比特幣的概念

眾所周知，比特幣是數字貨幣
比特幣相比我們的紙質貨幣，有以下優點：
1、財產可控，不像銀行可以凍結你的賬戶，比特幣不受他人控制
2、無通脹煩惱。銀行可以根據經濟情況，去印刷更多的錢，但比特幣的總量是不變的（2100萬個）。
3、比特幣無假鈔。這是比特幣的一個明顯優勢
4、比特幣的交易，不受國家地域限制。

區塊鏈概念

密碼朋克中的一個重要的人：中本村，2008年《比特幣：一個點對點的電子現金系統》。把區塊鏈中的技術提煉出來，慢慢就有了區塊鏈的概念。

區塊鏈是一系列技術的集合。
比特幣系統中的數據是由一個個的區塊存儲的，并且通過hash的方式把一個個區塊連接起來，就形成了一個區塊的鏈條，所以把它稱之為區塊鏈。

區塊鏈應用場景：

1、記賬方面
股權交易等
2、資產方面
交易，結算，支付
3、不可篡改
各種證明，眾籌等
4、點對點
共享經濟等，解決互相不信任的問題
5、隱私
匿名交易，沒有人知道我有多少比特幣，只有當我交易的時候去驗證能不能交易

比特幣的去中心化

中心化就是所有數據都記錄在一個地方，包括新增刪除驗證查詢等‘
去中心化就是數據保存在每個地方，那直接就會引出兩個問題：
如何驗證和所有權問題
簡單點就說，如何證明你的就是你的，以及如何證明你說的就是對的

驗證：使用hash函數

這里的hash函數，可以理解為md5加密的那個hash，最顯著的一個特點就是不可逆。
舉例，Hash(a)得到b，那只要a發生變化，比如Hash(a1)就得不到b了，同時我們也不能通過b來反向得到a。
有了這個基礎，那我們可以把序號+時間戳+hash值當成區塊的頭，
每次用hash值和交集記錄，得到新的hash值，即形成新的區塊頭。
如下圖，每個區塊就是一個交易記錄的打包，每個人最終只需要比對最后一個hash值是否和自己的一致，即可知道是否正確。

所有權：非對稱加密技術

先類比銀行，銀行是通過我們在開戶的時候，輸入自己的信息，設置密碼等一系列操作，從而讓銀行把這個賬號的所有權給予我們自己。
而比特幣的轉賬，是沒有類似銀行這樣的第三方的。
比特幣支付，主要有三個參數記錄：出賬地址，收賬地址，和交易金額。
地址是公開的，而我們本地就會有一個私鑰，私鑰是生成這個地址的唯一來源，只有這個私鑰，才能生成地址，而地址并不能反推出私鑰。
所以說，私鑰是絕對保密的，而且忘記后不能找回，誰有私鑰，誰就可以交易。

那又有一個問題：如何在不泄露私鑰的前提下，證明我們有這個地址的私鑰
那就是使用簽名。
學習過https的同學，對這塊應該很熟悉了。
簽名過程：
1、先對原始交易記錄hash運算，得到摘要信息7a7b34c5d
2、用摘要信息7a7b34c5d和私鑰a6d77a88e0進行簽名運算，得到簽名信息5c3c5d2d6a

得到簽名信息后，就會對所有賬戶進行循環廣播通知，廣播通知的信息包括：
交易原始信息：出款地址，收款地址，交易金額
簽名信息：5c3c5d2d6a
這個廣播操作，相當于說對所有人說，我是出款地址，我向收款地址交易了多少多少，簽名信息是5c3c5d2d6a,，大家幫我驗證一下
收到廣播的節點，開始驗證過程：

很容易理解：
簽名就是非對稱加密過程，即用付款信息的hash值和私鑰進行加密，得到簽名信息
而驗證就是非對稱解密過程，即用簽名信息和付款地址進行解密，得到付款信息的hash值
這樣問題就解決了，賬戶交易所有權由私鑰控制，并且私鑰也沒有泄露出去。

什么是挖礦

聽過挖礦的人，大概都知道挖礦很耗電，就是不斷計算。那為什么要不斷計算呢？

上面說的驗證，也就是記賬，其實是很消耗資源的，因為每天不知道多少比交易，沒有節點會甘愿免費驗證。
所以比特幣系統提供了一種獎勵機制：記賬就有獎勵。
有了這種獎勵機制，大家又會爭著記賬，于是有了以下規則：
規則1：一段時間內（一般是10分鐘）只有一個人可以記賬成功。
規則2：可以通過解決密碼學難題，即提高工作量來競爭獲得唯一記賬權。
規則3：其他節點只是復制記賬結果。
所以說，誰能解決密碼學難題，誰就更有可能記賬，從而得到獎勵
那什么是這個密碼學難題呢？
我們之前說到，一次驗證就是hash（上一個hash值，交易記錄）得到新的hash值
這樣有點簡單了，幾乎所有人都可以快速完成。
那為了保證一段時間內，比較容易的選出一個人，就必須要提高記賬的難度。
于是，hash方式就變了，加入一個隨機數，變成以下：

hash（上一個hash值，交易記錄，隨機數）得到新的hash值
而這樣就會對新的hash值有要求了，需要新的hash值滿足若干個0開頭，比如0000a6h7jj85。
我們知道hash的數字，只要稍微修改一點，就會引起值的大范圍變化，所以在hash的時候，就可以不斷修改隨機數，從而得到全新的hash值。
理論上只要我們不停的用隨機數hash，總會得到滿足條件的hash值。
現在基本上普通電腦，如果要得到四個0開頭的hash值，基本在1~2分鐘左右。
而現在比特幣由于參與競爭的人太多，所以難度就會提升，已經到了需要18個0開頭的hash值，誰率先找到這個hash值，就可以獲得一個唯一記賬權。

那找這個hash值的過程，很有隨機性，也就叫挖礦，拿到唯一記賬權，就可以說是挖到礦了。

挖礦步驟

1、收集廣播中還沒有被記錄賬本的交易
2、交易的有效性驗證
3、添加一筆給自己轉賬的交易（就是挖礦獎勵）

估算一下拿到記賬權的難度

好比如，現在需要得到新的hash值，需要以18個0開頭。
hash是16進制的，
那如果第一位要得到0，平均需要16次計算。
如果前兩位都要得到0，平均就需要16*16次計算，即16的2次方。
以此類推，如果要得到前18個0，就需要16的18次方次計算。
所以現在都是多人聯合挖礦，挖到后再分成，很少有獨狼。
簡單分析下，比如挖到礦能得到10萬人民幣，那只要挖礦成本小于10萬，就有人去挖礦，挖礦的人越多，計算難度就會變大，挖礦成本也會變大，所以最終會達到一個平衡的狀態，即平均差不多花10萬的成本，挖出10萬的礦。

共識機制

雖然計算難度增大，那也可能會出現有多個節點同時完成工作量的情況，那這種情況，要使用誰的區塊呢？
首先，每個計算節點都要遵守規則，即節點的工作量只有在其他節點認同時才是有效的。那這個規則，就是共識機制。

共識機制：每個節點，只認可累計工作量最大的區塊鏈，即大家都去找最長的鏈

舉個例子：
現在已有鏈#1213<–#1214
大家開始挖礦，挖#1215，某個時刻，甲乙二人同時挖到了，
甲延長區塊鏈#1215A，乙延長區塊鏈#1215B，然后甲乙分別將自己的結果廣播出去。
這個時候就出現的分支，那到底用哪個呢？
這時丙收到甲的廣播信息，對丙來說，此時最長的區塊鏈是到#1215A，于是丙又開始算，去競爭下一個區塊。
和丙類似，丁此時收到了乙的廣播信息，丁認為此時最長的區塊鏈是#1215B，于是丁開始以#1215B開始競爭下一個區塊。
又在某個時刻，丙先算出來了，于是他將區塊鏈延長至：
#1213<–#1214<–#1215A<–#1216丙，并廣播出去
至此，網絡中其他節點收到這個#1216丙，和#1215B，就知道丙的這個是最長的。
那么最終就會選用#1213<–#1214<–#1215A<–#1216丙作為最終的鏈，原來乙的那條鏈，也就廢掉了。

交易確認時間

比特幣將出塊時間設計成10分鐘，其實是在更快的交易確認和更低的分叉直接做了妥協。
確認時間如果很短，那么交易確認就會頻繁，分叉就會很多
確認時間如果很長，分叉減少，但交易確認就很慢
所以既要保證交易確認快，由不能有太多分叉，才選了10分鐘。

后續

以上只是比特幣和區塊鏈的一些簡單概念理解，更深層次的知識，還要繼續挖掘
1、比特幣的P2P網絡
比特幣的節點，都是點對點通信的，沒辦法知道其他服務的ip，每個服務器都是隨時可能上線，隨時可能下線的，那一個節點是怎么連接到其他節點的呢
2、區塊結構：Merkle數]
比特幣的存儲信息想細節
3、比特幣白皮書
4、比特幣交易腳本
5、如何將區塊鏈技術運用到項目實戰中

總結

以上是生活随笔為你收集整理的讲讲我对比特币和区块链的认知，挖矿不难，挖到难的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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