详细解释比特币

看了两天比特币的介绍，我被它深深吸引了。 它综合了经济学、密码学、概率论以及计算机数据结构和算法。 它颠覆了传统货币由政府发行和定价的经济规律，被疯子视为未来将取代美元成为全球流通的货币。 研究比特币的难点在于国内相关的介绍和文献很少，更多的需要在其官方wiki上慢慢琢磨。 本文是介绍比特币的第一部分。 我希望把比特币是什么以及比特币的基本原理解释清楚。 至于比特币的核心算法，我会留到下一篇，因为我还没搞清楚……

比特币和我们公司的手机商城积分、腾讯Q币和各种游戏币一样，是一种虚拟货币。 但比特币与它们的主要区别在于它不依赖于公司、机构或政府来发行。 世界上没有人可以决定它的流通，也没有人可以调节它。 一种可以影响政府、扰乱经济并提供无法控制的全球走私交易的货币被称为有史以来最危险的项目。

从技术上讲，上面是这样的。 其他的虚拟货币，比如Q币，都有一个中心节点（可以认为是腾讯服务器）来控制它们的流通。 马化腾可以轻松调整Q币的价值（目前1人民币=1QB），但比特币不一样。 即使是世界上最有权势的人，如美国总统奥巴马，也无法监管比特币，因为比特币存在于一个拥有无数节点的 P2P[1] 网络中，没有中心节点。 ，因此无法追踪。 那谁来记录我有多少比特币呢？ 答案是整个P2P网络上的节点，每个节点都有一个全网的交易列表，是通过一系列的数学公式计算出来的，这是比特币的创新之一。

看完上面的介绍，你可能会想，比特币真的值钱吗？ 要回答这个问题，我们先来看看钱是什么。

货币的经济学解释：

任何可以作为交换媒介、价值衡量标准、延期支付标准和完全流动的财富储备的商品都可以被视为货币。 货币是商品交换发展到一定阶段的产物比特币是有实体货币吗，货币的本质是一般等价物。

简单地说，一种货币的价值只取决于是否有人认可它并将其用作交换媒介。 而要被世界认可，货币需要有保障（即它的价值）。 目前普遍的看法是，世界上所有的货币都是由政府或机构以黄金等贵金属作为担保的。 然而，政府以黄金作抵押并不可靠，因为政府总能偷偷印钞来扰乱经济。 （政府可以保证，但政府谁来监管？谁有能力真正监管？） 那么，比特币靠什么来保证呢？ 我认为有两个方面：

一是生产比特币所消耗的计算资源，简单来说就是电比特币是有实体货币吗，可以理解为比特币的价值。 按照比特币的生成算法，目前这个世界上每小时只能生成大约300个比特币，而且生成的难度会越来越大，也就是生成速度会越来越慢。 一个节点号可以看作是一个无限的P2P网络，每小时只能产生300个比特币。 可以想象，一个单位的比特币会消耗大量的计算资源。 据估计，比特币目前的价值低于产生它所消耗的能源价值，这意味着比特币被低估了。 另一方面，生产这些比特币的大部分资源都是闲置资源。 比如我写这篇文章的时候，CPU使用率不到20%，剩下的应该用来挖矿！ 其次是它的算法和庞大的P2P网络，可以算是它的口碑保证。 数学算法决定了比特币的数量不会无限增加，也不会突然增加。 2140年前后，比特币总量将趋于最大值——2100万枚。 此外，比特币使用基于公钥加密系统的加密算法和数字签名算法，使数据通信几乎牢不可破。 更可怕的是，所有的交易记录都存在于全网，所以你无法通过修改每个人的Client的算法和参数来加速货币的生产，比特币也无法被伪造，除非你控制了大部分的网络节点。

目前，国外已有相当数量的社区和团体认可比特币，并将其作为物质和服务交换的媒介。 也就是说，在这个群体内部，比特币已经流通了，对他们来说比特币是一种可以替代美元的货币。 另外，有人把比特币当成投资对象，就像炒外汇一样。 一些人开始将实物货币兑换（购买）成比特币，看它的潜力。 六个月前，一个比特币只能兑换0.5美元，而现在已经是7.2美元了！ 说了这么多，你认识比特币吗？ 如果你承认，那么你一定很想知道比特币是如何产生的，比特币交易是什么样的。 这部分我暂时可能解释的不是很清楚，请大家指正。

比特币是怎么来的？

首先，我们需要了解比特币“长什么样”。 我们知道，通过腾讯的网站，我们可以查询自己拥有的Q币数量。 腾讯称存放Q币的地方为QQ钱包。 只要马化腾不收回Q币，QQ钱包确实方便安全。 很遗憾比特币没有这样的钱包，因为前面说过，比特币网络没有中心节点，没有地方可以管理我们的比特币。 但是我的财富（比特币的数量）是大家公认的，也就是我有多少比特币大家都知道，大家都心照不宣。 由于比特币是一个开源项目，后来有人开发了相关网站或工具来管理自己的比特币，这就是其中之一（通过这个网站挖矿非常耗资源，看看你的java进程，你会惊讶的）。 接下来，让我们看看比特币是如何产生的。 事实上，比特币是一种奖品。 要产生比特币，你必须努力成为第一个创建新“区块”（Block）的人。 一个区块是自上一个区块出现以来的所有交易（“我给/卖/交易这些比特币给你”）。 所以，为了生产比特币，你的机器等待并学习新的交易，将这些交易打包成一个块，然后对这些数据重复运行哈希算法 [2]（将任意长度的数据转换为 256 位），试图找到一个哈希小到足以向整个网络宣布“我赢得了寻找下一个有效区块的竞赛”。 如果成功，您将获得 50 个比特币奖励。

不受中心节点控制的交易如何安全进行？

（为了阐明这个过程，请阅读以下术语解释[数字签名[3]]。）

官方wiki上给出了一个例子。 爱丽丝从鲍勃那里买了羊驼毛袜子。 下面举例介绍。

在比特币的 P2P 网络中，每个人的 ID 就是 ECDSA 密钥对中的公钥。 在交易之前，Alice 已经知道 Bob 的 ID（即 Bob 的公钥）。 Alice 将 Bob 的公钥和要发送的比特币打包，并用她的私钥进行数字签名。 网络中的每个人都有爱丽丝的公钥，可以解密爱丽丝发送的密文。 密文中包含 Bob 的公钥，所以每个人都知道比特币 Alice 已经转移给 Bob，现在属于 Bob。

由于没有人知道 Alice 的密钥，只有她知道，所以没有人可以解密 Alice 的密文并用她自己的公钥替换 Bob 的公钥，因此在交易过程中没有人可以伪造。

看完这里，你可能还是一头雾水，但一个重要的问题已经出现在你的脑海中：如何挖矿？

要知道比特币的生成规律是递增递减的。 越早投入挖矿团队，越容易挖矿。 让我们现在开始！

首先，你需要去比特币主页下载一个客户端。 比特币客户端已经兼容三大操作系统windows、linux和Max OS。

打开比特币客户端，可以看到你的个人唯一地址（比特币地址），这是一个哈希值，也就是你在交易过程中的个人公钥。 软件打开后，需要一段时间进行初始化，大概半小时左右。

初始化过程就是连接到P2P网络，下载网络中所有Block的过程（Block可以看做是记录每一笔交易的数据结构）。 初始化完成后，点击设置菜单下的Generate，开始寻找下一个区块的竞争（挖矿）！

概括

很高兴你能看到这个，这意味着你接受了比特币。 但是，目前要获得比特币太难了。 比特币诞生和运行时非常容易。 另外，如果要挖矿，还需要一把好的矿铲。 这款采矿铲是一款功能强大的显卡。 是的，它是显卡，不是CPU。 我的笔记本i5 540M的配置只能挖，因为是集成显卡。 在下一篇文章中，我将解释为什么GPU是决定挖矿的硬件。 另外，我会努力理解算法的核心，写出自己的分析和感受。 虽然这东西潜力无限，但也不是没有缺点，下一篇再说。

名词解析：

[1] P2P网络：P2P是英文Peer-to-Peer（点对点）的缩写，又称“点对点”。 P2P网络被称为点对点网络，它依赖于网络中参与者的计算能力和带宽，而不是聚集对少数服务器的依赖。

[2]哈希算法：

用于为某些数据片段（例如消息或会话条目）生成哈希值的算法。 典型的哈希算法包括 MD2、MD4、MD5 和 SHA-1。

[3] 数字签名：

消息的发送者使用散列函数从消息文本中生成消息摘要（散列值）。 发件人用自己的私钥加密这个散列值。 然后，加密的哈希值将作为消息的附件与消息一起发送给消息的接收者。 消息的接收者首先使用与发送者相同的散列函数从收到的原始消息中计算出消息摘要，然后使用发送者的公钥解密附加在消息上的数字签名。 如果两个哈希值相同，则接收方可以确认数字签名属于发送方。