十分钟带你了解比特币背后的原理

对于不方便打开视频的朋友，CDA字幕组还贴心整理了文字版，如下：

假设现在有一种货币价值数百或数千美元，但它不是由黄金、铂金或任何贵金属制成的，而且它实际上不是您可以放在手中或存钱罐中的钱。

这是数字货币，意味着它仅以电子形式存在。

我说的是比特币，它的运作方式与大多数货币截然不同。

它不隶属于国家或政府，因此没有中央发行机构或监管机构。

这意味着没有组织结构可以决定：何时铸造更多的比特币； 决定铸造多少； 跟踪比特币流向或调查欺诈行为。

那么比特币作为一种货币是如何运作的呢？ 或者比特币如何有价值？

没有整个互联网或密码学，比特币就不会存在。 事实上，比特币有时被认为是世界上第一种加密货币。

比特币原理

比特币是数字货币。

您可以在全球点对点互联网上的计算机之间交换比特币。 大多数点对点互联网的目的是共享。 例如，让人们复制合法的音乐或电影以供下载。

如果比特币是数字货币，是什么阻止你复制大量假币并变得超级富有？

与 mp3 或视频文件不同，比特币不是一串可以复制的数据。 比特币实际上是一个称为区块链的大型全球账本，我们将在后面更详细地解释。

区块链记录发生的每一笔比特币交易。 截至2016年底，整个账本的数据量为107GB。

所以当你向某人发送比特币时，你实际上是在一个大账本上记录交易，而不是发送一个文件。 例如“Michael 给 Hank 发送了 5 个比特币”。

也许你在想“等一下，你是说比特币没有中央权力机构来保存记录”。

虽然比特币是集中记录的，但没有官方人员像银行那样更新记录每个人钱的账本。

它是去中心化的。

事实上，任何人都可以用所有新交易主动更新区块链，而且很多人都在这样做。 这是可行的，因为许多人都在跟踪相同的内容，从而保证所有交易都是正确的。

比方说你和一些朋友正在打扑克，但是你们俩都没有扑克筹码，而且你忘记了你的钱，每个人都没有钱。 所以你拿出你的笔记本，开始记录谁下了多少，谁赢了，谁输了。

你不完全信任其他人，所以每个人都有自己的本本。 在每一手结束时，你们比较彼此所写的内容。 这样，如果有人犯了错误或试图通过欺骗为自己赚取额外的钱，就会被当场抓住。

几手之后，您会发现自己在记事本上记下钱的去向。 您可以将每一页记录视为一个事务块。

最终你的笔记本会记录很多页的信息，一系列的区块，这样就形成了一个区块链。

如果成千上万的人单独维护比特币区块链，这些分类账如何保持一致？

回到前面的扑克例子。 将整个比特币点对点网络想象成一张大扑克桌，周围坐着数百万人。 有些只是简单地交换硬币，但很多都在积极记录分类账。

你想如何发送或接收钱，你必须告诉桌上的每个人，记录它的人可以更新分类帐。

因此，对于每笔交易，您都需要告诉比特币网络一些信息：您的帐号； 您要向其发送比特币的人的帐号； 以及您要发送多少比特币。

每个记录区块链的人都会将你的交易添加到当前区块中。

让很多人记录交易似乎是一种很好的安全措施。 但是如何发送比特币只需要一些帐号，这似乎是一个安全问题。

如果它只是普通硬币，这可能是个大问题，想想犯罪分子试图窃取某人的信用卡信息。

比特币中没有中央银行来找出问题所在并阻止欺诈行为，比如突然之间你将毕生积蓄花在牛肉干上或其他东西上。

那么你如何阻止 Hank 假装是我并将我所有的比特币发送给他自己呢？

由于密码学，比特币非常安全。 这就是为什么比特币被认为是一种加密货币。

钥匙

具体来说，比特币因为密钥而保持安全。

密钥包含大量信息，可以从数学上确保诸如“嘿，这真的是我的”之类的信息。

当您在比特币网络上创建一个帐户时，这就是您所说的“钱包”。

该帐户链接到两个唯一密钥：私钥和公钥。

在这种情况下，私钥对一些数据进行签名，称为“签名”。 其他人随后可以验证签名。

假设我想在网络中发送一条消息说，“Michael sent 3 bitcoins to Olivia”。 然后我用我的私钥对消息进行签名，只有我有私钥，其他人无法复制。

然后我将签名后的消息发送到比特币网络，每个人都可以使用我的公钥来确保我的签名有效。 这样，记录所有比特币交易的每个人都可以将我的交易添加到他们的区块链副本中。

换句话说，如果公钥有效，就证明消息是用我的私钥签名的，这就是我要发送的内容。

与手写签名或信用卡号不同，这种形式的身份证明无法被诈骗者伪造。

交易时间

每笔交易的“谁”对于确保正确的人使用比特币进行交易非常重要； 但“何时”同样重要。

假设您的银行账户中有 1000 美元，您想要购买两件价值 1000 美元的商品。 银行将接受第一次购买并拒绝第二次购买。

如果银行不这样做比特币的背后是谁，你就可以多次使用同一个钱，这听起来不错，但也很糟糕。 金融系统不能这样运作，因为没有人得到报酬。

如果我有一笔钱只够付给奥利维亚或汉克，但我想付给他们两个。 比特币系统中内置了检查功能，比特币网络和您的钱包会自动检查您之前的交易，以确保您有足够的比特币可以发送。

但是时间还有另一个问题，因为世界上很多人都在记录区块链的副本，而网络延迟意味着你不能总是以相同的顺序接收交易请求。

现在有很多人可以选择略有不同的方块，但不一定每个人都是错的。 比特币如何解决这个问题？

数学题

证明是通过真正解决问题，数学问题。

要添加一个交易块，维护分类帐的每个人都必须解决一个由加密哈希函数创建的特殊数学问题。

哈希函数是一种算法，其中输入为任意大小，结果输出为固定大小。

假设您有一些数字作为输入，哈希函数定义为将这些数字相加，在本例中输出为 10。

用于密码学的散列函数的伟大之处在于，当您提供输入时，很容易获得输出。 但是鉴于输出，很难弄清楚原始输入是什么。

即使是这个简单的例子，也有很多数字加起来等于 10。让输入成为 1、2、3、4 的唯一方法是不断猜测，直到猜对为止。

比特币今天使用的哈希函数称为 SHA256，代表 Secure Hash Algorithm 256 bits，最初由美国国家安全局创建。

专用于解决 SHA256 哈希的计算机平均需要 10 分钟来解决每个问题，这意味着要进行数亿次尝试才能正确解决。 谁先解决哈希问题，谁就可以将下一个区块添加到交易中，从而产生一个新的待解决的数学问题。

如果许多人大约同时添加区块，网络会选出其中一个，这将成为完整长度和最受信任的链。 这些未被选中的链上的交易将被放回池中，并将添加到后续区块中。

这些志愿者花费数千美元购买专门的计算机来解决 SHA256 问题，并支付高昂的电费来维持机器的运行。

但为什么？ 他们维护区块链得到什么？ 仅仅是社区服务吗？

奖励系统

比特币实际上有一个内置的系统来奖励他们。

现在每次你先在区块链上添加一个区块，12.5 个比特币就会凭空添加到你的账户中。

您实际上可能知道比特币账本维护者的另一个名字：矿工。

因为更新区块链就像在那些希望通过它致富的哈希问题上挥动镐。

2009年比特币刚诞生的时候，它的价值并不大，几十个比特币就相当于一堆硬币。

然而，在 2016 年 11 月 10 日，一个比特币价值 708 美元，因此 12.5 个比特币价值 8850 美元，这是一个不错的变化。

每一个存在的比特币都是为了奖励比特币矿工，他们除了在交易中添加新区块时获得报酬外，还会为每笔交易收到小费。

同样值得注意的是，每增加一个区块 210,000，当添加新区块时，生成的硬币数量就会减少一半。

所以起始奖励是 50 BTC，减少到 25，然后是 12.5。 未来几年将变为6，并继续下降。

最后一个区块会有很多笔交易，矿工主要从他们那里得到小费，还是值得的。

最新的预测是，最后一个比特币比特币的背后是谁，大约是第 21 个百万分之一，将在 2140 年被开采出来。

比特币数量的减少实际上是在模拟地球上开采黄金的速度。 目的是限制可以随着时间的推移增加其价值的比特币数量。

那么投资比特币是个好主意吗？

我们不会在这里深入研究它。

比特币仍然是不稳定的和实验性的，很多人喜欢比特币，很多人认为它注定要失败。

我们认为这是一个有趣的想法，并让我们思考密码学之后可以为我们做些什么。

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