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科普贴 | 不容错过的币王BTC

Air区块链2018-12-10 15:12:19

2018年初比特币价格最高几近2万美金(人民币约12万元),比特币一次次刷新了大家的三观,虽然现在数字货币市场遭遇熊市,币价腰斩至9千至1万美金,但要知道在2010年时,比特币只有0.05美元,8年涨了近20万倍。


那么比特币到底是什么?为什么会诞生比特币?大家为什么这么热捧比特币?


生活中花的钱都得到了政府的某种背书,而且都对应看得见摸不着的纸币或硬币。比特币不仅看不见摸不着,而且没有任何人背书,但经过十年的发展,它已显示巨大的价值和潜力。


什么是比特币?

比特币就是所谓的“加密货币”,这是一种完全以数据形式存在的数字资产。你存在银行的钱可能也是一堆数字,但这些数字等效于实体货币。比特币却并非如此。在比特币的世界里,既没有中央银行来管理,也没有固有的法律框架。正因如此,比特币的价值完全由市场决定。

比特币存储在数字钱包里,你可以把它存在本地硬盘或手机上,也可以存在各种各样的在线比特币交易所里。把比特币存在本地就像把钱藏在床垫下面,如果数字钱包出问题,你的钱就没了。

要汇款或收款,就需要将你的比特币客户端或网络交易所指向一个比特币地址,每个钱包都有这样一个地址。几分钟后,比特币一般会离开你的钱包,进入对方的钱包。接受比特币的网站很少,但的确有几家。现实生活中使用比特币更加困难,但的确可以通过一些系统来实现这一目的。


比特币作为一种虚拟货币,是由一个个的交易和对这些交易的数字签名组成的。

简单来说,你是否拥有一个比特币,并不是你保存了一个叫做比特币的数据,而是由于在整个比特币系统中,记录了从你得到这枚比特币以来的所有交易信息,如果系统中只有别人发给你比特币的交易,没有你发给别人比特币的交易,那么你就拥有这枚比特币。


比特币系统是由一个点对点的网络,维护者一个分布式记账本。当进行交易时,币的接收者可以通过查找账本中的历史交易记录,确定该比特币是属于币的发送者,且该比特币没有被发送者多次支付,从而验证该笔交易的有效性。

如何保证交易历史的可信度呢?需要对交易打上的时间戳,说明在该时刻该交易是存在的,且该交易是不能随意被更改的。而这些是由区块链完成的。


区块链

比特币将所有的交易都保存在一个个的区块(Block)里面,区块和区块之间互相关联,形成一个链式结构,叫做区块链(BlockChain)。如下图: 
     

每个区块的时间戳证明是由一个hash值来表示的。后一个区块包含了前一个区块的hash值,因此后一个区块对前一个区块进行了增强。但是在分布式系统中,存在拜占庭将军问题,也即相同地位的结点,谁也不信任谁,谁也不服谁。那么比特币如何完成整个hash计算呢?如何保证区块中交易信息不被修改?先了解下工作量证明机制。


工作量证明

对一个区块的hash计算是这样完成的:

在区块中存在一个随机数Nonce,运行比特币矿机的结点对区块整体数据不断的进行一个hash运算(具体算法为SHA256),得到hash值,如果hash值不是以N个0开头的,就增加Nonce的值,重新再进行hash运算,直至找到这个解为止。 
  

由hash运算的非对称性可知,得到正确的hash是需要运气的,往往需要经过大量多次不断的尝试;但是要验证一个hash值是否正确,只需要一次运算即可。 
   
整个工作量证明的难易程度是由hash值0的个数N来决定的,比特币系统会根据当前整体的运算速率来进行调整N,从而保证平均每10分钟生成一个新的区块。

当某个矿机结点找到了一个解,那么即可以将hash值和该区块广播到整个比特币网络,证明自己创建了一个新的区块,这个过程就是一个工作量证明(俗称挖矿)。


比特币挖矿

矿工是运行hash运算的计算机结点,挖矿即是通过运算工作量证明生成新的区块。其特点如下:

  • 每个比特币矿工结点都在自己本地维持了一个未完成的区块。

  • 每个比特币矿工结点都不断的尝试对未完成区块找到一个工作量证明。

  • 当有比特币交易产生时,比特币钱包将交易广播到比特币网络。

  • 比特币结点将收到的比特币交易加入到未完成区块中。

  • 比特币矿工结点完成一个工作量证明的时候,它将此区块和工作量证明广播到比特币网络,说明它完成了一个比特币区块的创建。

  • 当比特币结点收到其他结点发来的新区块时,只有当新区块里面所有的交易都验证有效时,才会接受它,并将停止自己当前的区块创建,在新区块的后面尝试创建更新的区块(使用新区块的hash值)。

矿工的付出:CPU时间,电费等

矿工的奖励:

  • 区块的第一个交易是特殊交易,它将奖励一定数量的比特币给区块的创建者。

  • 区块中交易的手续费,如果某笔交易想要快速被确认,可以在交易中增加手续费,而保存该交易的区块的创建者将得到该手续费。


比特币安全

某个黑客想修改某个区块,一般情况下这是很难做到的,因为诚实的矿工会在最长的区块链上不断的增加新的区块,而整个比特币网络只认可最长的区块链。当黑客想修改某个区块时,由于后一个区块里面包含了前一个区块的hash值,因此会生成一个新的分支,只有当他在新的分支上面生产区块的速度,超过诚实旷工生产区块的速度时,才能真正做到记录的修改。 
   
因此,该黑客需要有超过诚实矿工的运算速度,也即至少需要拥有全网51%的算力,这就是比特币51%攻击。我们可以认为比特币是安全的,以下几点可以看出:   

  • 得到全网51%以上的算力在现实社会是不太可能发生的。

  • 即使某些黑客拥有全网51%以上的算力,它也只能修改自己的交易记录从而把自己刚付给别人的钱拿回来。因为交易是有比特币发送方的数字签名的,他很难伪造别人的数字签名从而把别人的比特币发送给自己。

  • 它会发现更改交易记录是得不偿失的,相比修改交易记录把自己付给别人的钱拿回来,作为一个诚实的矿工要挣得更多。


比特币的经济学意义

面对20世纪50年代以来世界各国通货膨胀的不断发生和加剧,经济学家哈耶克从经济自由主义出发,在进一步研究的基础上提出了货币非国家化的设想。

哈耶克认为,之所以会出现通货膨胀的不断加剧,根源就在于政府垄断并控制了货币的发行权,因此必须打破垄断,由私有银行发行竞争性货币来代替国家货币,建立货币发行的内约束机制,才能有效地限制货币供应量,维持币值和市场经济的稳定,消除失业和通货膨胀。

基于这个设想,哈耶克还出版了《货币非国家化》一书,但并没有产生实质性的影响,甚至被别人讥笑为政治上没有可能,技术上不可行。

2008年年末,源自美国的金融危机演变为世界金融危机,形成全球性恐慌,很多国家做了过激的反应。同时,现存的世界货币金融体系,以及对这一体系有至关重要的国际货币基金组织遭受普遍质疑。就在这一年的11月,一篇署名为中本聪的研究报告《比特币:一个点对点的电子货币体系》发表,不到两个月,即2009年1月3日,比特币诞生。


大家为什么这么热捧比特币?

回答这个问题的关键词就是P2P,即点对点,而比特币就是建立在P2P网络上的,P2P网络,其实就是大家常用的BT下载里面使用到的P2P下载技术,即我下载这个软件时,并没有专门的服务器来提供所下载的文件来提供集中式下载,而是我即是下载人,也是上传人。

比特币的去中心化,分散化,正是为了应对当今各国法币由国家垄断发行产生的弊端,且完全符合哈耶克的非国家化理论的货币体系,这样一种设计打破了货币发行的垄断机制,就像BT下载一样,我不仅仅只是被动的下载,我还可以上传(发行货币),而且任何人都可以上传(发行货币)。

当然为了避免人人都可以发行货币而带来的货币泛滥,中本聪运用密码学,计算机技术,制定了一套极其严密的货币发行机制,按照非常缓慢的增长速度进行货币发行,直到100多年后达到2100万的那一天。


结语

比特币可以说是哈耶克货币非国家化理论的技术实现,使得货币发行真正第一次实现了完全透明化,公开化,并以一种可以预期的增长速度控制其货币总量,完全避免了货币发行由国家垄断发行所造成的各种不确定性问题,戳中了目前货币体系的痛点。虽然比特币从十年前出生到如今的壮大,历经无数非议和币价的沉浮,但它从未让攻击者得逞,其安全性、私密性、总量封顶等特质保障了其长期价值的稳步上涨,其市值占整个货币数字市场份额40%,稳居第一,其后来者一直在模仿,但从未被超越!


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