比特币的技术来源

今天我会用尽量通俗的语言给大家讲清楚比特币以及区块链去中心化、不可篡改、不可伪造这几个特点是依赖什么技术实现的。

去中心化

首先,我们来说说作为比特币和区块链最重要的特性之一,去中心化。去中心化是依赖什么技术实现的呢?众所周知,中心化需要一个机构来验证交易,去中心化的本质是让所有的节点都能验证交易的真伪,那它依靠什么来验证呢?

中本聪使用了非对称加密技术,那么非对称加密技术是什么呢?是指加密和解密的时候使用不同秘钥的加密算法。加密和解密使用相同的加密算法,我们称之为对称加密。对称加密不安全的地方在于大家使用的私钥如果相同,这个密钥就已经是不安全的了。

非对称加密怎么使用呢?举个栗子,张三要向李四发送信息,那么张三和李四都要产生一对用于加密和解密的公钥和私钥,公开的密钥叫公钥,只有自己知道的叫私钥。用公钥加密的数据只有对应的私钥可以解密,用私钥加密的数据只有对应的公钥可以解密。

张三要给李四发送信息时,用李四的公钥加密信息,李四收到信息后用自己的私钥解密张三发过来的信息。其他所有收到这个信息的人都无法解密,因为只有李四才有这把私钥。

这个听上去有点复杂,简单说就是公钥和私钥在非对称加密机制里是成对存在的,公钥和私钥可以相互去验证对方。在比特币网络里,我们可以把地址理解成公钥,把签名输入密码的过程理解为私钥。

每个矿工在拿到一笔转账交易的时候,都可以验证公钥和私钥到底是不是匹配的。如果它们匹配,这笔交易就是合法的。这样每个人只需要保管好自己的私钥,知道自己的比特币地址和对方的比特币地址,就能够安全的进行比特币转账,不需要一个中心化的机构来验证对方发的比特币是不是真的。非对称加密技术,保证了比特币的去中心化特点,当然还有分布式存储也同样保证了比特币的去中心化。

不可篡改

为什么说比特币的区块链账本无法被恶意篡改呢?这是由比特币采用的工作量证明POW和最长链机制来保障的。

工作量证明对于执行方来说难度是适中的,但对于验证方来说是非常容易被验证的。矿工们进行哈希计算,可以理解为是一种数学游戏,算出正确答案就会获得记账权,其他节点经过非常简单的验证后,就会同意记账并且同步账本打上时间戳,然后紧接着进行下一轮的算力竞赛。

如果有人想把某一区块高度上的某一个交易篡改,他需要做哪些东西呢?他需要把之前的这个区块,从最开始的区块都开始重新计算一遍,然后把账本再同步给其他人。而在他计算的同时,其他矿工已经在原来的链基础上往前继续记账了,因为在比特币的网络里,大家认为最长链才是正确的链。这个恶意篡改的人需要在短时间内赶上现有的高度,才能让别人认为他是最长链,这样是非常难的,除非他拥有至少超过51%以上的算力。

给大家简单的算一笔账,要达到51%算力,大约需要耗费什么成本呢?现在全网算力大约是8亿算力左右,也就是大约每秒进行8乘10的18次方的计算。现在主流矿机的算力大概我们按照10T的算力。如果你想拥有全网51%的算力,你就至少需要40万台最新的矿机,一台按照10000来算的话,就要投入40亿人民币左右。再加上算力是不断上涨的,购买的设备也需要不断增加,我估计整个耗下来最少也要六七十亿成本。而且这个是光有钱还不一定行,还要有技术及各方面的能力,所以综合下来这件事的代价是很大的。而且就算你完成了这些条件耗费了这么大的成本,但也未必能够获取到收益。对于这种徒劳,并且可能会无功的事情,就很少或者根本没有人会去做。

不可伪造

比特币为什么不可伪造?比如说我转给你1个比特币,为什么你相信这枚比特币是真的,而不是我伪造出来的?

其实这和比特币的UTXO(Unspent Transaction Outputs)结构是有关系的,具体意思就是未花费的交易输出。它是比特币交易、生成及验证的核心概念。举个大家最熟悉的纸币例子,假设我要给你十块钱,这十块钱是水果店老板给我找零的,那么拿到这十块钱之后,我还没有花出去才能给你,这就叫做未花费的交易输出,那水果店老板的这十块钱钞票又来自于其他人,这样顺藤摸瓜,可以一直追溯到发行的那一刻:印钞部门由央行批准发行,流向市场。由此验证这十块钱是真的。

比特币的UTXO也是这样的结构,在比特币的网络世界里,每一笔转账都是可以追溯到上一笔交易。我给你的1个比特币必须是别人给我的,并且我还未花费的,然后可以一直追溯到它诞生的区块。这个机制保证了比特币不可伪造、不可重复支付。

重复支付,在比特币的世界里我们管他叫双花,也就是花了两次。在比特币之前,一直没有数字资产能够解决双花问题。中本聪用的这个机制,解决了这个信任问题,使得比特币得到广泛的应用。

我们常讲知其然,也要知其所以然。虽然你可能不懂技术,但是我也希望大家能够了解比特币以及区块链去中心化、不可篡改、不可伪造这几个技术特点的来源,希望我的分享能够帮到大家更好的了解数字资产。

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注意:本文内容并不构成关于您是否应参与数字货币交易的建议,也不作为任何合约或购买决定的依据!

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