深入理解比特币的核心概念和原理

一、什么是比特币，它有什么特点？

一种 P2P（点对点）形式的虚拟货币。去中心化的会计系统；

去中心化：任何节点的权利和义务都是平等的，系统中的数据块由整个系统中具有维护功能的节点共同维护和管理；

公开透明：系统是公开的，除了交易双方的隐私信息被加密，区块链的数据对所有人开放，任何人都可以通过开放的接口查询区块链数据和开发相关应用，所以整个系统信息高度透明。

自制力：人无法干预，半数以上的人决定去做；区块链采用基于共识的规范和协议（例如一套公开透明的算法），使整个系统中的所有节点都可以在一个去信任的环境中自由地交换数据，将“人”的信任变成对“人”的信任机器，任何人为干预都不起作用。

信息不可篡改：信息一经验证并加入区块链，即永久保存。除非可以同时控制系统中超过 51% 的节点，否则对单个节点上的数据库的修改是无效的。区块链的数据稳定性和可靠性极高。

匿名性：由于节点之间的交换遵循固定的算法，数据交互是去信任的（区块链中的程序规则会判断活动是否有效）比特币的核心机制有哪些，所以交易对手不需要让对方生成自己的身份通过公共身份。信任对于信用的积累非常有帮助。

可追溯性：因为它的公开性、透明性和不可篡改性，每一个交易信息都可以溯源！

二、比特币原则

数据存储在网络节点中，例如在每台计算机中；那么问题来了，数据在每台电脑里，谁有，数据被篡改了怎么办；

1.数据验证

假设以下数据：

这些数据保存在王二、张三、李四、赵武的电脑里。有人可能会篡改数据。比如张三把余额改为300，如何验证张三的数据是假的？

一种。可以一一查，也就是王二、张三、李四、赵武的数据一一查，你会发现张三电脑里的张三数据不一样来自张三的电脑。别人电脑里的数据不一样，但是这个效率太低了（这个只有4个数据，如果有一百万个数据，效率太低了）

湾。在介绍第二个之前，我们先了解一下Hash函数（类似于常用的MD5加密）

哈希函数：哈希（原始信息）=摘要信息

哈希函数的特点：

①相同的原始信息总能得到相同的摘要信息，具有相同的散列函数

②对原始信息的任何细微改动都会导致不同的汇总信息

③ 原始信息不能从汇总信息中反推

首先对张三的数据进行Hash加密，假设Hash(数据)得到4564asdasdasd6ABA；

加密李四、王二、赵武的数据得到789789attdghjfg7A，对比汇总信息发现张三的数据有误

这样比较汇总信息会比比较原始数据信息效率高很多，进一步提高效率。

区块：序号+时间戳+哈希值+交易记录

假设一个区块的哈希值为789789attdghjfg7A；比如有一些交易产生，新区块形成时，符合Hash(789789attdghjfg7A, new transaction data) = 12323as4d56a4sdS，然后在比较的时候比较新的汇总信息，如果新的汇总信息正确，说明以前的账本数据也是正确的。在这种情况下，将形成链状结构。在这种情况下，只需要检查最后一个块的信息。只要最后一个区块的信息是正确的，就意味着前一个区块的信息是正确的，整个区块链的信息都是正确的。这将提高效率。

2.所有权问题

一般银行卡都有卡号和密码，帐号和密码正确支付。比特币账户相当于一个地址，密码就是私钥，支付是从一个地址到另一个地址。并且地址和私钥具有非对称关系，即：

Hash(Hash(fun(私钥))) = 地址

fun 是一系列特定算法。

如何交易：

第一步：哈希交易得到交易摘要

哈希（

'{"付款地址":"ahsuidhujkashduikhasidgh",

"付款地址": "asyduihiuqawherihiahdi",

“金额”：“1btc”}'

) = 456as4d646a5s4d66

第 2 步：使用私钥签署摘要

Sign('交易摘要','私钥') = 签名信息

完成两步后，广播告诉周边节点我（支付地址）付给他（收款地址）1btc，签名为xxx...，周边节点收到后，先验证

如果验证（签名信息，付款人地址）=交易摘要将被写入账本并继续向周围节点广播；否则，会计将失败。

签名和验证是一个可逆的过程

签名（交易摘要，私钥）=签名

验证（签名，支付地址）=交易摘要

比特币的安全性仅由私钥控制，这与银行可以冻结的银行资金不同。

3.为什么要记账？（矿业）

Bookkeeping：哈希打包过程，这个过程需要消耗资源。既然需要成本，为什么节点要参与记账呢？完成记账后，您将获得比特币奖励（这个奖励实际上就是比特币发行的过程）。既然有奖励大家都会去记账，记账就会出现不一致的情况，所以会有规则限制大家记账。帐户。

规则：一段时期内只有一个人可以成功入账；

通过解决密码学问题（即工作量证明）竞争获得独特的记账权

其他节点复制（第二步的结果）记账结果

工作证明：

哈希（最后一个哈希值，交易记录集）= asdfasdasdad56161

如果是这种情况，簿记可以很快完成。为了体现记账的难度，交易记录的值必须以 n 个零开头。

哈希（最后一个哈希值，交易记录集，随机数）= 00000000000000000asdasda45456

就是不断改变随机数，得到以n个0开头的记录值。

交易记录集：

收集尚未记录在账本中的广播交易

交易验证

在自己的转账中添加一笔交易（挖矿奖励）

4.以谁的账簿为准？（共识机制）

第一个验证正确的有记账的优先级比特币的核心机制有哪些，可以打包出块，所以会获得奖励。

如果两个节点同时完成工作量证明，使用谁的区块？

仅识别累积工作量最大（最长链）的区块链

叉：

假设某个节点收到#3458B的广播，并且验证成功，就会形成一个新的区块。最长的将以#3459B为主链