22 分钟了解比特币和区块链

图1

其中，每个叶子节点中的Tx包含以下信息：

1.拉莫斯转3比特币给萨拉赫

2. Ramos的这3个比特币来自交易0af23784

其中“0af23784”是指向另一个交易节点的哈希指针，另一个交易节点存储的信息是：

1、C罗转3个比特币给拉莫斯

2. C罗的3个比特币来自挖矿奖励/或交易0bd23874...

知道某笔交易的哈希值（即对这笔交易的相关信息进行哈希处理得到一个字符串），想要证明它属于某棵Merkle树，或者不属于某棵Merkle树，都容易，时间复杂度为log2N。

将Merkle树中的所有交易信息打包，包括矿工的挖矿收益（一笔没有输入的交易，输出地址为矿工自己的地址，后面会详细介绍），以及上一个区块的hash指针等。 , into a package 形成一个新的块（块是一个逻辑概念，就像计算机中的文件夹一样），将以上所有信息作为输入的一部分。 散列后得到一个散列指针为 指向这个区块的散列指针链接到现有区块链的头部（头部或者尾部不需要纠缠，这里指的是新区块产生的方向，并且新区块有一个哈希指针指向前一个区块），形成一个链表，这就是区块链。

整理一下：我们通过哈希指针构建一个链表，我们称这个数据结构为区块链。 链表中有一系列的块，每个块都有数据（Merkle 树）和指向前一个块的指针。 图二（自己画的）

图 2

4.分布式/去中心化

什么是中心化？有一家银行，发行纸币，帮你记录每一笔交易信息。 当你心情不好时，你的账户可能会被冻结

什么是分布式/去中心化？ 没有银行这种东西，网上的老张、老王、托尼先生、凯文先生都自愿帮大家记录每一笔交易。 今天老王记录了一系列交易（比如拉莫斯给萨拉赫转了3个比特币等），并将这一系列交易打包成一个区块（区块里面是前面介绍的默克尔树），广播给老张，托尼先生，和网上的凯文先生，从而达成网上所有簿记员的共识（即张先生，托尼先生，凯文先生都同意拉莫斯将3笔资金转给萨拉赫。比特，他们都是这笔交易的见证人，都会主持公道）； 明天，Tony先生会记录一系列新的交易，打包成区块，连接到前一天老王记录的区块头部（不用管是头部还是尾部），以及把整个链表广播给老张、老王、凯文先生和新加入的苍先生等，虽然没有银行，但是大家认可所有记录在区块链上的交易，没有人会违约（这叫公开共识）。 而这个存储交易记录的链表就是我们的主角区块链（图2）。

比特币是一种分布式、去中心化的数字货币系统。

嗯，技术基础差不多，不敢多说。 估计有相当一部分读者看过公钥&私钥后已经放弃我了。。。可能是我的猜测过于乐观了。。。。

输入以下问答：

问：什么是比特币？

A: 一个叫中本聪的人发明的一种数字货币。 与以国家信用为后盾的美元和人民币不同，比特币没有任何信用背书。 它完全是中本聪发明的。 唯一的功劳来自于“Public consensus”，即大家一致认为它是有价值的，它是有价值的。

另外，和黄金类似，它的总量是有限的，总量不会超过2100万枚。 后面会讲到如何限制。 当然，与黄金不同的是，黄金是真实存在的，其总量受自然界的限制。 ，你不能改变它； 并且比特币的总量受到人为规则的限制，也许你明天感觉好些的时候可以改变这个规则......。

问：什么是区块链？

A：如前所述，它是一种去中心化的分布式账本，以双向链表为数据结构。 技术基础第3节和第4节已经描述清楚了。

需要补充的是，区块链具有只能添加的属性，可以防止篡改。 那么它是如何防止篡改的呢？

--非技术人员自行阅读

回到图2

1、每个区块存储一个指向前一个区块的哈希指针，即一个哈希值（字符串）

2. 指向每个区块的哈希指针是根据本区块中的所有交易信息、前一个区块的哈希指针等作为输入计算出来的，交易信息的变化、前一个区块的哈希指针变化等。 , 会导致当前区块哈希指针发生变化。

3. 网络上的每个节点都可以验证每个区块的哈希值的正确性。 说白了，大家都在盯着整个区块链。

==> 这样一来，如果有人想篡改区块链任何地方的数据，为了保证整个内容的一致性，他将不得不进行一系列的链上篡改，一直到链表的头部。 他最终会遇到障碍，因为他无法篡改链表头部的指针。 这样，我们只要记住链表头部的哈希指针，就基本记住了整个链表的防篡改哈希值。

问：比特币存在于何处？ 什么样的形式？ 任何人如何记录他们有多少比特币，是否有类似的银行账户？

A：别想太多，你看到图2了吗？ 这就是比特币交易系统的全部意义所在！ 即在每个区块中，记录“拉莫斯转给萨拉赫3个比特币，拉莫斯的3个比特币来自xxx”，“狗哥的12.5个比特币，是挖矿的奖励”，仅此而已。 对于每一笔交易，所有矿工都可以溯源并验证其来源的合法性，而所有比特币的最终来源只有一个：矿工的挖矿奖励。

没有银行账户这种记录每个账户有多少余额的东西，根本没有“余额”的概念。

还有一点：我举的例子是为了方便读者理解。 实际的比特币是匿名的。 没有拉莫斯或萨拉赫。 只有代表它们的公钥，如下所示：0eb3be2db3a534c192be5570c6c42f59

问：比特币的单位是什么？ 真的有一币一币吗？

A：没有“1比特币”这样的东西。 与美元不同，比特币没有固定的面额。 具体来说，没有“1比特币”这样的东西。 比特币无非就是交易输出，在现行规则下，可以是精确到小数点后8位的任意数值。 最小的可能值是 0. 000 000 01 BTC（比特币），我们称之为 1 聪。没有具体的比特币“硬币”比特币最初发行时间，只有未花费的支出，我们称之为硬币

问：什么是挖矿？ 怎么挖？

A：在技术基础-四中介绍过，比特币交易是靠网上各种老师的帮助记账，一系列的交易被打包广播给所有的记账员，但是四，打包可不是你想要的要打，想打就打。 包装的力量需要争夺。 这种竞争打包交易的过程称为挖矿。

怎么挖？ 这需要前面的密码学-哈希函数知识。 还记得我们说过可以通过不断的正向尝试来碰撞指定的y吗？ 与指定的256位y碰撞需要10^27年，但我们可以稍微降低难度。 我只要求输出字符串y以指定个数的连续“0”开头，这样难度就大大降低了，需要多长时间可以根据需要的数量来控制。

在新区块中，有一棵存储交易信息的默克尔树，以及一个指向前一个区块的哈希指针。 在区块的头部，还有一个32位的随机数区，还有一个叫做Token base”的字段，利用这部分信息组成一个字符串x作为hash函数的输入，并计算出对应的y挖矿所做的工作就是尝试不同的临时随机数，直到随机数可以使输入x的哈希函数值y小于目标值（即一开始就足够）。一旦找到这样一个临时随机数，可以把几分钟前发生的交易打包成一个区块，放到区块链上广播。没错，就是这么无聊，这么耗电，这么没意义，就叫：Proof of工作，哈希函数来解决难题......

Q：挖矿有什么奖励？

A：一旦你获得了打包一个区块的权利，你将被允许在这个区块中添加这样一个特殊的交易：这个交易没有输入，输出是你自己的比特币地址，也就是向你自己的账户转账指定数量的比特币，这些比特币将属于你。 这是挖矿的奖励，也是比特币发行的唯一方式。

此外，每笔交易还有一定的交易费（手续费）给矿工。

问：每个人都在做同一个谜题吗？

A：仔细想想就知道不是。 最终的哈希值使用随机数，加上整个默克尔树的每个节点的信息，包括顺序。 两个不同的块不可能完全一样。 另外，每个矿工自己的地址都不一样，在区块中肯定有一笔交易将奖励放到自己的地址。 如果块中的信息有一点不同，计算主题就会不同。

问：生成一个新区块需要多长时间？ 为什么？

A：对于比特币系统来说，一个区块大约在10分钟内生成。 系统会根据全网当前的算力动态调整难度，保证平均每10分钟出一个块。 为什么10分钟？基本上是拍脑袋命令的，不开玩笑，是拍脑袋命令的，整个比特币体系很多东西都是中本聪命令的，后面还有更多

Q：如何保证比特币只有2100万枚？

A：前两个问题讲的是挖矿奖励和出块速度。 中本聪规定，一开始每打包一个区块，可奖励50个比特币，每产生21万个区块，奖励减半。 根据出块速度，我们不难计算出这个数量大约每4年减半，并且是一个最终趋于的几何序列。 这个几何数列的总和是2100万。

比特币的第一个区块产生于 2009 年，我写这篇文章的时候正值第三个 4 年。 目前每打包一个区块，可以获得12.5个比特币的奖励。 待会儿给个网站，开个区块看看奖励有没有这么多。

Q：如果正好两个人同时打包不同的区块怎么办（这是技术细节问题，非技术人员看心情）？

A：确实有这种可能。 区块链可能随时分叉。 诚实矿工需要遵守的规则是：选择最长的链进行扩容。 在这种情况下，确实会产生一些无效区块，其中的交易不会被包含在最终的区块链中，即无效交易。 一般来说，一个区块经过6次确认后（即在这个区块之后又增加了5个区块），从概率上来说，其中的交易已经被确认的概率很高。

Q：挖矿需要什么样的电脑配置？ 你需要多大的空间？ 如何计算普通矿工挖矿的概率？

A：从最初的CPU挖矿，到GPU挖矿，再到专业的集成电路技术挖矿……总之，普通个人电脑基本无视。 目前整个区块链交易数据占用的空间约为100GB，普通个人电脑即可容纳。 至于找到矿的概率，首先10分钟就知道一个区块，所以要看你的算力占全网算力的比例。 如果你的算力占全网算力的0.1%，大约平均一周可以挖出一个区块。

现实中，还是有一些矿工合作形成的矿池。 任何开采矿场的矿工都将分享红利，每个人都可以降低完全忙碌的风险。 我不会详细说明这一点。

问：比特币系统的处理能力是多少？

A：硬性规定每个区块的大小限制在1MB以内，每笔交易约250字节，因此每个区块最多可容纳4000笔交易。 平均每10分钟就有一个矿工获得记账权，所以每秒只能处理7笔交易，这是比特币网络的交易处理能力。

Q：2100万个比特币挖完后，矿工怎么办？ 什么奖励？

A：交易费

问：比特币是如何产生的？ 谁将负责发行新硬币？

A：答案已经揭晓，矿工挖矿的奖励是比特币发行的唯一途径

问：如果是这样的话，一开始没有比特币，也没有交易打包。 比特币是如何产生的？

A：比特币的第一个区块是一个特殊的区块。 里面没有其他交易，只有一笔奖励交易。 这个区块被称为创世区块，比特币由此诞生。 当然，你可能已经猜到了，这个区块是中本聪挖出来的。

Q：比特币使用的哈希算法是什么【应该只有技术人员关心吧】？

A:Secure Hash Algorithm 256，简称SHA-256算法

问：比特币是匿名的吗？ 真的可以完全隐藏自己的身份吗？ 比特币的匿名性质是否鼓励犯罪？

A：比特币的匿名性严格来说应该属于“假名”（通过公钥识别），但不难联想到真实身份。 方式有很多种，比如在购物的时候，商家和买家之间显然知道对方的身份、地址等，在交易过程中也知道你的比特币地址。 即使不是那么明显，你也总能通过现实生活中的交易行为找到一些蛛丝马迹。 毕竟，你的比特币会被用来在现实世界中购买商品，在现实世界中兑换货币。 所以这个匿名系统和实名制的区别，在比特币中总要有这样一个出口，可以把一个身份和一个地址联系起来。

而且，在区块链货币中，所有的交易都记录在一个公共账本上，也就是说，这些记录是公开的，可以根据相关地址进行永久追踪，因此您的比特币交易的隐私是受到保护的。 可能比传统银行还惨！ 在传统交易中，只要银行不公开你的交易信息，就不容易被追踪。

至于助长犯罪行为，不是会不会发生，而是已经发生了，比如著名的WanaCrypt0r 2.0（永恒之蓝）比特币勒索病毒。

问：比特币/区块链需要监管吗？

A：当然需要！ 不仅需要监管，区块链技术更需要以社会主义核心价值观为指导！

当市场失灵并带来大家都认同的后果时，监管可以介入并解决这个失灵。 由于市场并不总能给出最佳结果，因此我们说监管有时是有益的。 没有监管，就会出现劣币驱逐良币的典型现象。

Q：数字货币最大的安全问题是什么？ 如何避免？

-- 非技术人员自行决定

A: 双倍付款。 即老王从老张那里收到了3个比特币，他想重新利用，于是他先创建了一个交易：老王转了3个比特币给托尼先生； 老师转了3个比特币，这是双倍的支付。

如果这两笔交易由同一个矿工打包比特币最初发行时间，矿工可以很容易地验证它们。 如果两笔交易来自同一个输入，则判定其中一笔交易无效（有效挖矿节点需要维护一份完整的当前未消费交易列表）。 如果它被两个不同的矿工打包成两个不同的区块，那么这两个区块中的一个必须被丢弃（见前面的讨论），最终只有一个交易会被包含在长期共识链中。 注意：防止双花攻击完全依赖共识，密码学不起任何作用。 从密码学的角度来看，这两种交易都是合法有效的，都有合法的来源，但共识可以决定将哪一种放入长期共识链中。 最后，你不能 100% 确定你感兴趣的交易是否被放入了长期共识链。

从收款人的角度来看，你可能在网上卖东西，对方选择用比特币支付，所以付款人发起了一笔交易，但买家是坏银行，后面可能会发起双重支付。 结果这笔交易最终没有留在长期共识链上，对方发起交易后你就发货了，结果赔钱赔钱。 为了保证不被骗，需要多次等待付款人的交易被确认（也就是上面说的，这个区块之后会多接几个新的区块，因为诚实的矿工总会选择最长的链展开），一般来说，经过6次确认，你基本上没有出错的可能。

问：比特币交易所的作用是什么？

答：比特币交易所和银行之间有相似之处。 交易所可以办理比特币入金，以后需要钱的时候可以去交易所取钱。 您还可以将法定货币存入比特币交易所，交易所承诺在日后应您的要求以比特币或法定货币或两者的形式将钱返还给您。 也可以通过交易所进行类似银行的交易，例如，用比特币支付或接收资金。 也可以通过交易所将比特币兑换成法定货币或将法定货币兑换成比特币。 交易所通常在这项业务中扮演撮合角色。 他们同时寻找愿意兑换法定货币和比特币的人，并安排他们充当交易对手，如果交易对手同意汇率，交易所就促成交易。

值得注意的是，当您在交易所完成上述交易后，并不会立即在区块链上记录任何交易。 交易所不需要将比特币从一个地址转移到区块链中的另一个地址。 交易所只是给你一个承诺，它会在未来向你返还指定数量的比特币或法定货币。 交易前后，比特币在区块链中并没有真正动起来，只是你和交易所之间的合约发生了变化。 确实有很多交易所因为充值失败或者其他问题而倒闭。

Q：除了比特币，区块链思维还能做什么？

A：区块链可以应用于跨境支付、金融保险、知识产权保护、共享经济、游戏等领域。 这份简单的清单简直就是废话，连我自己都讨厌……举个例子：

假设我们想证明我们头脑中已经存在一些关于专利的创意。 我们可以在想法一产生的时候就把设计文档或者原理图草稿用哈希函数发布到区块链上，也就是用上面介绍的密码学知识对你的文章进行哈希运算得到一个字符串，放到区块链上，然后文章自己保存，不向任何人透露这个想法的具体内容。 以后我们提交专利申请或者发表这个idea的时候，我们可以发表原始设计文档和相关信息，同时从区块链中取出当时存储的字符串，验证你的文档，并用这个字符串进行计算，任何人都可以查看这些文件的函数时间戳来证明我们之前有这个想法，当我们发布设计文档的哈希函数约定（证明我们有这个想法时间优先所有权）。

至于为什么要在以上领域使用区块链，大家可以回忆一下之前的文章，提炼出区块链的特点：

1、分布式/去中心化/共识——可以解决跨国、跨机构场景下互不认可的问题。

2. Addition-only features/tamper-proof——解决中心化资产管理场景下资产被随意篡改或冻结的理论可能性，以及实例中的知识产权保护。

Q：区块链创业项目具体做什么？

A：该领域早期的项目大多还是围绕比特币交易所、比特币钱包、挖矿等，本质上是基于对比特币长期价值走势的信心，希望从项目中赚取手续费，挖矿收益等

在其他领域，如果你在网上搜索，可以找到一大堆无脑清单：比如共享经济（区块链出租车）、知识产权保护（专利管理）等，但它们可能都面临一个尴尬的问题：如果你仍然由公司、机构或政府发行，其性质在一定程度上与去中心化相矛盾，将难以得到广泛参与，进而违背分布式和去中心化区块链的初衷。 你需要深入思考这些需求是否真的是分布式去中心化所必需的。

从目前的情况来看，区块链在金融、保险领域可能还有更大的机会，而这些领域的应用基本上都是基于自己新建的链。

【注：本题答案来自某位区块链从业者的权威指导，为了保护他的隐私，我不会透露姓名】

Q：哪里可以实时查看当前价格？ 既然区块链是一个分布式的公共账本，那么普通人可以查看吗？ 在哪里看？

答：（这不是唯一可见的网站）

图 3

除了查看实时价格，还可以查看每个区块的详细信息（图4）。 如前所述，区块链是一种分布式公共账本。

图 4

Q：您如何看待数字货币/区块链技术？ 是庞氏骗局还是技术革命？

A：坦白说，以我现在的眼界和视野，恐怕暂时还没有准备好扩张太多。 我个人认为，即使没有庞氏骗局那么糟糕，也离技术革命还差得很远。 庞氏骗局完全是东拆西补，参与者都处于懵懂状态； 而比特币是基于公众共识，每个人都在充分了解的基础上自愿相信它的价值。 技术革命，在我看来，至少需要材料和硬件平台的颠覆，解决以前解决不了的问题。 至于区块链的思想，我目前的理解只是现有功能的不同实现方式（中心化到分布式）公式），暂时不贸然讨论。

Q：最后一个问题：为什么理解比特币/区块链是22分钟？

A：致敬我的偶像温格，他上个月刚刚结束了22年的枪手生涯。

非常感谢您在这篇文章上浪费您的时间。 如果你觉得亏了钱，我是不会赔你的。 我中文不好，我有理由！

本文暂不深入讨论对数字货币和区块链思想的看法。 他们大多只是陈述客观事实并介绍相关原则。 如果时间允许，我会尽量在下一篇文章中写下自己的一些浅见。

如果有什么建议，欢迎留言，我会选一个看起来顺眼的给回复，再见