火龙果财经:浅析区块链比特币原理

一、含着区块链诞生的比特币

2008 年,一个叫中本聪的神秘人或组织发表论文描述了对数字货币的新设想,而其底层原理就是区块链技术。

2009 年 1 月 3 日,不受央行和任何金融机构控制的比特币诞生,中本聪挖到第一枚比特币。比特币没有实物,在互联网去中心化的 P2P 网络中运行,以区块链的形式,保存在公开的分布式数据库中。

就像这世上究竟是先有鸡还是先有蛋的问题一样,究竟是先发明区块链技术原理,然后以比特币的形式体现出来,还是人们后来从比特币中发现区块链技术模式的各种用处,把比特币的核心技术提取出来,称之为“区块链”技术,孰先孰后难以考究。

但可以确定的是,比特币只是区块链技术其中的一个小的应用,也是目前唯一成熟的应用。未来区块链技术在金融、医疗、储存、审计、公证、版权、投票等领域应用前景空间巨大。

二、区块链原理

区块链技术是用数学方法来建立交易参与者的信任关系,无需借助第三方,将建立信任关系的成本几乎降到了零。

区块链(Blockchain)是一种技术,是一种全民(网)参与的分布式记账方式。

区块链是一串使用密码学方法相关联产生的数据块链,像一根链条,有始无终,不断延长。新产生的区块会添加到区块链的尾部,形成链结。一个区块可以比喻为一页帐单,从下到上叠起来成为一个帐本。新的帐单添加到帐本的最上面,不断的增厚。为了避免以账单顺序错乱和恶意篡改账单数据,账单(区块)和账单(区块)之间通过索引来连接,索引的专业术语叫哈希值。

区块链技术原理简化如下:

当一笔交易发生时,会先建立一个信息区块来完整记录其交易内容,然后这个区块会由网络上的成千上万部计算机进行验证,通过验证之后的区块会被盖上一个时间戳并加入到网络上的链结形成区块链。

由于该交易记录被其他参与者认证过并且分布式地备份在单机上,如果要篡改区块链上的信息,那么需要更改超过51%的交易记录才能被承认是有效的。因此, 只篡改单个计算机上面的数据是没有意义的。这就是区块链的防篡改特点。

当区块链规模达到一定程度时,就难以摧毁。因为交易的记录不断增加,区块链系统内的复杂性每隔一段时间就会提高,但系统内计算机的性能提升的速度难以超越区块链安全锁的复杂性提升的速度。

区块链技术在没有中央控制点的分布式对等网络下,使用分布式集体运作的方法,构建了一个P2P的自组织网络。通过复杂的校验机制,区块链数据库能够保持完整性、连续性和一致性,即使部分参与人作假也无法改变区块链的完整性,更无法篡改区块链中的数据。

三、比特币设计由来

传统信用系统主要是靠第三方来发行,中本聪认为第三方成本高、弊病大,已经不能适应或者说不利于互联网时代的全球贸易。因此,中本聪希望将人类货币的信用建立在P2P 密码学上,让金钱和信息一样在互联网上迅速奔跑,而成本接近为零。

想要发明建立在 P2P 系统上的数字货币,首先要解决数字货币行业长期以来存在“双花”问题,如何保证每一笔数字现金只会被花掉一次,也就是防止造假币。中本聪的创新设计是通过盖时间戳、共同记账、全网公开等机制来防止造假币,保证不让重复支付问题发生。

这些工作的完成需要记账员来执行,但劳动是需要付出报酬的。比特币设计的另一巧妙之处在于 - 自循环。

比特币不依靠任何机构来发行,是由全网奖励参与记账的矿工而产生的。每个记账员需要提供他的计算机算力来为全网的比特币交易记账、盖时间戳,以保证不会发生重复支付;系统会给每 10 分钟内记账最快最好的记账员奖励,也就是 50 个比特币,奖励每 4 年递减一半,现在是 25 个比特币。这就是比特币产生的过程,记账员被称为矿工,整个记账过程也就是挖矿过程。比特币上限被设置为 2100 万个,预计在 2140 年被挖完,届时不会有新的比特币产生。

四、比特币工作原理

比特币的每一笔交易发生时都向全网公开广播,目的是寻找记账者(矿工)。因为成功记账意味着可以赚得比特币,竞争者很多。这时候需要筛选一下,方法是通过工作量证明机制,计算机算力最快的矿工可以竞争到这 10 分钟区块的合法记账权。每一个矿工都要准确无误地记录 10 分钟内的每一笔交易,并盖上时间戳。记录完成后向全网公布这10 分钟该区块内所有盖时间戳的交易,由全网其他矿工进行核对备份。确认没有错误后,矿工在该合法区块之后开始竞争下一区块,这样就形成一个合法的记账区块单链,也就是区块链。

整个比特币区块链起源于创始块,比特币区块链的创始块由中本聪创建。根据目前区块链技术在比特币上的应用,通常每笔交易至少需要被 6 个区块确认才能被承认是合法交易。系统根据算法难度自动调整每个区块创建时间约为10 分钟,6 个确认的等待时间为一个小时左右,也就是比特币汇款到账时间。

(学识浅薄,内容皆个人理解)

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