比特币与区块链（一）

前两篇文章用故事的形式将人类社会货币的演变、以及比特币产生的原因简单讲了一遍。

从纸币到记账货币，其背后均由国家信用背书，从而使货币产生价值。不过这也造成了一个问题——中心化。因为涉及到第三方平台，如果该平台受到类似于黑客的攻击，其中心数据被篡改，大大增加了不安全的风险。

基于此，中本聪创造了比特币，比特币的核心价值就是去中心化——不需要中心记账，人人都可以记账的数字货币，货币的总量有限，为2100万枚。整个账本完全公开透明、十分公平。

那么，比特币的账单是怎样实现去中心化？无法篡改？保证账单数据的真实性？

我从以下几个方面进行解释，同时也为普及几个技术名词。

在比特币的网络中，大约每10分钟产生一页账单，这页账单上记录这段时间内比特币网络的交易往来。这页账单也叫作一个区块。每一个区块都被打上了时间戳，按照时间戳的先后顺序，多个区块的组合叫做“区块链”。区块链是一个很重要概念，甚至，比特币都只能说是区块链在数字货币上的一个应用。

一个区块账单只要被记录，理论上就不会被修改。但是，无利不起早，没有好处谁会去记账？为此，中本聪指定了比特币的记账和发行是同时进行的规则，每一个对区块记账的人，都会得到比特币的奖励，同时比特币交易的时候也会有数目不定的手续费，这是区块记账人记账的动力。

挖掘新的比特币叫做“挖矿”（就是在争夺记账权，因为其记账与发行同步进行），挖矿的那些人或组织叫做“矿工”。

对于一个区块的挖掘，矿工是怎样获得记账权的？

比特币在交易的时候，每个区块会给出一个“复杂的计算题”供矿工计算，最先将这道题解开的矿工就会获得该区块的记账权。衡量一个矿工的计算能力叫做“算力”。最初始，矿工用CPU挖矿，然后用GPU，再到后来有了专门用于比特币挖矿的“矿机”。

当矿工成功之后，交易记录就会被记录到一页账单上，并同步给其他所有人。因为解决这个题目，说明了该矿工付出了工作。证明该矿工付出工作量的叫做“工作量证明”共识机制（proof of work）。但是这个共识机制有一个明显的缺点，因为矿机需要24小时工作，消耗的电量很严重，能源的消耗极大。

值得一提的是，有一个与“工作量证明”共识机制相对应的叫“权益证明”共识机制（proof of stake）。与工作量无关，它是在该网络区块里拥有币的数量的多少来竞争记账的权利。持有的币越多，记账的权利越大。代表的则是以太坊，但是以太坊当初是POW通过硬分叉转为POS的。

如果有一个人想篡改某个区块的高度，他该怎么做？他需要从这个区块开始将之后所有的区块都重新计算一遍，然后再把账本同步给别人，在篡改数据的同时，其他的矿工已经在原有的链上继续进行记账了。这就需要非常强大的算力，起码得达到51%，否则不可能进行这样的篡改。算力需要矿机作为成本，然而，投入这么多成本，只是在进行比特币数据的修改，对于投入者而言，根本没有任何好处，因为这种行为将比特币变得“不安全”，对于自己而言，也是一种损失。

同时，在比特币的网络里，每一笔账单，都能追本溯源，找到起始点出现在那个区块，这叫做“UTXO”结构（unspent transaction outputs）——未花费的交易输出。因为“UTXO”结构，致使比特币不可能被伪造。