一个披萨。比特币的技术原理（交易） * 张晓秋 - mywcyfl@163.com * 如何交易：每个拥有者（A）用他的私钥对上一笔交易T1和下一个拥有者（B）的公钥（俗称：地址）签名一个随机散列的数字签名，A把这个数据签名作为交易单据T2并将其（交易单T2)广播到全网，将电子货币发送给下一个拥有者。关键点：1.交易发起者的私钥：私钥是已知的个人，其他人都不知道。2.上一笔交易：之前的交易数据表明了交易的币种来源（这部分币是怎么来到当前发起者的）。3.下一个所有者的公钥：交易接收者的地址，这个数据表明谁当前交易的目标是。 4.数字签名：发起方会用之前的交易数据与接收方的公钥连接，并为其计算哈希值x，然后用私钥加密x得到数字签名。比特币（交易）技术原理 * 张小秋——mywcyfl@163.@ >com * 比特币（交易）技术原理 * 张小秋——mywcyfl@163.com * 验证交易： 1.使用交易T2中交易发起者A的公钥解密签名，得到整数x。2.将T1交易数据与B的公钥连接起来，使用同样的Hash算法来计算Hash值y。

3.如果x==y，则表示：a。这个交易确实是 A 自己发起的，因为只有 A 的私钥才能生成这个签名（A 也不能否认他已经签署了这个交易）。湾。交易的目的地确实是 B. c.发起者确实打算将A在交易T1中获得的币发给B。比特币的技术原理（交易单据和区块）*张晓秋-mywcyfl@163.com *交易单记录了交易单的具体信息一笔交易，比如付款人（交易发起人的公钥）、收款人（交易接收人的公钥）、支付金额（最后一笔交易信息）、付款人签名（加密的哈希值）等。虽然比特币是电子的钱，比特币系统中没有具体的数据结构来简单地表示钱。从本质上讲，比特币的存在是为了通过交易单提取。通俗地说，在现实生活中我们有真纸来代表我们的货币（比如面值为10元的人民币纸代表10元人民币）。当我们去银行查询我们的财务状况时，银行也会提供一份声明来代表我们的货币留存。比特币的提现依赖于交易单，类似于银行对账单，通过记录货币的变动来证明你有多少货币，而不是为你提供具体的货币单位。比特币的技术原理（交易单和区块）*张晓秋-mywcyfl@163.com * Block（区块，账本）：记录交易单的数据单元叫做Block，一个区块会记录很多交易单。

区块有很多副本，每个区块只记录整个比特币网络10分钟内的交易信息，每10分钟产生一个新区块。截至2013年11月24日10时24分，全网已出块27192个。生产区块的过程形象地称为“挖矿”，生产工人也被称为“矿工”。比特币的技术原理（Block的产生——挖矿）*张晓秋-mywcyfl@163.com * Block是怎么来的：通过复杂的密码计算产生，计算过程就是“挖矿” 钱（比特币）是怎么来的：创建一个区块后，该区块最初有钱（由创建该区块的人拥有） 第 0 - 第 210,000 个区块，每个区块有 50 个比特币 从第 210,000 到第 420,000 个区块，每个 Block 中有 25 个比特币，依次递减。最后，整个比特币网络中将只有 2100 万比特币。比例级数求和公式： Total Bitcoin = 21W * Sn = 21W * 50 /0.5 = 2100W 个币，(lim(1 – q^n)=0） 实际数量最后可用的比特币应该小于2100W，因为会有一些币的持有者的钥匙丢失，永远无法流通（虽然记录这些币的交易单还在，但是没人可以用）比特币的技术原理（Block的产生-挖矿）*张小秋-mywcyfl@163.com *出块规则：全网每十分钟产生一个新块（算法动态调整到十分钟左右）分钟产生一个），并且每个新区块中包含的一定数量的比特币属于创建者。这个规则称为“激励”。

比特币系统的设计要求：区块应该由最诚实、最勤奋的节点生成，因此引入了工作量证明机制。比特币系统倾向于认为：一个节点在提供信息之前已经付出了巨大的工作量，所以他可能是诚实的概率比较高（他提供的区块中的数据很可能是没有问题的，当然, 反正其他节点也会响应. 勾选).具体生成原理：节点试图找到一个随机数（也称为“幸运数”），从而得到最后一个区块的哈希值，当前世界没有加入任何区块的交易列表，随机数被组织并发送到 SHA256 算法计算哈希值 X（256 位）。如果X满足一定的条件（比如前20位都是0），那么节点初始获得出块的权利。比特币的技术原理（出块——挖矿）*张小秋--mywcyfl@163.com * SHA256（密码学）简介：SHA256是一种寻找Hash值的算法，将任意一串数据输入SHA256会得到一个256位的Hash值（哈希值），同理数据输入会得到相同的结果，只要输入的数据稍有变化（比如a 1变成0），就会得到天差地别的结果，而且无法提前预测结果（雪崩效应）。前向计算（从数据中计算出其对应的Hash值）非常简单。

逆向计算（俗称“破解”，即从哈希值计算出对应的数据）难度很大，在目前的技术条件下被认为是不可能的。比特币的技术原理（Block的产生-挖矿）*张小秋-mywcyfl@163.com *挖矿的过程其实就是反复尝试找一个随机数，加上其他数据。 ，SHA256算法计算它们的哈希值X，必须满足一定的条件。矿工寻找随机数所付出的劳动被视为产生一个新区块所付出的工作量，通常需要数亿次重复尝试才能成功找到满足条件的随机数（草新闻：据说至少有 500 台超级计算机正在悄悄地用来做这件事）。比特币技术原理（区块的产生-挖矿）*张小秋-mywcyfl@163.com *如何破解摩尔定律？比特币系统平均需要 10 分钟来生成一个新区块，但在当今瞬息万变的计算机硬件中，如何做到这一点？戈登·摩尔（Inter一） 的创始人指出（摩尔定律）：集成电路上可以容纳的晶体管数量大约每 24 个月翻一番。通俗的理解是：计算机的性能，它将每18个月翻倍摩尔中本聪的比特币技术原理（区块的产生-挖矿）*张晓秋-mywcyfl@163.com *工作量证明的难度系数：对于每个区块都有一个难度系数，即可以转换成256位整数，挖矿算出的哈希值X必须小于这个整数，这个条件作为寻找随机数的附加条件。

当网络检测到新区块的生成速度达不到 10 分钟左右时，会调整系数（增加或减少），使下一个区块的生成速度符合预期。全网每2周检测一次出块速度，并相应调整难度系数，使出块速度达到预期。每个区块在生成的时候都会记录难度系数的值，所以每个节点都可以根据历史区块计算出当前的难度系数。比特币的技术原理（区块的组织方式：区块链）*张晓秋-mywcyfl@163.com *区块链：所有区块都链接在一个双向链表中，每个区块上都会存储哈希值块的顺序（以便块之间的顺序一旦确定就不能更改）。只有一个 Block 没有前一个节点，即：Genesis Block（第一个 Block）。区块链在整个网络中是唯一的，每个节点都有相同的备份。一旦区块链更新，整个网络都会收到通知。比特币的技术原理（关于区块链的那些事）*张晓秋-mywcyfl@163.com *区块链更新：每当一个节点（矿工）计算出一个满足条件的随机数后，它才获得创建临时区块的权利，它立即将相关数据打包为临时区块并广播到全网。

全网多个节点每10分钟计算一次幸运数，即十分钟内，多个节点会在网络中广播各自打包的临时区块（均合法）。显然很难通过谁先计算谁再计算接受谁来改变临时块为正，因为所有节点的时间不能严格一致（可以任意调整），网络传输快慢区块链分支：如果一个节点接收到同一个前一个区块的多个后续临时区块，该节点会在本地区块链上建立一个分支，多个临时区块对应多个分支。比特币的技术原理（关于区块链的那些事）*张晓秋-mywcyfl@163.com *全网唯一的区块链是支付算力最多的分支，也就是最长的分支节点总是继续在它认为最有可能是最长的分支上工作（否则一旦当前工作的分支被其他分支淘汰，当前的计算工作就会丢失）。节点根据以下原则决定在哪个分支（最大的期望分支）上继续工作： 1.不同高度的分支，总是接受最高的分支。 2.同样的身高，最难接受。 3.否则接受第一个收到的。每当区块链的高度增加时，都会重新选择最大期望分支（根据分支的实际增长率）。当一个分支的高度高于其他分支时，其他分支将被网络完全抛弃。

比特币的技术原理（区块链延伸）*张晓秋-mywcyfl@163.com *按照以上原理工作的节点称为“诚实节点”，换句话说，节点可能不工作按照以上原则（比如坚持自己创建的分支）。分支博弈：假设所有节点单独挖矿而忽略其他节点，当出现分支时坚持对自己有利的分支。那么算力最强的节点（节点组）必然有最长的分支。对于一个节点来说，如果存在收益不被认可的风险（其工作的分支被其他节点抛弃），必然会导致很多节点联合起来组成一个节点群一起挖一个分支，从而使该节点成为最长的节点。一旦节点组出现，更多的节点会投入到这个节点组中（否则收益归零的风险会增加），因此分支会快速收敛，因此节点会选择在计算能力最强的分支上工作，从而是计算能力最强的分支。最后成为主分支。比特币的技术原理（安全系统） * 张晓秋 - mywcyfl@163.com * 双重支付（简单）：双重支付是指攻击者几乎同时使用相同的钱进行不同的交易。例如，A 向 B 发送 50 个硬币，然后广播“A 向 B 发送 50 个硬币”，几乎同时 A 向 C 发送 50 个硬币，然后广播“A 向 C 发送 50 个硬币”。由于比特币系统中每个节点的地位平等，没有“中心节点”来审核交易顺序。

因此，无法通过查看优先顺序来防止重复付款。防御：从比特币世界诞生到现在，所有的交易记录都以交易订单的形式存储在全网唯一的区块链上。每当节点将新收到的交易订单添加到块中时，它都会跟随交易发起。方启的公钥向前遍历，检查当前交易中使用的币是否真的属于当前交易发起者。这个检查可以遍历到硬币的原始出生点（即生成它的块源）。虽然多个交易订单可以按任意顺序广播，但最终添加到 Block 时必须按照一定的顺序进行广播。 Hash值作为区块之间的时间戳，决定了可以确定任何交易的资金来源的回溯。比特币的技术原理（安全系统）*张晓秋-mywcyfl@163.com *双重支付（复杂）：考虑如下情况，假设现在区块高度为100，攻击者发送10的A交易BTC被记录为交易A。通常，这笔交易会被包含在一个高度为101的区块中。当商户在101区块看到该交易时，就会将货物交给攻击者。此时，攻击者开始构建另一个高度为 101 的区块，但将交易 A 替换为交易 B。交易 B 中的输入相同，从而将发送给商家的钱发送给自己。同时，攻击者试图计算区块，以便他的分支能够赶上并超过主分支。如果每个人最终都接受他的分支作为主分支，那么这笔钱就成功地被双花了。

？防御：要最终确认交易订单，首先需要将其放入一个新创建的成功区块中。等待该区块的后续区块（通常为5个）创建成功后，最终确定交易安全通过，即交易成功。比特币世界区块链增加6后，Bock链被修改的可能性降低到0.。攻击者必须在 10 分钟内连续创建 6 个合法区块才能替换原链，这意味着攻击者在 10 分钟内产生的算力需要超过比特币中所有其他节点的总算力60分钟的世界。比特币的技术原理（安全系统） * 张晓秋 - mywcyfl@163.com * 交易不可逆性：比特币的交易系统决定了在比特币世界中，任何交易都是不可逆的，数据无法回滚。交易双方的匿名性：交易需要提供的只是交易双方的公钥（256位整数），交易双方不知道对方是谁（除了，当然比特币技术原理通俗，在现实生活中协商）。广泛的公钥和私钥资源：任何比特币用户都可以为每笔交易生成一个新地址，使得通过地址追踪所有者变得更加困难，并且比特币钱包会自动代你管理这些地址，以确保所有地址的财产在是你的。比特币技术原理（行情）*张小秋——mywcyfl@163.com * MT.GOX价格走势（外盘，日本）比特币技术原理（数据分析）*张小秋—— mywcyfl@163.com * 随着土豪价格的上涨，比特币资源更加集中在少数人身上。比特币的技术原理（危机） * 张晓秋——mywcyfl@163.com * 一旦比特币没有货币属性，比特币将一文不值。

比特币悖论：比特币的基本价值在于其货币属性（成为世界货币的可能性），因为这种比特币引发了投机者的疯狂购买。比特币价格的剧烈波动和一些人对比特币的囤积（投机和投资），导致比特币逐渐失去了交易支付功能，从而失去了货币属性。比特币的技术原理（商机）*张晓秋——mywcyfl@163.com *1.本地交易助手，可接入各大交易平台，特定条件触发佣金，自动出砖，以及行情预警、数据分析等功能。 2.正规高效的交易平台。 3.矿机生产代理。问答 中山大学计算机（研究）张小秋——mywcyfl@163.com * * 张小秋——mywcyfl@163.com 张小秋——mywcyfl@163. com