比特币比特币设计

前言：

很久没有写博客了，因为我都在研究比特币。大多数网上的东西都是概念性的，几乎没有真正的实质。我听得最多的词就是去中心化，去第三方，这对于理解比特币或者区块链技术一点帮助都没有，所以我在这里总结一下关于比特币的一切。

比特币、区块链简介：

这个简报主要是给大家一个思路比特币2009年转账手续费，让大家能够接受后面的各种解释。

比特币：

首先，什么是比特币？什么样的虚拟货币，什么样的全球加密互联网货币上传到网上，听起来太好了。它看起来像加密的支付宝，或者电子美元什么的。事实上，与其他电子货币相比，Paypal、支付宝等都是支付平台。里面的钱是和真钱挂钩的。存1元，账户只有1元，比特币等电子货币是特殊货币。可以理解为美元、欧元等外币，但是外币是由外国政府担保的，而本国货币只能在国内政府担保的情况下发行，才能被大家认可。另一方面，比特币由程序担保，由程序创造。一旦推出比特币等货币，这不是个人或创始人可以控制的。改变。

此外，十个国家中有九个不承认比特币，因为它不可控，不能随便印。

区块链：

区块链是一种技术，一种刚刚起步的技术，还有很多地方需要改进，所以很多东西都是模糊的。

上图是一个比特币交易流程。区块存储10分钟内的所有交易内容，因此每10分钟更新一次，区块相互连接形成链。网络节点可以理解为一个数据库，每个节点都包含了比特币的所有交易信息，并且相互连接形成了比特币区块链。

总结：

总而言之，比特币是一种虚拟货币，与所有真实和有价值的事物无关。区块链是一种托管比特币网络的技术。

钱包：

你需要一个账户在支付宝存钱，一个银行卡在银行存钱，一个钱包用于比特币。什么是比特币钱包，说白了，就是一个代表私钥的 256 位数字的随机字符串。而一旦你的私钥丢失，任何人都可以随便使用你的账户。私钥可以进一步转换为公钥和比特币交易地址。

私钥通过椭圆曲线算法得到公钥。这里应该提一下，中本聪真的很厉害。棱镜门暴露的 Dual Elliptic Curve 算法认为，中本聪不知道是运气还是实力。我没有选择这个国际曲线算法，而是自己找了一个。公钥经过哈希处理后，就可以得到地址了。地址是比特币交易过程中唯一暴露的与个人信息相关的东西，而私钥的两种加密方式是非对称加密，因此无需担心任何个人信息被泄露。

贸易：

关于交易，首先我们要了解比特币中的几个概念：

UXTO：

也称为未支出支出。它本质上是一个唯一的字符串，但代表了比特币的一定面值，它本身又可以分为面值较小的比特币。作为比特币中的货币，最大分割面值为10^-8，称为1 satoshi。下图是一个交易中拆分UTXO的演示：

优点：防止货币被重复使用，可以追踪每一种货币，防止货币莫名出现，和人民币上的数字一样的效果。

缺点：交易会收取手续费，分的太频繁了，现在区块链越来越大（虽然和现阶段金融领域每天的TB数比不上，但和数据相比在过去的几年里，它一直是爆炸性的增长。）

锁定脚本：

一系列脚本用于锁定UTXO，等待解锁条件满足后才解锁使用此UTXO。在比特币领域，用于锁定UTXO，解锁条件是取出一个与要转账的公共地址匹配的签名，然后转账给他。发件人制作脚本。

解锁脚本：

用于满足锁定脚本的一组条件。在比特币中，就是签名和公共地址的匹配。接收者制作脚本。

交易流程：

假设发送方 A 想要进行交易并将比特币转移给接收方 B。

1.创建事务：

个人用户一般访问节点，获取钱包里有哪些UTXO可以使用，查找、拼凑或分解得到想要交易的UTXO值，得到B的地址。使用lock脚本锁定B的使用权UTXO 并将其发布到比特币网络中的任何节点。当然，不要忘记每笔交易都是收费的。

2.广播：

任何收到交易的节点都会将其广播到比特币网络的其余部分，直到所有节点都收到该消息。因此，等待B连接比特币网络，确认交易，签署具体步骤，使用解锁脚本解锁被锁定的UTXO。在 10 分钟内，所有节点都会记录账目，这才是真正的交易。.

3.结束

这个会记录下来，这是普通用户需要知道的交易过程，而作为比特币节点的拥有者，也就是矿工，需要做的事情要复杂得多。

节点：

如前所述，比特币是凭空创造的货币，既然是创造物，就必须按照《基本法》创造。在比特币的世界里，一般是节点上的矿工获得创造出来的货币。由于这些好处，矿工总是乐于配置节点来帮助完成交易。所以作为一个节点，你想做什么，如何获得货币，首先你需要了解这些东西：

堵塞：

首先要了解的是，交易的最基本存储形式是区块。

上图显示了一个区块的一般结构，其中区块头包含：

综上所述，也就是说，所有的交易信息，从时间、金额、地址到交易的各种参数，都存储在区块中。

区块链：

多一条链，顾名思义，每个区块都以某种方式连接起来，如下图所示：

随机数用于工作量证明（稍后会详细介绍）。每一个新区块都会加上前一个区块的hash，并生成一个新的hash，一是节点间相互验证完整性，二是让交易可追溯，使得记录不可能被修改（或者修改太昂贵的）。这变成了区块链。

工作证明：

每10分钟产生一个区块，每个人自己记账肯定会搞砸，所以只能有一个记账员。现在10分钟有25个比特币，写这篇文章的时候1个比特币应该在6000+RMB左右，足够大家努力记账了。因此，如何建立簿记员是一个问题。比特币引入了工作量证明系统。

首先，区块在哈希计算中需要用到随机数，所以当前区块的哈希计算为：前一个区块的哈希+当前区块+随机数=当前区块的哈希。工作量证明是当前区块的hash必须满足一定的条件，比如前几位必须全为0。由于hash是单向运算，在运算之前无法知道运算的结果，所以随机数只能通过大量的运算来猜测，最先发布随机数的人可以获得所有节点的认可。

合同：

比特币中有点抽象的东西是每个人都同意的规则。例如，比特币中的工作量证明是一种合约。每个人都同意，首先找到这个随机数的人将拥有比特币。即使部分或部分节点不批准，大部分节点都会批准，因此不批准正确合约的节点被排除在外。如果有疯狂的攻击者聚集>50%的节点，按照比特币的情况，只会导致攻击成本和收益不成比例。

块创建步骤：

1.节点接受交易信息，具体接受解锁脚本和锁定脚本，配对获取交易信息。

2.哈希计算是与交易摘要（即哈希哈希）和前一个区块的随机数一起进行的。如果工作量证明满足，则广播，如果不满足，则继续。

3.如果其他节点先满足工作量证明，验证交易信息是否正确，验证工作量证明是否正确，正确更新区块。

上述步骤通常称为挖掘。

额外的：

因为区块链技术才刚刚起步，而比特币只是区块链初期的一个测试产品，比特币的整个体系还不是特别完整，还有很大的提升空间。以下是一些比较流行的变体。

区块链：公链：

在一个类似于比特币的系统中，每个人只要满足一定的条件就可以成为一个节点，并且这个系统对每个人都是开放的。

授权链/联盟链：

节点需要经过批准，所以保证安全的区块链是半开放的，可以被外界使用，但可能会有一定的限制，比如银行之间建立的区块链。

私链：

顾名思义，它类似于公司内部的区块链，具有私有节点。

工作证明替代方案：股权证明：

这里需要引入币龄的概念，持有10枚币2年=20年币龄。以目前的技术，破解区块链唯一可能的方法就是双花攻击比特币2009年转账手续费，而双花攻击的基本条件是连续计算几个区块。因此，权益证明引入了币龄的概念，以防止同一个节点不断地计算区块。Proof of Stake 使用币龄来控制工作量的难度。币龄越大，计算难度越小，币龄越小，计算难度越大。而当一个节点更新区块时，这个节点的所有币龄都会重新计算。

指定利益证明：

更进一步，只要算力满足一定条件，就可以投票成为记账员，轮流记账。如果有人错过记账时间，或乱记账，记账人的身份将被删除。此外，每位记账员需提前缴纳100倍的保证金。

交易方式：

比特币使用 P2PKH，支付给公钥哈希，这需要发送者的锁定脚本和接收者的解锁脚本。现在可以换成另一种交易方式，p2sh，支付到脚本哈希。这种交易方式只需要交易方发送一个Hash hash，接收方生成一个脚本（赎回脚本），从而大大减轻了服务器的负担。