比特币如何运作

比特币的具体分类方式尚有争议。它是货币、价值存储、支付网络还是资产类别？

幸运的是，更容易定义比特币的实际含义。是软件。不要被带有修改过的泰铢符号的闪亮硬币的库存图片所迷惑。比特币是一种纯粹的数字现象，是一套协议和流程。

这也是数百次通过密码学（密码学）创造虚拟货币的尝试中最成功的一次。比特币激发了数百名模仿者的灵感，但它仍然是市值最大的加密货币，这一特点在其十多年的历史中一直存在。

（一般说明：根据比特币基金会，当“比特币”一词指代一种加密货币作为一个实体时，大写；当它指代货币本身的数量或单位时，则大写比特币设计原理，称为“比特币” . 比特币也缩写为“BTC”。我们将在本文中交替使用它们。）

关键点

区块链

比特币是一种在称为区块链的协议上运行的网络。自称中本聪的一篇 2008 年的论文首先描述了区块链和比特币，有一段时间这两个术语几乎是同义词。

这个区块链已经演变成一个独立的概念，并且已经使用类似的加密技术创建了数千个区块链。这段历史可能会混淆术语。区块链有时被称为原始比特币区块链。在其他时候，它通常指的是区块链技术，或任何其他特定的区块链，例如以太坊。

幸运的是，区块链技术的基础非常简单。任何给定的区块链都由一个单独的离散链组成，该链阻止按时间顺序排列的信息。原则上，这些信息可以是任何 1 和 0 的字符串，这意味着它可以包括电子邮件、合同、土地所有权、结婚证或债券交易。理论上，只要双方同意合约，任何两方之间的合约都可以建立在区块链上。这消除了第三方参与任何合同的需要。这开辟了一个充满可能性的世界，包括点对点金融产品，如贷款或去中心化储蓄和支票账户，而银行或任何中介机构都无关紧要。

虽然比特币目前的目标是价值存储和支付系统，但不能说未来比特币不能以这种方式使用，但需要达成共识才能将这些系统添加到比特币中。以太坊项目的主要目标是建立一个平台，这些“智能合约”可以在其上发生，从而创建一个完整的去中心化金融产品领域，没有任何中间商，也没有费用和数据泄露的可能性。

这种多功能性引起了政府和私营企业的注意；事实上，一些分析人士认为，区块链技术最终将成为加密货币热潮中最具影响力的方面。

然而，就比特币而言，区块链上的信息主要是交易；

比特币实际上只是一个列表。 A 向 B 发送 X 个比特币，B 向 C 发送 Y 个比特币，以此类推。通过统计这些交易，每个人都知道个人用户的情况。需要注意的是，这些交易不一定需要在人与人之间进行。

任何人都可以访问和使用比特币网络，无论您的种族、性别、宗教、种族或政治派别如何。这为物联网创造了巨大的可能性。未来，我们可以看到自动驾驶出租车或优步车辆拥有自己的区块链钱包的系统。汽车将从乘客那里收到加密货币，并且在收到资金之前不会移动。车辆将能够评估何时需要燃料并通过钱包方便地加油。

区块链的另一个名称是“分布式账本”，它突出了该技术与保存完好的 Word 文档之间的关键区别。比特币的区块链是分布式的，这意味着它是公开的。任何人都可以完整下载它，或者去任意数量的网站解析它。这意味着记录是公开的，但这也意味着更新区块链账本有复杂的措施。没有中央机构监控所有比特币交易，因此参与者自己通过创建和验证交易数据的“块”来做到这一点。有关详细信息，请参阅下面的采矿部分。

例如，您可以看到 15N3yGu3UFHeyUNdzQ5sS3aRFRzu5Ae7EZ;在 2017 年 8 月 14 日上午 11:10 到 11:20 之间将 0.01718427BTC 发送到 1JHG2qjdk5Khiq7X5xQrr1wfigepJEK3t。一长串数字和字母是地址，如果您是执法人员或消息灵通，您也许能够找出谁控制了它们。这是一种误解，认为比特币的网络是完全匿名的，尽管某些预防措施可能会使个人难以与交易建立联系。

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如何购买比特币

发布托管

虽然比特币是绝对公开的，或者更确切地说是因为这个事实，但它极难篡改。比特币没有实体存在，因此您无法通过将其锁在保险箱中或将其埋在树林中来保护它。

理论上，小偷可以通过简单地在分类帐中添加一行来从你那里拿走钱，意思是“你付给我所有的钱”；

一个相关的问题是双重支出。如果一个坏演员可以花一些比特币然后再花掉，那么对比特币价值的信心就会很快消失。为了双花，不良行为者需要占比特币挖矿能力的 51%。比特币网络越大，这就越不现实，因为所需的计算能力将是天文数字且极其昂贵。

要进一步防止这两种情况发生，您需要信任。在这种情况下，使用传统货币的惯用解决方案是通过中央、中立的仲裁机构（例如银行）进行交易。但是，比特币使这变得不必要了。 （这可能不是佐藤的巧合。这本书的原始描述发表于 2008 年 10 月，当时对银行的信任处于几代人的低谷。在当今的冠状病毒气候和不断增长的政府债务中，这是一个反复出现的问题。 ) 主题。) 比特币网络不是由单一的受信任的机构来维护账本和管理网络，而是分散管理。每个人都盯着其他人看。

没有人需要了解或信任任何人，尤其是为了使系统正常运行。假设一切都按预期工作，加密协议确保每个交易块都固定在一条长的、透明的、不可变的链中；

挖矿

维护这个无需信任的公共账本的过程称为挖矿。比特币用户的加密货币交易网络的基础是在区块链上记录这些交易的矿工网络；

记录一系列交易对于现代计算机来说是微不足道的，但挖掘却很困难，因为比特币的软件使该过程人为地耗时。没有额外的困难，人们可以通过欺骗交易来丰富自己或使他人破产。他们可以将欺诈交易记录在区块链中，并在其上堆积大量琐碎的交易，从而无法揭开欺诈行为。

同样，在过去的区块中插入欺诈交易也很容易。该网络将成为一个杂乱无章、充满垃圾的竞争账本，比特币将一文不值。

组合；工作证明和与其他加密技术相结合是中本聪的突破。比特币的软件会调整矿工面临的难度，以将网络限制为每 10 分钟一个 1 兆字节的新交易区块。这样就可以消化交易量。网络有时间审查新区块和以前的账本，每个人都可以就现状达成一致。矿工不会将数据块添加到分布式账本中来验证交易，纯粹是为了让比特币网络顺利运行；他们的工作也得到补偿。下面我们将更详细地了解采矿补偿。

一半

如前所述，矿工因验证交易块而获得比特币奖励。该奖励每开采 210,000 个区块，或大约每四年减半。此事件称为减半或“减半”。该系统是一个内置的通货紧缩系统，即新比特币进入流通的速率。

此过程旨在使比特币挖矿的奖励持续到 2140 年左右。一旦从代码中挖出所有比特币并且所有减半完成，矿工将继续受到激励向网络用户收费。希望健康的竞争能够降低费用。

该系统提高了比特币的存量与流量比率并降低了其通货膨胀率，直到最终变为零。在 2020 年 5 月 11 日的第三次减半之后，现在每挖出一个区块的奖励为 6.25 BTC。

哈希

以下是挖矿工作原理的技术说明。分散在全球各地的矿工网络，彼此之间没有个人或专业联系，接收最新一批交易数据。他们通过一种加密算法运行数据，该算法生成一个“哈希”，一组数字和字母来验证信息的有效性，但不会泄露信息本身。 （实际上，这种去中心化挖矿的理想愿景不再准确，工业规模的矿场和强大的矿池形成了一个新市场。）寡头垄断。有关更多信息，请参见下文。 )

给定哈希 000000000000000000c2c4d562265f272bd55d64f1a7c22ffeb66e15e826ca30，您无法知道相关块 (#480504） 包含哪些交易。但是，您可以获取一组声称是块#480504 的数据并确保它没有被篡改了。数字不合适，无论多么微不足道，数据都会产生完全不同的哈希。例如，如果您要通过哈希计算器，您可能会得到 839f561caa4b466c84e2b4809afe116c76a465ce5da68c3370f5c36bd3f67350。但是，请删除“提交”之后的句点到诚实的世界”，你会得到 800790e4fd445ca4c5e3092f9884cdcd4cf536f735ca958b93f60f82f97c4。这是一个完全不同的哈希，虽然你只改变了原文中的一个字符。

哈希技术允许比特币网络即时检查区块的有效性。梳理整个分类账以确保挖掘最近一批交易的人没有尝试任何有趣的事情将非常耗时。相反，前一个块的哈希将出现在新块中。如果在前一个块中更改了最微小的细节，则此哈希将更改。即使改变的是链中的 20000 个区块，该区块的哈希值也会触发一系列新的哈希值并报告给网络；

但是，生成哈希并不是真正的工作。这个过程是如此快速和简单，以至于不良行为者仍然可以向网络发送垃圾邮件，并且如果有足够的计算能力，可能会在链上的几个区块中传递欺诈交易。所以比特币协议需要工作量证明。

它通过向矿工扔一个曲线球来做到这一点：他们的哈希值必须低于某个目标值。这就是为什么 #480504 块的哈希以一长串零开头的原因。它很小。由于每个数据字符串都会生成一个且只有一个哈希值，为了得到足够小的哈希值，需要在数据末尾添加一个随机数（一个使用一次的数字）。所以矿工将运行[数据]。如果哈希太大，她会再试一次。 【数据】1.还是太大了。 【数据】2.最后，[thedata]93452 生成一个哈希，从所需的零开始。

开采的区块将被广播到网络以接收确认，这需要一个小时左右的时间来处理，尽管有时要长得多。 （再一次，这个描述被简化了。这些块不是整体散列的，而是分解成一个更有效的结构，称为 Merkle 树。）

分钟，平均 7 天

根据网络接收的流量类型，比特币协议将需要更长或更短的零字符串，并将难度调整为每 10 分钟一个新块的速率。截至 2019 年 10 月，目前的难度约为 6.379 万亿，高于 2009 年的 1 万亿。这表明自 10 年前加密货币推出以来，开采比特币变得更加困难。

采矿是密集型的，需要大型、昂贵的钻机和大量电力为其提供动力。而且很有竞争力。目前尚不清楚 nonce 将扮演什么角色，因此我们的目标是尽快完成它们。

早期，矿工们认识到，他们可以通过合并到矿池、共享计算能力和相互分享奖励来提高成功机会。即使多个矿工分享这些奖金，仍然有足够的动力去追求它们。每次开采新区块时，成功的矿工都会收到一堆新创建的比特币。起价为 50 美元，但此后减半至 25 美元，现在为 12.5 美元（2019 年 10 月约为 11.9 万美元）。

奖金将继续每 210,000 个区块或大约每四年减半，直到达到零。届时，所有 2100 万比特币都将被挖出，矿工将完全依靠费用来维持网络。当比特币推出时，计划加密货币的总供应量为 2100 万枚。

矿工将自己组织成矿池这一事实让一些人感到担忧。如果一个矿池超过网络挖矿能力的 50%，其成员就有可能花费硬币、逆转交易并再次花费。他们还可以阻止其他人的交易。简而言之，这组矿工将有能力压倒系统的分布式特性，凭借他们的多数权力检查欺诈交易。

这可能意味着比特币的终结，但即使是所谓的 51% 攻击也可能不会让不良行为者撤消旧交易，因为工作量证明要求使该过程非常耗费人力。要回去改变区块链，一个矿池需要控制大部分网络，这可能是没有意义的。当你控制了整个币种，谁能和你交易？

从矿工的角度来看，51% 的攻击是为了财务自杀。矿池 Gash Io 在 2014 年何时达到全网 51% 的算力时，自愿承诺不超过比特币 39.99% 的算力，以保持对加密货币的价值信心。尽管如此，政府等其他参与者可能会发现这种攻击的想法很有趣。但是，再一次，比特币网络的庞大规模将使其价格高得惊人，即使对于世界大国来说也是如此。

与矿工有关的另一个担忧是，他们倾向于将精力集中在世界上电力便宜的地区，例如中国，或者紧随中国之后； 2018 年初比特币设计原理，魁北克镇压。

比特币交易

对于参与比特币网络的大多数人来说，区块链的来龙去脉、哈希率和挖矿并不是特别相关。在采矿社区之外，比特币所有者通常通过比特币交易所购买加密货币供应。这些是促进比特币和其他数字货币交易的在线平台。

比特币交易所铸币厂汇集了来自世界各地的市场参与者来买卖加密货币。这些交易所不仅越来越受欢迎（比特币本身近年来越来越受欢迎），而且它们充满了监管、法律和安全方面的挑战。随着世界各国政府对加密货币的不同看法，无论是作为货币、资产类别还是其他任何东西，管理比特币买卖的法规都很复杂且不断变化。然而，对于比特币交易参与者来说，可能比监管变化的威胁更重要的是盗窃和其他犯罪活动。虽然比特币网络本身在其整个历史上基本上是安全的，但各个交易所并不一定相同。许多盗窃案都针对知名的加密货币交易所，往往导致价值数百万美元的代币丢失。最著名的外汇盗窃案可能是 Mt. Gox 在 2014 年之前一直主导着比特币交易领域。当年早些时候，该平台宣布可能有大约 850,000 比特币被盗，当时价值近 5 亿美元。 Gox Hill 申请破产并关门；直到今天，大部分被盗的赏金（现在总价值约为 80 亿美元）仍未追回。

钥匙和钱包

出于这些原因，可以理解比特币交易者和所有者希望采取任何可能的安全措施来保护他们持有的比特币。为此，他们使用钥匙和钱包。

比特币的所有权基本上归结为两个数字，一个公钥和一个私钥。一个粗略的类比是用户名（公钥）和密码（私钥）。称为地址的公钥散列出现在区块链上。使用哈希提供了额外的安全层。

要接收比特币，发件人知道你的地址就足够了。公钥是从私钥派生的，您需要将比特币发送到另一个地址。系统可以轻松接收资金，但需要验证身份才能发送；

要访问比特币，您可以使用钱包，这是一组密钥。这些可以采取不同的形式，从提供保险和借记卡的第三方网络应用程序到打印在纸上的二维码。最重要的区别是“热”钱包连接到互联网，因此容易受到黑客攻击，而“冷”钱包没有连接到互联网。在上面的 Mt. Gox 案例中，据信大部分被盗的 BTC 是从热钱包中取出的。尽管如此，许多用户仍将他们的私钥委托给加密货币交易所，本质上是押注这些交易所将比他们自己的计算机拥有更强大的防盗能力。