比特币运行基本原理_比特币基础概念

　　比特币交易越来越被大众所熟知，也吸引了许多投资者争相谈论。众所周知比特币的目标，是打造一个谁都不能篡改的账本。要理解比特币的运行原理，我们先来理解两个概念。

　　什么叫SHA256运算呢?

　　这个函数不论什么东西用它算完，都能生成一个唯一的256位的二进制数。而且它还有一个好处：只有这串数字的话，是没法倒推出原始信息的。就像我们买的电影票都有一个条形码，我们没法从条形码知道电影的内容，但我们可以从条形码的差异分辨出是不是同一个电影那样。所以SHA256函数就特别方便对比2条信息是否一致。

　　比如，我要给别人汇BTC，交易信息发出去，再附上这条信息的SHA256函数值。别人收到交易信息就能验证，汇钱的内容是不是被改动过。他只要把交易信息用SHA256函数算一下，再和我附上的SHA256函数值对比一下，如果相等，就说明没有被改过。

　　我们再来说“私钥”和“公钥”。这是加密技术出现两千年后的一次飞跃。在1978年，新的钥匙技术出现了，叫做“非对称钥匙”。也就是说，加密和解密用的不是同一把钥匙，其中任选一把加密的话，另一把钥匙就可以解密。具体来说是这样--两把钥匙，我们任选其中一把，永远保留在自己手里谁也不告诉，叫做“私钥”，另一把钥匙呢，必须公开给大家，谁都可以看见，叫做“公钥”。公钥-私钥是通过一种很巧妙的、不可逆的数学计算，关联成对儿的。

　　那公钥-私钥怎么用呢?

　　比如，任何人要给我发加密消息，只要查到我的公钥，然后用公钥把消息加密后发给我就行了。我收到这条密文，用我自己的私钥套就可以解开。整个过程没传递过任何钥匙，加密解密却完成了，所以安全性大幅提高。

　　而且公钥-私钥系统，不光能完成加密解密，还能完成另一个更有用的功能一-签名。

　　但电子信息中，谁都可以敲出“蚂蚁”两个字，怎么确认一条支付信息是经由我确认的呢?很简单，只要把公钥-私钥反着用就可以了。正着用的逻辑是，谁要给我发消息，请用公钥加密，我收到后用私钥解开。而签名功能是反着--当我要向别人证明一条信息是我本人发出的，我先用自己的私钥给信息加密，再把加密后的内容广播出去。别人怎么能确定这条消息一定来自于我呢?其实只要是用我的公钥去解一下就行了。如果解开了，就说明当初这条加密信息是用这把公钥对应的私钥加的密。而谁有蚂蚁的私钥呢，这世界上只有我自己有。所以，就能证明这条消息是从我这里发出的。好，这两个知识点我们再复习一下：SHA256函数运算的作用，是为了确认原文是否被改动过;公钥-私钥，是用来确认交易信息签名的。

　　那他是怎么运行的呢，例如A是怎么把50比特币转账给C的。首先，A的客户端软件要把(A给C50BTC)这个原始信息公布出去。除此之外，A还要把它的公钥公布出去，这是为了之后让别人验证签名用的。最后还需要公布，A自己私钥加密过的原始信息的哈希值，也就是SHA256函数的值)。当这3部分消息广播到比特币网络后，马上就会有其他比特币参与者帮忙验证。这些人就是我们俗称的“矿工”。首先把A发的原始信息(A给C50BTC)做SHA256的运算，得到一个原始信息的哈希值。过程是先用私钥对它加密，如果之后还能用公钥解开，就说明这里包含的加密信息是A授权认可的，并且支付内容没有被篡改。就像我们买的电影票都有一个条形码，我们没法从条形码知道电影的内容，但我们可以从条形码的差异分辨出是不是同一个电影那样。经过这一番确认，这条交易就算是合格了。

　　而矿工要验证一千条左右的交易信息，把它们按一定格式打包，这个数据包就叫做“区块”。这个区块就有可能成为区块链这条链上的最新的区块，被挂在末尾。而谁有资格把自己制作的区块放在主链的末尾呢?就是所有矿工谁最先在运算结果中出现一个前72位都为零的二进制数，谁制作的区块就有资格最终挂在主链的最后一个。基本上需要整个比特币网络所有的算力加在一起，大约10分钟，才会诞生这么一个幸运者。凡是成功提交这个区块的人，系统奖励他50BTC。但这个奖励可不是一成不变的，每往后推进21万个块，奖励就会减半，直到几乎没有可以减半的时候。还有一部分来自交易额的提成，大约挖出一个块只有零点几个币的提成。

　　如果计算机性能不断提升，算得越来越快，那不就很难保证一致性了吗，只要把幸运数字的要求改成前73个都是零，有需要继续增加就可以了。这样一来，就能一直控制全网总是每10分钟出一个块。还要一个问题假如有两个人在同一秒钟提交了正确的区块，以谁的为准呢?我们只要再等10分钟就可以了。由于比特币协议中只认可最长链，所以哪个分叉上最早出现了下一个块，那这个分叉就会更长，就会成为今后的主链。而这个规则，也能解释为什么区块链很难被人恶意篡改。

　　因为如果有一个人希望篡改一条交易，全网所有的矿工都工作在最长的链，那这个黑客只能期待自己一个人在这条支链上的推进速度，比全网络所有矿工推进主链的速度还要快才行。

　　以上就是比特币工作原理的简介，我们可以看出它问题很多。比如为了达成共识，也就是谁能把自己打包的区块提交到网络中，每台机器都在做大量无意义的计算。而挖比特币的耗能和智利全国总耗电量是一样的，这种徒增出来的能耗从任何意义上说都是有害的。另外，这个网络交易频率上限是每秒钟7笔，实际应用上大约也就是1-2笔。这个数字实在是太少太少了。VISA卡每秒可以处理几千笔交易，“双十一”时阿里巴巴每秒可以处理接近10万笔交易。所以优缺点都异常突出的比特币想成为主流货币还是路漫漫其修远兮。除了投资我们还有美好的生活。

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