比特币P2P虚拟货币原理详解

前天，36氪报道了文章“

比特币 P2P 货币：有史以来最危险的项目”，引发了热烈讨论。

比特币是一种不可追踪、牢不可破的开源 P2P 虚拟货币。有人用它卖毒品，有人用它来支持自己喜欢的内容，还有一些人用它玩扑克。这种货币可以影响政府、扰乱经济并提供无法控制的全球走私交易。

本文的目的是抛砖引玉，但砖并没有白扔，玉被吸引了：

云峰看完这篇文章后，进行了深入调查，详细解释了比特币的工作原理。把这篇文章拿出来分享给大家。欢迎大家扔自己的砖或玉。以下为正文：

昨天看了比特币的中文介绍

这很有趣。但是，上述文章中的解释非常不可靠。我花了一晚上去比特币的官方网站

仔细研究了一下，终于明白了原理。感觉很有启发性，尤其是对于虚拟货币的流通和发行。今天写这个博客来照顾它。

什么是货币？货币是商品（包括服务）的交换媒介。我们今天使用的货币是由信誉良好的银行发行的，基本上有信誉保证。只要每个使用它的人都认可它，那么我们就可以用它来交易。货币具有一定的保值性。在我用我的劳动力/服务/所有商品换取货币后，银行保证我可以在未来的某一天用它换取几乎等值的东西。这种保证的前提是银行不会向新货币发送垃圾邮件，并且每个人都相信这一点。

以前，我们使用贵金属作为货币。由于贵金属产量不高，新货币增加的速度有限，而经济不断增长，市场需要更多的货币让商品尽可能流通。有需求就有价值。从这个意义上说，贵金属本身在制造其他东西方面的​​价值是次要的，经济使用货币流通商品的需求是主要的。但贵金属的产量有限，曾经流通的贵金属货币会因种种原因退出市场，所以即使是新创的贵金属货币也有同等甚至更高的价值。

为什么比特币会保值？ BTC（比特币的货币缩写）存在于庞大的 p2p 网络中。比特币社区同意一种算法，在当前条件下，每小时仅生成约 6 组新的 BTC，而目前为 50 组。也就是说，在这个世界上，每小时只会产生大约 300 个 BTC。这个收益也会受到网络自动调整难度的限制。你无法通过修改每个人的客户端（客户端是开源的）的算法和参数来加速货币生产。假币会被网络丢弃（除非你控制了大部分网络节点）。

BTC本身的价值是什么？

BTC的价值在于交易渠道本身。一组新铸造的 BTC 提供了将旧 BTC 从一个帐户转移到另一个帐户的数学保证。这种安全保证背后的代价是大量的计算能力。生产这样一个安全的通道需要大量的精力，所以整个 BTC 用户群都会奖励造币者（目前是 50 BTC）。

简单来说，我的理解是，现在世界上所有的 BTC 都是由运行电脑的能量产生的，它们的总价值是（目前总共生产了 12w 组 BTC 左右），每组 50 个, 市场价格约为 7.$3 每个), 这应该小于所消耗能源的总市场价值。但是，我认为用于生产 BTC 的大部分能源原本都是未使用和浪费的资源。

没有中心节点的“银行”如何让每个人都信任和工作？

答案是，这个 p2p 网络上的每个节点都记录了自 BTC 诞生以来的每一笔交易的详细清单，由此可以推断出每个 BTC 唯一属于谁。这样，当您接受交易时，您就知道有人给您的钱是否合法。

从最基本的：

每个账户其实就是一对公私钥对，拥有私钥的人就是账户的所有者。如果 A 想向 B 转账一笔钱，A 将这笔钱添加到 B 的公钥中，并用自己的密钥签名。而当B看到这个签名时，他就可以理解，确实是A将BTC转给了他。

那么这个交易需要一个见证人，它保证了交易的发生。这样，只有当 B 以后想用这笔钱时才合法。担保人是使用BTC的整个网络。

A在发起本次交易时，必须尽可能将签署的交易订单广播到p2p网络，最后让每个节点都知道。 B 在 p2p 网络上不断收到其他人的确认消息。当它收到足够的确认时，它认为 A 确实已经发送了交易。在此之后，B 可以自由使用这笔钱。

当 B 使用 A 转给它的钱给 C 时，它也会广播给足够多的人（最终每个人都会收到），让他们来担保。每个担保人只在确定 B 有足够的钱支付时才确认。本质上，BTC网络并不记录每一美元属于谁，它记录了从诞生到现在的每一笔交易，并计算每个账户里有多少钱。当任何人试图确认一笔交易时，它需要确认转账账户中没有那么多钱。

比特币需要解决的核心问题是如何避免一笔钱花两次。

整个计费顺序是循环的。当每个人在完整的全球账单上签署新的金额时，他们需要使用之前的信息来生成后者。这种计费顺序称为区块链。每个块包含几个确认和哈希签名（难以伪造）的交易记录。每个块都与全局表上的前一个块相关联。每一张账单最终都会通过 p2p 网络转发到生成新区块的节点。

这个制作新区块的过程称为挖矿，制作新区块就是将最近收到的票据打包到刚刚制作的区块中。这个包装过程就是生产过程，成功制造的机会非常少。 （可以理解为新收到的票据是合并在一起的，一次成型是不能修改的，如果制造失败，就再做一次。）一旦制造成功，你就放上新的积木（这被认为是一个更改为旧的全球区块链）。续）广播出去。

因为是 p2p 网络bit平台币介绍，可能很多人同时在创建新区块，但是有一种排序机制可以确保网络只选择最优（最难、最耗时）的新区块group 接受并挂在全球区块链上。再说一遍，整个 BTC 网络只有一张全局计费表，每个节点都保存一份完整的副本。

这个全球计费表会越来越大，区块链会越来越长。在最新的部分，肯定有很多部门。这是因为 p2p 网络的挖矿过程是分开并行进行的，每张新的账单不能一次广播到所有节点。每个挖矿节点有责任将他批准的旧全球账单上不存在的新收到的账单合并到他将要制作的新区块中。一旦一个新的区块被创建，它会立即被广播以获得更多的认可。主要是为了得到想要挖矿的人的认可，这些人会在这个区块的基础上出新的区块。

如果p2p网络太大，交易账单无法尽快广播到全网。 p2p网络的一部分会出来，维护一个小团体普遍认可的全球账单。全球法案的多个分支可能同时演变。因为每个小组可能认为他们看到的部分更长，更有效率。但是，只有当有人发现另一个分支更长时，它才会切换阵营。因此，您的账单有一定的机会被一小部分人接受，但在一段时间后，被一大群人抛弃。

但是算法参数确定了，新区块的生成速度很慢。如果你的账单被最多6人确认，基本可以保证它所融入的全球账单是p2p网络完全被认可的。

既然生成一个新区块既费时又费力，而且创建一个新区块的概率就像中了彩票一样，那么还有多少人去执行程序来计算新区块呢？答案是每个创建新区块的人都有权构建一个账单，声明上帝给了我 50 BTC。此规则为所有 BTC 用户所认可。将造块等同于开采黄金只是一种形象隐喻。事实上，没有人能把黄金挖出来囤积起来。每个新块必须包含前一个块在全局表上的哈希值，BTC 网络会自行调整难度，大约每 10 分钟生成一个新块。如果你没有在 10 分钟内创建一个新区块，那么你在前 10 分钟所做的工作几乎是白费了。从最新版本的块继续演算。

所以更恰当的比喻是买彩票。每 10 分钟开一次的彩票。你一直在花钱买，如果你在 10 分钟内赢了，它就是你的。如果你没有获胜，第一次购买将被没收，然后是下一轮。

从数学上讲，挖掘过程会消耗多少 CPU 时间？而且成功的机会很小？

一个系统叫

这里使用Hashcash。它最初是为了改善垃圾邮件问题而发明的。

就是给一条特定的信息（比如谁把这封邮件发给谁）加上一个特定的hash header。这个哈希头需要大量的 CPU 时间来计算。发送垃圾邮件的人没有那么多 CPU 时间来计算组中发送的每封电子邮件的有效哈希标头，因此具有此有效哈希标头的电子邮件不太可能是垃圾邮件（花费 CPU 时间）

这个算法是为你想要保护的信息找到一串数字，加上之后，使用公认的哈希算法，比如SHA-2，计算出一个哈希值。如果hash值以一长串0开头（多少决定难度）bit平台币介绍，则表示成功。

对于一条信息，要找到这串数字，目前除了暴力尝试没有什么好办法。即随机替换数字，每次比较hash一次。经过可预测的尝试次数后，通常会找到所需的次数。

每个想要挖掘和赚取 BTC 的人都会不断监控来自 BTC 网络的信息。如果有人发布了一个新的有效块，它将被合并到本地全局表中。并重置自己的计算过程，从新获得的区块开始。如果有新发出的交易指令，也要记录。继续结合最新区块的hash值，新收到的交易订单，以及自己获得50 BTC的奖励订单，计算SHA-256，看结果是否满足条件。一旦满意，就将这个新区块广播出去。

当足够多的人批准时，（根据它计算下一个块），他也得到了 50 BTC。

与 BTC 的经济规模相匹配。所有比特币客户端都设置为每210,000个区块，产生一个新区块的人被识别为比以前凭空获得一半的BTC（如果他此时仍然在包中写他得到​​50 BTC，其他人不要将确认他的阻止）。这将减缓 BTC 总量的增长。生成新块的速度由难度决定。这个难度是由 p2p 网络根据最近产生的区块的速度自动调整的。所以即使以后算力增加，也能保证10分钟左右的速度。

此外，随着产生新区块的收入减少，愿意为挖矿贡献 CPU 的节点数量也会减少。 （如果降低太多，就降低难度）

最终，p2p 网络将不再凭空创造新的 BTC。此时创建新区块的动机是什么？那就是交易税。由于没有人愿意产生新的区块，因此发起交易变得困难。 （没有区块可以持有交易票） 想要交易被确认的人可以声明，如果有人创建一个新的区块来接受他的交易票，他将向他支付少量的交易税。当很多人都这样做时，制作区块再次变得有利可图。但是，没有新的比特币直接诞生，它只是在这些比特币用户之间流通。

总会有一些 BTC 会消失，主要是因为那些账户的私钥丢失了，没有人可以从账户中转移资金。不能流通的钱不是钱。但最终，整个 BTC 会达到一个比较大的规模，准确的说是 2100 万。但是BTC本身是可以砍的，比如你可以付给别人0.01 BTC。所以 BTC 本身会升值，总量总是够用的。

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