比特币和区块链的技术原理概述

比特币的基本概念和特征

•中本聪创世白皮书："Bitcoin: A peer-to-peer electronic cash system,”(2008).【1】

•去中心化，没有传统意义上的中心服务器。

•全球自由流通，有手机或电脑即可交易。

•每隔10分钟定期发行，发行量每4年减半，目前已经经历过多次减半。

•难度动态调整，始终适配当时的全网算力情况。

•总量恒定，考虑到密钥丢失，整体呈现通缩。

•不可（难以）篡改。

•社会实验性：“The Times 03/Jan/2009 Chancellor on brink of second bailout for banks.”【2】

去中心化的优缺点对比

不同中心化程度的优缺点对比

比特币如何查peer

共分为如下两大类：

1，仅提供换peer服务的peer：ip常年不变，节点常年在线，仅初次启动时连接

•代码里编入固定ip

•代码里编入固定域名

2，提供换peer和数据服务的peer：即任意普通节点用户

•Peer信息保存在本地磁盘

比特币的发行：Proof of Work

共涉及以下几个概念

1，竞争哈希计算，本质上是一场数学运算的竞赛。

2，BlockHeader，区块头【3】

•PrevHash，前一区块的哈希值

•Nonce，随机值，哈希计算过程中可以自行调整以获得新的哈希结果

•Difficulty，当前的全网难度情况

3，BlockBody，区块体【3】

•Transactions，交易集合

•Coinbase：造币交易——新币发行

•Normal：花钱行为——花若干旧钱，生成若干新钱（差值为手续费，由出块的矿工获得）

比特币区块结构

比特币的交易

1，币，本质是一对公私钥，面值不限

2，比特币地址，本质是公钥的哈希

3，所有交易呈链式结构【4】

•避免双重支付

•所有交易可追溯

比特币交易结构

算力的安全性

1，挖矿设备的演变

•CPU：~100M H/s（单位为：次哈希每秒）

•GPU：~1G H/s

•FPGA：~

•ASIC（Application-specific integrated circuit）：~15T H/s

2，目前的全网算力

•106.66 EH/s（1E=1024P，1P=1024T）【5】

•目前全世界大约有多少台矿机在跑

•7456074 = 106.66 * 1024 * 1024 / 15(以全网每台设备平均算力为15T进行估算的话）

3，矿机单价

•巅峰时期可炒作到数万人民币

•目前新机数千元，二手数百元

密码学的安全性

1，SHA256

•当时及目前都是很安全的散列算法

•避免挖矿阶段的安全风险

•确保新币公平发行

2，ECDSA（椭圆曲线数字签名算法）

•数学上基于离散对数难题

•同样密钥长度下，ECC比RSA安全性高

•确保数字资产控制权的安全性

共识算法的对比

不同共识算法对比

区块链行业商业模式

1，矿机

•烤猫矿机

•比特大陆：蚂蚁矿机

•嘉楠耘智：阿瓦隆矿机

•亿邦国际：翼比特矿机

•武汉芯动科技、深圳比特微神马矿机

2，矿池

•solo、协作、矿池协议演变

3，交易所

4，智能合约

5，云算力

风险提示

数字货币波动性极大，本文只进行技术讨论，不作为任何投资建议

参考

【1】Nakamoto, Satoshi. "Bitcoin: A peer-to-peer electronic cash system,” http://bitcoin.org/bitcoin.pdf

【2】https://btc.com/4a5e1e4baab89f3a32518a88c31bc87f618f76673e2cc77ab2127b7afdeda33b

【3】https://developer.bitcoin.org/devguide/block_chain.html

【4】https://developer.bitcoin.org/devguide/transactions.html

【5】https://btc.com/stats/diff