bitcoin学习笔记(一)

因为需要组内分享,遂整理了此文。试图用简单的语言,较完整的描述比特币较复杂的机制,结合优缺点,说明其未来可能的地位。

内容来自网络,感谢所有无私贡献的人们。

一、起源

bitcoin,直译比特币,本质是一种「加密数字货币」,其思路来源于一篇论文:

一个密码学的专家特提出了一个P2P的点对点的支付体系,这个体系里面没有中心,但是可以做到防伪造和安全、防止双重支付,从密码学的角度解决了这个问题。(传统的中心支付体系的价值传导,两个跨中心的传导至少几个中心的传导,效率挺低成本挺高)

2009年,一个名叫中本聪(Satoshi Nakamoto)的人,在P2P基金会(p2pfoundation)网站上发帖,称自己开发出了一个叫作比特币的开源P2P(点对点)电子现金系统。
同传统货币相比,它没有一个中央银行发行机构。他是一种P2P形式的数字代码,不依靠特定货币机构发行,它依据特定算法,通过大量的计算产生,使用整个P2P网络中众多节点构成的分布式数据库来确认并记录所有的交易行为。

二、运行机制

想想我们现在的货币体系,比起两三百年前最大的进步,不外乎“个人财产权的明晰”以及“结算体系的便捷”。为了明确到底是谁的财产,甚至有人要在黄金上刻上自己的名字,或者在马耳朵上烧一个洞来做记号。但是随着社会的发展和进化,我们层层叠叠的法律、交易所、登记结算系统上,我们每次交易会留下证据。不过,这些系统依然不够准确,也不够迅速。

比特币网络运行的核心流程包括三点:

  1. 创建账户
    每个账户地址拥有一对公私钥,有私钥的人就是账户的主人。
  2. 发起交易声明
    如果 A 要给 B 转一笔钱,A 就把钱的数量加上 B 的公钥,用自己的钥匙签名。而 B 看到这个签名,就可以了解,的确是 A 转给了他如数的 BTC 。
    那么这笔交易需要一个见证人(记账),担保交易发生过。这样,以后 B 想用这笔钱的时候才是合法的。所以A 在发起这笔交易的时候,必须把签过名的交易单尽量的广播到 p2p 网络上,最终让每个节点都知道这件事。
  3. 交易记账&验证(挖矿)
    B 从 p2p 网络上不断的收到别人的确认信息。当它收到足够多的确认信息后,就认为 A 的确发出了这条交易单。这以后,B 就可以自由使用这笔钱了。

BTC 网络并不会记录每一块钱属于谁,它记录的是从诞生起到当前的每一笔交易,并推算出每个帐户里有多少钱。任何人试图确认一个交易单时,它需要确认的是转出账户上有没有那么多钱。

完整的运行图

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三、相关概念

3.1 区块链

Block chain,直译“区块链”。Block(区块)指的是一段时间内交易形成的数据库。所有区块加起来,记录着自比特币诞生以来的所有转账交易。

把比特币想象成一个点,区块链是把点连接起来的线段,是用来传输和记录整个支付过程的“交易和记账系统”。在Bitcoin的规则中,每一个Block(区块)都会记录着前一区块的交易信息,并分布在不同的服务器上,区块间形成一个链状结构,因而称为区块链。

因为是分布式网络,可能有许多人都在同时制造新的 Block ,但有一个排序机制保证只有最优(最难,花费最大计算时间的)的那个新 Block 被网络群体接受,挂在全局的 Block 链上。即整个 BTC 网络只有一个全局账单表,每个节点都完整的保存有一份。

3.2 加密

比特币主要用了ECDSA,也就是椭圆曲线签名算法,这个算法有两个特性:
a.只要知道私钥,可以算出相应的公钥;
b.你用私钥签名过的东西,可以用公钥算一下是不是你签的;

使用公钥验证一笔交易是否来自合法的发起者,验证交易的过程就叫做「挖矿」

3.3 哈希值
哈希函数是一个公开函数,可以将任意长度的消息M映射成为一个长度较短且长度固定的值H(M),称H(M)为哈希值、散列值、杂凑值或者消息摘要。


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四、优点

  • 交易费用相对低廉
  • 安全性较高
    伪造交易需要大量的计算量,几乎不可能完成。
  • 匿名特性
  • 去中心化(分布式)
    比特币能够让用户在一个去中心化的、点对点的网络中完成支付,不需要一个中央的清算中心或者金融机构对交易进行清算。用户只需要互联网连接以及比特币软件就可以向另外一个公开的账户或地址进行支付操作。

比特币是人类历史上第一次用技术手段保证了私有财产神圣不可侵犯

五、缺点

  • 总量过小(只有2100万,全部挖完却还需要一百多年)
  • 交易确认速度慢(一次交易确认时间可能长达一小时)
  • 偷挖现象严重(比特币在发布之初便由中本聪一个人持续挖矿,从而囤积了大量比特币在手上。)

五、未来

什么是货币呢?货币就是商品(包括服务)交换的媒介。现在我们通行的货币是由有信誉的银行发行的,基本上是由其信誉来担保的。只要用的人都认可,那么我们就可以用它来交易。货币有一定的保值特性,我把我的劳动/服务/所有的商品换成货币后,银行担保我在日后的某一天,我还可以用它交换会差不多等值的东西。这个保证的前提是,银行不会滥发新的货币以及大家都信任这一点。
Bitcoin 存在于一个庞大的 p2p 网络中。使用 Bitcoin 的群体公认了一种算法,这种算法在现今的条件下,每小时只会新产生大约 6 组新的 BTC ,目前一组是 50 个。也就是说,这个世界上,每个小时大约只会产生 300 个 BTC 。这个产量还会由网络自动调整难度来限制产量。你没办法通过修改所有人的 Client 的算法及参数(client 是开源的)来加快货币产量。伪造的货币会被网络丢弃(除非你可以控制大部分网络节点)。
BTC 的价值就是交易渠道本身。一组新制造出来的 BTC 提供了把旧的 BTC 从一个帐户转移到另一个帐户的数学保证。这个安全保证背后的代价是大量的计算力。生产这么一个安全通道是需要消耗大量能源的,所以整个 BTC 用户群体,奖励那个造币者(目前是 50 BTC)。

在设计上看,比特币的总供给无法超过 2100 万比特币(也就是 2100 万亿个聪)。流通中的比特币总量将按可预测的节奏增加,基于所设计好的代码机制,直到在 2140 年达到总供给量。

通过公开的算法保障总量的上限,发行的公平,交易的便利,比特币具备了类似“网络贵金属”的价值特性。所以:

比特币的下限是继续沦为少数人的玩具,上限是成为IT时代的黄金。

参考资料

https://www.zhihu.com/question/22218311
https://www.zhihu.com/question/37290469
https://en.wikipedia.org/wiki/Block_chain_(database)
https://www.zhihu.com/question/20941124
http://blog.codingnow.com/2011/05/bitcoin.html

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