十分鐘帶你看懂比特幣背后的原理

有一種貨幣目前價(jià)值成百上千美元 ，但不是由金子、鉑金或任何貴重金屬制造的，這就是比特幣，那么比特幣的原理是什么呢?

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針對(duì)不方便打開(kāi)視頻的小伙伴，CDA字幕組也貼心的整理了文字版本，如下：

假設(shè)有一種貨幣目前價(jià)值成百上千美元 ，但不是由金子、鉑金或任何貴重金屬制造的，實(shí)際上這不是你能放在手中或存錢罐中的錢幣。

這是數(shù)字貨幣，意味著它只以電子的形式存在。

我說(shuō)的就是比特幣，比特幣的原理與大多數(shù)貨幣很不一樣。

它不依附于國(guó)家或政府，因此它沒(méi)有中央發(fā)行機(jī)構(gòu)或監(jiān)管機(jī)構(gòu)。

這意味著沒(méi)有組織機(jī)構(gòu)決定：什么時(shí)候要制造更多的比特幣；決定要制造多少；追蹤比特幣流向或調(diào)查欺詐行為。

那么作為一種貨幣，比特幣是怎么運(yùn)作的呢?或者比特幣是如何具有價(jià)值的呢?

如果沒(méi)有整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)或密碼學(xué)，比特幣不會(huì)存在。實(shí)際上有時(shí)比特幣也被認(rèn)為是世界上第一種加密貨幣。

比特幣的原理

比特幣是數(shù)字貨幣。

你能在世界范圍內(nèi)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)互聯(lián)網(wǎng)中的計(jì)算機(jī)間進(jìn)行比特幣交換。大多數(shù)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)互聯(lián)網(wǎng)的目的在于進(jìn)行分享。比如讓人們對(duì)合法的音樂(lè)或電影進(jìn)行復(fù)制從而下載。

如果比特幣是數(shù)字貨幣，那么什么阻止你復(fù)制出大量的偽幣，從而變得富到流油呢?

不像mp3或視頻文件，比特幣不是一串可以進(jìn)行復(fù)制的數(shù)據(jù)。比特幣實(shí)際上是一種名為區(qū)塊鏈的大型全球分類賬，之后我們會(huì)詳細(xì)解釋。

區(qū)塊鏈會(huì)記錄所發(fā)生的每筆比特幣交易。截止到2016年底整個(gè)分類賬的數(shù)據(jù)為107GB。

因此當(dāng)你給他人發(fā)送比特幣時(shí)，不像發(fā)送文件，你實(shí)際上是將交易記錄在大型的分類賬上。例如"Michael發(fā)給Hank 5個(gè)比特幣”。

可能你在想 "等等，你說(shuō)比特幣沒(méi)有中央機(jī)構(gòu)進(jìn)行記錄”。

雖然比特幣是中央記錄的，但沒(méi)有任何官方的人會(huì)更新分類賬，像銀行一樣跟蹤每個(gè)人的錢。

它是分散式的。

實(shí)際上任何人都能主動(dòng)更新區(qū)塊鏈的全部新交易，非常多的人都在做。這是可行的，因?yàn)樵S多人在追蹤相同的內(nèi)容，保證所有的交易是正確的。

假設(shè)你和一些朋友在玩撲克，但你們都沒(méi)有撲克牌籌碼，而且你忘帶錢，大家都沒(méi)有錢。因此你們拿出筆記本開(kāi)始記錄誰(shuí)下注了多少，誰(shuí)贏誰(shuí)輸。

你不完全信任其他人，因此每個(gè)人都單獨(dú)記錄自己的賬。每一手牌結(jié)束時(shí)，你們都會(huì)對(duì)比互相寫了什么。這樣的話，如果有人記錯(cuò)了或想作弊，為自己多記一些錢，那就會(huì)當(dāng)場(chǎng)被發(fā)現(xiàn)。

在幾手牌之后，你會(huì)發(fā)現(xiàn)你在筆記本上記錄了錢的流向。你可以把記錄的每頁(yè)視為一個(gè)交易塊。

最終你的筆記本會(huì)記錄了許多頁(yè)的信息，即一連串的塊，因此形成了區(qū)塊鏈。

如果有成千上萬(wàn)的人在分別維護(hù)比特幣區(qū)塊鏈，那么這些分類賬是如何保持一致的呢?

回到之前撲克牌的例子。把整個(gè)比特幣點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)視為一個(gè)很大的撲克牌桌，周圍坐著數(shù)百萬(wàn)的人參加。有些人只是在交換錢幣，但許多人在主動(dòng)記錄分類賬。

如何你想發(fā)送或收到錢，你必須告訴桌上的每個(gè)人，那么記錄的人就能更新分類賬。

因此每次交易你需要告知比特幣網(wǎng)絡(luò)幾點(diǎn)內(nèi)容：你的賬號(hào)；你要發(fā)送比特幣的人的帳號(hào)；以及你要發(fā)送多少比特幣。

所有記錄區(qū)塊鏈的人會(huì)將你的交易添加到目前的區(qū)塊上。

讓許多人記錄交易似乎是不錯(cuò)的安全措施。但是如何發(fā)送比特幣只需要一些賬號(hào)數(shù)字的話，這樣似乎會(huì)存在安全問(wèn)題。

只是普通錢幣的話，這會(huì)是一個(gè)大問(wèn)題，不妨想想那些試圖盜取他人信用卡信息的不法分子。

比特幣中不存在中央銀行去發(fā)現(xiàn)有哪兒出了問(wèn)題，從而阻止欺詐行為，比如突然你把畢生的存款都花在牛肉干上之類的。

那么如何阻止Hank假裝是我，把我的比特幣都發(fā)送給他自己呢?

多虧了密碼學(xué)，比特幣十分安全。這也是為什么比特幣被認(rèn)為是一種加密貨幣。

密鑰

具體來(lái)說(shuō)，比特幣能保持安全是由于密鑰。

密鑰含有大量信息從而能從數(shù)學(xué)上確保一些消息，比如”嘿，這真的是來(lái)自我本人”。

當(dāng)你在比特幣網(wǎng)絡(luò)上創(chuàng)建賬號(hào)，也就是你聽(tīng)說(shuō)的所謂"錢包”。

這個(gè)賬號(hào)連接了兩個(gè)獨(dú)特的密鑰：私人密鑰和公共密鑰。

在這種情況下，私人密鑰對(duì)一些數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)記，也就是所謂的進(jìn)行"簽名”。那么其他人就可以在之后對(duì)簽名進(jìn)行驗(yàn)證。

假設(shè)我想在網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送消息說(shuō)，”Michael給Olivia發(fā)送了3比特幣”。那么我用我的私人密鑰對(duì)消息進(jìn)行簽名，私人密鑰只有我有，其他人都無(wú)法仿制。

接著我將簽名后的消息發(fā)送到比特幣網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)人都能用我的公共密鑰保證我的簽名生效。這樣每個(gè)記錄所有的比特幣交易的人，能夠?qū)⑽业慕灰滋砑拥剿麄兊膮^(qū)塊鏈副本中。

換而言之，如何公共密鑰奏效的話，這就證明了消息是通過(guò)我的私人密鑰簽名的，同時(shí)這也是我想發(fā)送的內(nèi)容。

不同于手寫簽名或信用卡號(hào)，這種身份證明無(wú)法被騙子偽造。

交易時(shí)間

每筆交易的"誰(shuí)"是非常重要的，用來(lái)確保正確的人在比特幣交易；但”何時(shí)"同樣重要。

假設(shè)你在銀行賬號(hào)中有一千美元，你想買兩個(gè)均為一千美元的物品。銀行會(huì)接受第一次的購(gòu)買，拒絕第二次的購(gòu)買。

如果銀行不這么做你將可以多次使用同一筆錢，這聽(tīng)起來(lái)很棒 ，但也很糟糕。金融系統(tǒng)不能這樣運(yùn)行，因?yàn)闆](méi)有人會(huì)獲得報(bào)酬。

如果我有一筆只夠支付給Olivia或者Hank，但我想付給他們兩個(gè)人。在比特幣系統(tǒng)中內(nèi)置了檢查，比特幣網(wǎng)絡(luò)和你的錢包會(huì)自動(dòng)檢查你以前的交易，以確保你有足夠的比特幣可供發(fā)送。

但圍繞時(shí)間又存在一個(gè)問(wèn)題，因?yàn)槿澜缬性S多人在記錄區(qū)塊鏈的副本，網(wǎng)絡(luò)延遲意味著你無(wú)法總是以同樣的順序收到交易請(qǐng)求。

現(xiàn)在有許多人有稍微不同的區(qū)塊可選，但每個(gè)人都不一定是錯(cuò)的。比特幣要怎么解決這個(gè)問(wèn)題呢?

數(shù)學(xué)問(wèn)題

證明是通過(guò)真正解決問(wèn)題，數(shù)學(xué)問(wèn)題。

要添加一個(gè)區(qū)塊的交易，每個(gè)維護(hù)分類賬的人必須解決一個(gè)由加密哈希函數(shù)創(chuàng)建特殊的數(shù)學(xué)問(wèn)題。

哈希函數(shù)是一個(gè)算法，當(dāng)中輸入的大小任意，但得出的輸出大小固定。

假設(shè)你有一些數(shù)字作為輸入，哈希函數(shù)定義要把這些數(shù)字加起來(lái)，這種情況下輸出為10。

對(duì)于密碼學(xué)來(lái)說(shuō)哈希函數(shù)很棒的點(diǎn)在于，當(dāng)你給出輸入，很容易得出輸出。但是給出輸出很難弄清最初的輸入是什么。

即使是這個(gè)簡(jiǎn)單的例子，也有很多數(shù)字加起來(lái)為10。唯一得出輸入為1、2、3、4的方法就是不斷猜直到答對(duì)。

如今比特幣使用的哈希函數(shù)稱為SHA256，這表示安全的哈希算法256位，最初由美國(guó)國(guó)家安全局創(chuàng)建。

專門用來(lái)解決SHA256哈希問(wèn)題的計(jì)算機(jī)，平均需要10分鐘來(lái)解決每個(gè)問(wèn)題，意味著在答對(duì)前需要數(shù)以億計(jì)次嘗試。誰(shuí)第一個(gè)解答了哈希問(wèn)題能夠在交易中添加下一個(gè)區(qū)塊，從而生成新需要解決的數(shù)學(xué)問(wèn)題。

如果許多人幾乎在同時(shí)添加了區(qū)塊，網(wǎng)絡(luò)選出其中一個(gè) 這就成為全長(zhǎng)且最信任的鏈子。這些沒(méi)被選擇的鏈子上的交易將重新被放入池中，將被添加到之后的區(qū)塊上。

這些志愿者在專門的計(jì)算機(jī)上花費(fèi)了數(shù)千美元，從而去解答SHA256問(wèn)題，付高昂的電費(fèi)保持機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)。

但為什么呢?維護(hù)區(qū)塊鏈他們能獲得什么呢?只是社區(qū)服務(wù)嗎?

獎(jiǎng)勵(lì)系統(tǒng)

比特幣其實(shí)有內(nèi)置的系統(tǒng)來(lái)獎(jiǎng)勵(lì)他們。

如今每次當(dāng)你率先添加區(qū)塊到區(qū)塊鏈中，就有12.5個(gè)比特幣會(huì)憑空添加到你的賬號(hào)中。

實(shí)際上你可能通過(guò)比特幣分類賬維護(hù)者的另一個(gè)名字知道他們：礦工。

因?yàn)楦聟^(qū)塊鏈，就像在那些哈希問(wèn)題上揮舞著鎬頭希望以此致富。

當(dāng)比特幣在2009年首次被創(chuàng)建時(shí)，它沒(méi)有太多價(jià)值，數(shù)十個(gè)比特幣可能相當(dāng)于一堆硬幣。

然而在2016年11月10日，一個(gè)比特幣價(jià)值708美元，因此12.5比特幣價(jià)值8850美元，這是很不錯(cuò)的改變。

每個(gè)比特幣的存在都是為了獎(jiǎng)勵(lì)比特幣礦工而創(chuàng)造的，除了在交易中添加新區(qū)塊時(shí)獲得的報(bào)酬，礦工在每筆交易中還能獲得一小筆小費(fèi)。

同樣值得注意的是，每到21萬(wàn)區(qū)塊時(shí)，當(dāng)添加新的區(qū)塊時(shí)，產(chǎn)生的幣數(shù)量會(huì)減少一半。

因此開(kāi)始獎(jiǎng)勵(lì)為50比特幣，減少為25，之后是12.5。在之后幾年會(huì)變?yōu)?，并且繼續(xù)下降。

最終一個(gè)區(qū)塊中會(huì)有很多筆交易，礦工們主要通過(guò)從當(dāng)中獲得小費(fèi)，這還是值得的。

最新的預(yù)測(cè)是：最后的比特幣，大約是第2100萬(wàn)個(gè)，會(huì)在2140年內(nèi)被挖到。

比特幣數(shù)量的減少實(shí)際上在模擬地球上被開(kāi)采金子的速度。目的是限制比特幣提供數(shù)量能夠隨著時(shí)間提高其價(jià)值。

那么投資比特幣是一個(gè)好主意嗎?

在這里我們不進(jìn)行深究。

比特幣仍然不穩(wěn)定并且在實(shí)驗(yàn)階段，很多人喜歡比特幣，還有很多人認(rèn)為它注定會(huì)失敗。

我們覺(jué)得這是個(gè)有趣的想法，讓我們不禁思考密碼學(xué)之后又能為我們做些什么。

如何掌握區(qū)塊鏈技術(shù)

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