第 02 课：比特币基础知识

大家好，我是丹华。 今天我们将讨论比特币的基础知识。

比特币由一位名叫中本聪的匿名人士于 2008 年发明，是一种完全去中心化的电子现金系统，不依赖中央银行等中央机构。

比特币开发团队——Bitcoin Core

中本聪于 2011 年 4 月退出公众视线，将代码和网络维护的责任移交给一群志愿开发者，即所谓的比特币核心（Bitcoin Core）团队。 目前社区认为Bitcoin Core团队是比特币的官方开发团队，负责比特币的权威和参考版本，其他版本基本兼容。 比特币核心的最新源代码可以在 Github 上找到。

比特币是一个开源项目，源代码在 Open (MIT) 许可下可用比特币炒股软件，可以免费下载和用于任何目的。 任何人（包括你）都可以参与比特币代码的开发。 截至 2018 年，比特币的源代码有 551 名贡献者，大约有十几名全职开发人员，以及数十名兼职开发人员。

如图2.1所示，是比特币核心的基本架构，基于此可以初步了解比特币软件。

图 2.1 Bitcoin Core 的基本架构

比特币：货币和网络

比特币有三层含义：它不仅代表比特币网络，还指代网络节点使用的比特币软件，也可以指代在网络中交易的数字货币单位。 当用作数字货币或记账单位时，通常缩写为 BTC 或 XBT。

比特币网络是由多个节点组成的P2P网络，用于广播交易信息和数据块。 这个网络包括矿工、比特币软件、钱包、用户、交易所等。

采矿和工作量证明

矿工使用专门用于开采比特币的硬件和软件系统，即矿机比特币炒股软件，对交易进行验证，将交易打包成区块，完成工作量证明机制，最终通过公平竞争获得区块奖励和交易手续费（也称为矿工费）作为回报。 比特币挖矿是一个竞争极其激烈的行业。 自比特币存在以来，比特币的算力每年都呈指数级增长。

所谓工作量证明机制，就是反复计算区块头的哈希值，不断随机尝试一个参数，直到匹配难度哈希值的过程。 哈希函数的结果无法预先知道，也没有破解算法可以得到具体的哈希值。 因此，获得特定哈希值的唯一方法是依靠无限次的重复尝试，每次随机修改输入，直到出现合适的哈希值。 因此，这种机制催生了专用挖矿芯片和矿机的不断进化。 矿机的算力也构成了对网络的一种保护。

比特币挖矿可以比作大型多人数独游戏。 想象一个有数千行和几列的数独游戏。 我们可以调整这个游戏的大小（更多或更少的等级），以确保整个计算机网络每次解决一个数独游戏大约需要 10 分钟。 数独和比特币挖矿“谜题”都有一个很好的属性：找到答案只能靠老老实实的计算，耗费大量时间； 一旦找到，所有节点都可以快速验证答案是否正确。

手续费和区块奖励，减半发行机制

矿工挖矿，完成工作量证明的猜谜游戏是为了过去打包新区块的力量，这会给矿工带来两种收入：一是新区块的所有交易手续费； 另一种是区块奖励，即发行新币。

交易费是用户向另一个地址发送比特币时需要设置的支付给矿工的比特币数量，一般根据比特币网络中的市场力量动态确定。 交易的交易费用越高，矿工优先考虑的可能性就越大。

挖矿获得的区块奖励是新比特币的发行过程。 新币的发行设计为产量递减的模式，即“四年减半”。 该系统假设授予矿工的比特币数量大约每四年减少一半（准确地说是每 210,000 个区块）。 也就是说，从2009年1月开始，区块奖励为50个比特币，然后在2012年11月减半为25个比特币，2016年7月再次减半为12.5个比特币，以此类推，直到所有比特币（21,000,000）被减半。 2140年发行。2140年以后不再产生新的比特币，全球流通的比特币上限保持在2100万枚不变。

比特币这种总量有限、发行速度递减的机制，透明、公平、预先确定，保证了系统内生代币的长期价值，能有效激励矿工、投资者等积极行动早，从而推动生态系统像滚雪球一样成长壮大。

比特币地址

比特币在不同地址之间转移和交易。 一个比特币地址（例如：1LVL7K3SNwZr7hUhBXrDYzx83mzL5h5eLt）由一串字符和数字组成，由公钥通过单向加密哈希算法得到，相当于一个收款账户，类似于邮箱地址。 不同的数字货币有自己的地址系统，不能相互共享。

比特币交易

处理交易是比特币网络的核心功能。 交易是将比特币从一个地址转移到另一个地址。 更准确地说，“交易”指的是一种表达价值转移的签名数据结构。 任何交易都附有交易费，旨在通过对每笔交易收取少量费用来防止滥用系统。

块和区块链

每笔“交易”都通过比特币网络进行广播和传输，由矿工节点收集并打包成一个区块，永久存储在区块链的某个地方。 要确认交易，交易必须包含在区块中并添加到区块链中。

一个区块（Block）是交易数据的集合，它会被标记上一个时间戳和前一个区块的唯一标记。 网络每 10 分钟生成一个块。 区块头被散列以生成验证区块中交易的工作量证明。 所有区块按时间顺序串联起来，形成区块链（Blockchain）。

比特币软件设置平均每10分钟生成一个区块，称为出块速度。 这是比特币的心跳，是比特币发行率和交易结束的基准参数。 为了保持这个参数不变，应对矿工算力进出的影响，比特币网络设置了挖矿难度动态调整的机制，即每2016个区块调整一次（约2周）达到平均每10分钟产生一个新区块。

请注意，并非每种数字货币都具有 10 分钟的块速​​率。 其他数字货币都有自己的出块速度，比如莱特币和ZCash是2.5分钟，以太坊是14秒左右。

您可以将区块链视为沉积岩层的地质构造。 地表的岩石和土壤会随着季节和洪水发生变化，但越往深处走，地质层越稳定。 在数十数百米甚至更深的地方，有着保存了数百万年的岩层。 在区块链中，区块在区块链中越深，被更改的可能性就越小。

交换

交易所是指提供数字货币与法币兑换服务的场所，是生态系统的重要参与者。 大多数用户通过交易所的货币交易（非法币）买卖比特币。 目前全球有数以万计的兑换公司，也有一些进行场外交易的兑换平台。

概括

比特币代表了数十年来密码学和分布式系统的顶峰，这是一种独特而强大的组合，包括以下四项关键创新：

这四点紧密配合，构成了整个比特币软件系统。

以上就是比特币景区的主要知识，接下来我们就进入另一个设计目标和原则完全不同的5A级景区——以太坊。