假日小科普：什么是比特币？

一分钟“走进科学”

在这几天的假期里，想必大家都被“三军将士衣冠楚楚，五湖四海的客人有说有笑”的画面和新闻席卷而来。天安门前擦肩而过的精锐部队，鼓舞人心的各国人民，世界瞩目的先进装备，一定让每个人都感受到祖国的强大，我们在这个国家是多么的安全。

虽然在中国，晚上90点一个人走在大街上感觉很安全是家常便饭，但在世界许多国家，天黑后还敢一个人走是不可想象的。当您在中国时，无论多晚，您都可以自信地走在大街上——因为您相信在自己的祖国是多么安全。

只有当一个人对自己生活的环境有很大的信任，或者环境本身的安全系数非常高的时候，才敢“满怀信心地放弃”。如今，风靡全球的比特币，有大量的人参与投资和交易。不要忘记，虽然您账户上的数字只是一个象征，但它可以代表血汗钱。这么多人把自己的钱投进这个系统，它必须有一个非常完整和安全的系统，足以让人们放心地信任和投资和交易。

那么比特币到底是什么？这么多人信任的系统是什么样的？它既不像传统银行，也没有第三方监管，交易甚至可以是匿名的。一旦上当受骗，就找不到追债公司帮你追债，因为你连别人的门都找不到。但是如何让每个人都“遵守”规则，在一个匿名且无人监管的系统中自信地投资和交易呢？

本系列文章将从密码学、挖矿、共识机制、哈希函数等技术方面为大家解密。 （看不懂名词？没关系，等假期结束，系列文章也写完了，相信你已经学会了！）

什么是比特币？

比特币是一种数字专有货币，可以直接通过互联网转移。你可能在外面看到过很多类似“比特币能否取代银行”的文章。我们不会讨论未来是否会取代它，但目前的比特币确实可以发挥传统法定货币的功能。比特币也是一种更精简、更公平、更透明的支付方式。使用比特币，人们无需通过银行或支付公司等第三方机构来处理交易。个人可以直接向另一方汇款：无需中介（或相关费用）、更快、更精简、更公平。

刚接触比特币的人经常认为计算机上的某种数据或文件是“比特币”，这是错误的。比特币不以数据的形式存在，而是可以用账本上的数字来表示。这里所说的账本是虚拟会计账本。 （这里不明白的可以看后面关于“羊驼”的小例子。）如果有人说“我有一个比特币”，则表示其他人可以看到整个系统的公共账本比特币有硬币吗，并且可以阅读分类帐上的数字。同时，所有者也可以告诉别人：“我有一个与我的名字和账户相关联的比特币”。

因此，比特币实际上是一个数据库，详细说明了每个参与者投入了多少资金。具体来说，比特币是一种交易账本，可以显示系统中所有交易的清单内容。一旦我们有了这份清单，我们就可以通过简单地将上述所有福利相加并减去费用来计算任何个人或任何一方有多少钱。

此方法类似于使用网上银行和信用卡公司表示金额的方式。这些银行和公司维护着一个包含系统中所有付款的大型数据库。随着交易的进行，这些机构会增加或减少用户名下的数字。这个数字总是可以显示账户里还有多少钱。

与比特币不同，对于这些金融机构，所有付款都必须经过第三方并由第三方管理。这样，第三方就有了很大的权力：他们收取费用，可以管理您的资金，并处理相关的风险。

如果第三方被移除，个人可以自由处理自己的财务，并且不会面临资金被第三方使用的风险。今天，我们可以使用比特币创建一个简化经济流程的去中心化模型，但这种方法也使数据库模型更加复杂和混乱。为了完成这个第三方移除解决方案，我们需要在区块链技术上构建比特币。

为什么要去中心化？

为什么我们需要去中心化资金？

首先，在中心化系统中，我们需要对第三方有极大的信任，相信他们会妥善处理客户资金。但妥善处理客户资金只是行业规范，并非每一位员工都会完全遵守。 （小声提醒，大家有没有接到过和你名字相符的号码打来的骚扰电话？） 美国征信机构Equifax发生大数据泄露事件，数百万从未使用过Equifax的用户因为存入的银行而受到影响Equifax 共享客户数据。在这里，您不仅要面对财产损失的风险，还要为不时出现的服务买单。

第二个原因是中心化系统本身的弱点。如果所有交易都要在同一个中央服务器中处理和存储，如果有人破坏了这个服务器怎么办？比如服务器在迪拜，（雷神降临）用锤子把服务器砸成碎片，所以你都没有钱了（什​​么？你看到雷神就可以摆脱你的比特币吗？不要天真，托尔不会嫁给你，你不会被你附身，所以小心你的钱）。

虽然锤击服务器是一个戏剧性的笑话，但中心化服务器存在一定的风险会被破坏。

去中心化网络 vs 中心化网络

相比之下，比特币不受此影响。作为一种去中心化的解决方案，比特币没有中央服务器，也不存在被第三方利用的风险。

比特币和其他加密货币可以让用户真正控制自己的个人资产，防止第三方干预，从而实现真正自由和透明的经济。

点对点 (P2P) 软件

当第一次遇到像比特币这样的系统时，有些人可能会担心“在黑暗中被操纵”，或者有些人可能拥有太多的权力来控制一切。

这就引出了比特币的解决方案：在比特币系统中，没有人可以改变或操纵整个系统。比特币是透明的，权力掌握在系统和用户手中，这与我们生活中接触到的大多数机构完全不同。我们习惯了中心化：从家里、办公室到政府，我们都希望有人负责。相应地，在软件世界中，我们认为所有的任务都应该由中央服务器来决定和执行。

相比之下，比特币是 P2P 软件，没有服务器，只有客户端。通过将客户端相互连接，形成了一个网络。比特币在这个网络中来回传输消息以进行点对点通信。例如，你想寄一笔钱给你的朋友蓝晓明去机场接你（虽然你的朋友晓明很可能会拒绝你并告诉你“听我说，打车，我不要你想，我想。”），您不需要通过第三方转发它。另一方面，比特币可以告诉所有人你在账本上的交易。

它怎么能告诉所有人？这是设计比特币的天才。虽然比特币本质上是一个数据库，但没有一台服务器来存储这个数据库。那么：没有中央服务器的数据库将存储在哪里？答案是：每个用户都可以在自己的计算机上自动存储自己的数据库副本。

没有第三方，没有中央机构，所有人都可以跟踪所有权。有了这种多样化的共识，所有用户都可以看到新的支付记录，并且可以随时更新自己的数据库副本。

那么我们如何构建一个即时的、去中心化的金融系统呢？ （划重点，敲黑板，看完这段你就明白了）

假设在一个根本没有法律，只有中央权力来执行秩序的地区，有一个市场，人们互相转移资金比特币有硬币吗，但不能交出任何有形的钱。如果有人想用 10 个硬币买一只羊驼，但碰巧没有 10 个硬币，只需说“老板，我现在给你 10 个虚构的硬币。”

即使交易中没有其他人参与，也请将其保存在您随身携带的分类账上，用于每笔交易。通过这种方式，他们可以跟踪每个人在特定时刻拥有多少假想硬币。

当有人告诉你他会给你 10 个硬币来买你的羊驼时，你必须确保他名下确实有 10 个硬币，并且在他买了你的羊驼之后，其他人想要了解并同意你确实有比以前多了10个硬币。而且，一旦交易结束，必须确保每个人都根据交易更新他们的账本记录。

当然，我们的首要任务是确保每个人的清晰度和透明度。其次，我们不能假设每个人都能达成共识。毕竟，由于没有中央权威，有坏人欺骗别人的可能吗？如果坏人能轻易逃脱，系统就无法获得他人的信任。

这种情况类似于 P2P 网络上软件的性质。比特币的创始人开发了可用于通信、自动发送消息、遵循规则和协议以及避免花费超过账户限额的软件程序。保证账本的正确性，将数据实时发送到其他用户的账本，实现数据共享。

当然，诡计多端的人还是会试图破坏制度，而且诱惑越大，坏人就越多。黑客已经在破坏交易并做很多“努力”来窃取资产。考虑到这一点，比特币创始人中本聪想出了一个解决方案：只要将比特币系统捆绑在一起，黑客就不可能篡改区块链交易记录。然而，要做到这一点，必须控制整个系统。此外，由于区块链的去中心化特性，参与“游戏”的每个人都拥有“权力”。只有当黑客拥有的计算资源（计算能力）比其他系统上所有好人的总和还要多时，才有可能成功篡改一条交易记录。

由于好人手中有这么多分散的、受保护的计算机，黑客几乎是不可能的，因为仅仅破解一个区块链交易就需要组建一个几乎不可能的团队。

当然，为了全面防范黑客，交易必须首先以加密方式签名。如上所述，比特币“账本”是公开的。那么如果我想公开交易信息，但又不能让别人冒充你怎么办？我们将找到一种加密身份的方法，人们需要像您相信中国队长的结局那样相信系统，即船长可以驾驶飞机返回。

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