解释比特币的工作原理

解释比特币的工作原理

是什么让一个虚拟货币的汇率3年翻了25000倍，是什么力量让央行副行长“感兴趣”却“不承认”，除了投机和商业欺诈，比特币是什么工具？没有价值？欢迎收看今天的“伪”科学介绍——用普通人可以理解的方式解释比特币。

比特币很火。北京时间上周六下午5:00，比特币网络刚刚完成了历史上最大的一笔交易——190,000比特币被抛入市场。亿万富翁就是这样诞生的比特币解的是什么方程，请随意感受。

但是，本文无意教你如何投机，也无意鼓励任何人进入比特币投机市场。在继续阅读之前，请务必阅读这些大字：

比特币市场风险很大，投机请谨慎！

好吧，是时候采取预防措施了。接下来说说商业：本文不讨论比特币的商业逻辑，也不讨论是否是骗局，而是用通俗易懂的语言讲述比特币的原理，非极客也能听懂解释一下，让大家看看央行副行长说的这个电子货币有什么“特色”和“很励志”。因为容易理解的原因，有些地方的解释不是很严谨。有基础想进一步研究的同学可以阅读比特币原论文《Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System》。

现在，让我们开始走进比特币......

首先，从比特币的本质出发，比特币的本质其实是一堆复杂算法生成的特殊解。特定解是指方程组的无限（实际上，比特币是有限的）解之一。每个特定的解决方案都解决了方程并且是唯一的。

类比人民币，比特币就是人民币的序号。如果您知道某张钞票上的序列号，您就有了这张钞票。

挖掘过程就是通过巨大的计算量不断寻求这个方程组的特解。这个方程组被设计成只有 2100 万个特殊解，所以比特币的上限是 2100 万个。

至此，比特币和挖矿的本质已经解释完了，对吧？为什么我知道钞票号码，钱是我的？然后我花了钱，还记得号码，不是吗？

不。

比特币网络是一个在线系统。比特币本身作为离开比特币网络的一串数字（特殊解决方案）是无用的。这些数字只有放入比特币网络才能正常运行。换句话说，在这里我们将比特币与下载种子进行比较，将比特币网络与下载网络进行比较。如果离开下载工具，没有大量种子就不能下载泷泽萝拉吧？

比特币网络被设计成一个分布式存储数据库，换句话说，就像你把钱存入银行，银行借了钱，但你仍然可以看到你的网银账户里的金额，其实就是银行将您帐户的金额写入数据库。比特币也有这样一个数据库，但这个数据库并不存在于中央服务器上而是对所有人开放：每个比特币钱包都是一个节点，这些节点之间通过类似于BT下载的P2P网络连接起来。现在比特币钱包安装后下载的数据是7G左右，记录了全世界所有人比特币钱包里的数据。当然，如果未来比特币钱包继续增长，一些陈旧且无意义的交易细节是可以丢弃的。

你为什么要这样做？

还记得比特币只是一串数字吗？为什么能保证这串数字同时只有一个合法拥有者呢？

答案来了：每次发起交易，都会向整个比特币网络广播，内容如下：

“我是节点A，我有特殊的解决方案123，现在想转账到节点（钱包）B，你看好吗？”

比特币网络中的其他节点接收到这些信息比特币解的是什么方程，并将其与自己的本地数据库进行比较，并做出回应：

“我把它带入方程，算出来了，这确实是一个解，我看到A有123，节点B也存在，我承认交易。”

当确认节点的数量达到一定数量时（取决于收款人想要的安全程度），交易成功。

接下来，越来越多的节点收到消息，没有人提出异议，交易记录被整个比特币网络接受，特解123成为B钱包的财产。

如果在交易结束后欺骗本地客户端，让A钱包发送消息：

“我是节点A，我有123的特殊解决方案，现在想给节点C转账，你看好了吗？”

将其他节点接收到的信息与本地数据库进行比较：

“不，我写的是特解123在B手里，我不承认交易。”

越来越多的节点拒绝交易，你的交易就会失败。

挖矿也是同样的原理，用大量的算力计算方程组的特解，你的矿机程序会先和本地数据库对比，发现你从来没有过这个特解，所以广播到全网：

“我是A，我有一个新的比特币，叫234，你能不看我就收下吗？”

之后，原理同交易。

比特币网络具有一定的容错机制，可以保证即使是某些欺诈者（总是发布虚假信息）和捣乱者（总是拒绝承认他人的交易）也不会影响整个网络的运行。

因此，比特币虽然是匿名的，但也是完全透明的。只要你愿意，你可以在本地数据库中追踪某个比特币自被发现以来所有交易经过的节点。通过将这些交易记录与那些主要比特币交易所的市场深度进行比较，实际上让人们充实一个账户相对容易。

有人会问：既然比特币的算法是开源的，它的数据库是开放的，网络是不受控制的，难道就不能用举国之力“破解”比特币网络吗？

知乎上有这样一个问题：“用天河二号作为比特币矿机有什么效果？”

总之，比特币网络中的计算量已经非常庞大，即使在比特币网络中增加一台国家级的超级计算机，也不一定能获得优势。考虑到比特币的价格不稳定，它可能买不起。电费过高。而且，在算法方面，比特币保证当全网的计算量增加时，计算难度也会相应增加，超算也只能领先比特币网络一周左右。

开源也有同样的问题：如果比特币的算法是开源的，怎么保证它的上限只有2100万，为什么不能修改？

谁告诉你不能修改的？当然可以修改

在官方比特币客户端源代码中这个文件的第 998 行左右：

int64_t GetBlockValue(int nHeight, int64_t nFees)

{

int64_t nSubsidy =50* COIN;

// 补贴每 210,000 个区块减半，大约每 4 年发生一次。

nSubsidy >>= (nHeight / Params().SubsidyHalvingInterval());

返回 nSubsidy + nFees；

}

只要修改那个50，就可以提高比特币上限，但问题是比特币是开源的，标准是开放的，网络不是集中管理的。如果“官方”客户端发生变化，用户可能不愿意使用它。当第三方客户端看到用户不愿意使用时，他们不会跟进。因此，对于某家公司来说，改变这个数字是没有意义的。除非有足够大的节点来统一采用新的封顶客户端，否则会导致比特币网络的货币存量上限上升。

所以，2100万比特币上限不会上调不是问题，而是大家都不想达成共识的问题（客观上是不能上调的）。

商业逻辑很难分析，不管是不是庞氏骗局，但比特币浪费的算力确实是真正的浪费，不是对SETI@Home这样的研究机构的贡献。然而，由于比特币算法的发明者中本聪的一生扑朔迷离，比特币最初的算法和系统的论文一发表，便从世间销声匿迹。也许有人是一个神秘的科学家，他正在使用每个人的计算和宇宙。对抗未知势力。

不过值得一提的是，中美两国金融领域的相关学者都提到了这样一个有趣的用途：比特币的这个系统和算法可以用来替代现有的SWIFT国际资金清算系统。结算速度比现有的结算系统要快，也非常安全可靠（在这种情况下，算法是可靠的）。

但是，即使使用真正的比特币算法作为新的国际结算标准，也不会使用现有的比特币网络来完成。就像也采用了BitTorrent标准一样，一些国内的下载客户端可以保证只向自己的客户端提供源，而忽略其他客户端。银行肯定会修改某些结算算法，作为专门为银行业服务的私有系统，而现有的比特币肯定不会被这个新的私有网络所认可，因此与公众无关。这不是一个完全的好消息。

再次咆哮：比特币风险巨大，投机极为谨慎。