比特幣的工作原理

比特幣究竟如何分類是一個有爭議的問題。它是一種貨幣、一種價值儲存、一種支付網路還是一種資產類別?...

比特幣究竟如何分類是一個有爭議的問題。它是一種貨幣、一種價值儲存、一種支付網路還是一種資產類別?

幸運的是,更容易定義比特幣到底是什麼。是軟體。不要被印有修改過的泰銖符號的閃亮硬幣的庫存圖片所愚弄。比特幣是一種純粹的數字現象,是一套協議和過程。

這也是數百次試圖透過使用密碼技術創造虛擬貨幣的嘗試中最成功的一次,密碼技術是**和破解密碼的科學。比特幣激發了數百名模仿者的靈感,但它仍然是市值最大的加密貨幣,這一特點貫穿了比特幣十多年的歷史。

(一般說明:根據比特幣基金會的規定,“比特幣”一詞在作為一個實體指加密貨幣時大寫,在指貨幣數量或單位本身時稱為“比特幣”。比特幣也縮寫為“BTC”。在本文中,我們將交替使用這些用法。)

關鍵要點

  • 比特幣是一種數字貨幣,是一種分散的系統,它將交易記錄在稱為區塊鏈的分散式賬本中。
  • 比特幣礦商執行複雜的計算機裝置來解決複雜的謎題,努力確認一組稱為塊的交易;一旦成功,這些區塊將被新增到區塊鏈記錄中,礦工將獲得少量比特幣的獎勵。
  • 比特幣市場的其他參與者可以透過加密貨幣交易所或點對點買賣代幣。
  • 比特幣分類賬透過一個不可信任的系統防止欺詐;比特幣交易所也致力於防範潛在的盜竊行為,但引人註目的盜竊事件時有發生。

區塊鏈

比特幣是一種在稱為區塊鏈的協議上執行的網路。2008年,一位自稱Satoshi Nakamoto的人在一篇論文中首先描述了區塊鏈和比特幣,有一段時間,這兩個詞幾乎是同義詞。

區塊鏈​ 從那時起,區塊鏈就演變成了一個獨立的概念,成千上萬的區塊鏈都是使用類似的加密技術建立的。這段歷史會讓術語變得混亂。區塊鏈有時指的是原始的比特幣區塊鏈。在其他時候,它通常指區塊鏈技術,或者任何其他特定的區塊鏈,比如為以太坊提供動力的區塊鏈​.

幸運的是,區塊鏈技術的基礎非常簡單。任何給定的區塊鏈都是由一個由離散的資訊塊組成的單鏈,按時間順序排列。原則上,這些資訊可以是1和0的任意字串,這意味著它可以包括電子郵件、合同、土地所有權、結婚證或債券交易。理論上,只要雙方就合約達成一致,雙方之間的任何合約都可以建立在區塊鏈上。這樣就不需要第三方參與任何合同。這開啟了一個可能性的世界,包括點對點的金融產品,如貸款或分散的儲蓄和支票賬戶,在那裡銀行或任何中介機構都是無關緊要的。

雖然比特幣目前的目標是價值儲存以及支付系統,但不能說比特幣在未來不能以這種方式使用,不過需要達成共識,將這些系統新增到比特幣中。以太坊專案的主要目標是建立一個平臺,讓這些“智慧合約”得以實現,從而建立一個完整的分散金融產品領域,而不需要任何中間商以及隨之而來的費用和潛在的資料洩露。

這種多才多藝吸引了**和私營企業的目光;事實上,一些分析師認為,區塊鏈技術最終將成為加密貨幣熱潮中最具影響力的方面。

不過,就比特幣而言,區塊鏈上的資訊大多是交易。

比特幣其實只是一張單子。A向B傳送X比特幣,B向C傳送Y比特幣,等等。透過統計這些交易,每個人都知道個人使用者的情況。需要註意的是,這些事務不一定需要在人與人之間進行。

任何東西都可以訪問和使用比特幣網路,而你的種族、性別、宗教、物種或政治傾向完全無關。這為物聯網創造了巨大的可能性。在未來,我們可以看到自動駕駛出租車或uber車輛擁有自己的區塊鏈錢包的系統。這輛車將從乘客那裡收到加密貨幣,在收到資金之前不會移動。車輛將能夠評估何時需要燃油,並使用錢包方便加油。

區塊鏈的另一個名稱是“分散式賬本”,它強調了這種技術與儲存良好的Word文件之間的關鍵區別。比特幣的區塊鏈是分散式的,這意味著它是公共的。任何人都可以下載它的全部內容,或者去任何數量的網站解析它。這意味著記錄是公開的,但也意味著有複雜的措施來更新區塊鏈分類賬。沒有中央機構來監控所有比特幣交易,因此參與者自己透過建立和驗證交易資料的“塊”來實現。有關詳細資訊,請參閱下麵的“挖掘”部分。

例如,您可以看到15N3yGu3UFHeyUNdzQ5sS3aRFRzu5Ae7EZ在2017年8月14日上午11:10到11:20之間向1jhg2qjdk5khiq7x5qrr1wfigepjek3t發送了0.01718427比特幣。長串的數字和字母是地址,如果您是執法人員或非常瞭解情況,您可能會發現誰控制了它們。這是一種誤解,認為比特幣的網路是完全匿名的,儘管採取某些預防措施會使個人很難與交易聯絡起來。

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如何購買比特幣

後託管

儘管比特幣是絕對公開的,或者更確切地說是因為這個事實,但它極難被篡改。比特幣沒有物理存在,所以你不能透過把它鎖在保險箱裡或埋在樹林裡來保護它。

從理論上講,一個小偷要想從你手中奪走這筆錢,只需要在賬本上加一行字,意思是“你把所有的錢都付給我了”

一個相關的擔憂是雙倍支出。如果一個糟糕的行為體可以花一些比特幣,然後再花一次,人們對比特幣價值的信心就會很快消失。要實現雙倍消費,壞演員需要佔比特幣採礦能力的51%。比特幣網路越大,這種情況就越不現實,因為所需的計算能力將是天文數字,而且極其昂貴。

為了進一步防止這兩種情況發生,你需要信任。在這種情況下,使用傳統貨幣的慣用解決方案是透過中央、中立的仲裁者(如銀行)進行交易。然而,比特幣已經讓這成為不必要的(Satoshi最初的描述發表在2008年10月,當時對銀行的信任處於多代人的低點,這可能不是巧合。這是當今冠狀病毒氣候和不斷增長的**債務中反覆出現的一個主題。)比特幣網路不是由一個可靠的權威機構保管賬本和管理網路,而是分散管理。每個人都盯著其他人。

沒有人需要瞭解或信任任何人,特別是為了使系統正常執行。假設一切都按預期工作,加密協議確保每個事務塊都以一個長的、透明的、不可變的鏈固定在最後一個事務塊上。

採礦

維護這個不可信任的公共分類帳的過程稱為挖掘。支撐著比特幣使用者網路的是一個礦工網路,他們在區塊鏈上記錄這些交易。

記錄一系列交易對於現代計算機來說是微不足道的,但是挖掘是困難的,因為比特幣的軟體使這個過程人為地耗費時間。如果沒有額外的困難,人們可以透過欺騙交易來致富或使他人破產。他們可以在區塊鏈中記錄欺詐交易,併在其上堆積大量瑣碎的交易,從而無法解開欺詐。

同樣,在過去的區塊中**欺詐交易也很容易。這個網路將變成一個雜亂無章、垃圾叢生的競爭賬本,比特幣將一文不值。

將“工作證明”與其他加密技術相結合是Satoshi的突破。比特幣的軟體調整礦工面臨的困難,以便將網路限製為每10分鐘一個新的1兆位元組的交易塊。這樣交易量就可以消化了。網路有時間審查新的區塊和之前的分類賬,每個人都可以就現狀達成共識。礦工們並不是純粹出於看到比特幣網路平穩執行的願望,透過在分散式賬本中新增資料塊來驗證交易;他們的工作也得到了補償。下麵我們將更詳細地瞭解採礦補償。

減半

如前所述,礦工在核實交易區塊時會獲得比特幣獎勵。每開採21萬個區塊,或者大約每四年,這個獎勵就會減半。這一事件被稱為減半或“減半”。該系統內建為通貨緊縮系統,即新比特幣進入流通的速度。

這一過程的設計使得比特幣開採的獎勵將持續到大約2140年。一旦所有比特幣都從程式碼中開採出來,並且所有減半都完成,開採者將繼續受到向網路使用者收取費用的激勵。希望健康的競爭能保持低收費。

這一系統提高了比特幣的庫存流量比,並降低了其通貨膨脹率,直至最終為零。在2020年5月11日進行了第三次減半之後,每開採一個區塊的回報現在是6.25比特幣。

雜湊

下麵是對採礦工作原理的技術性描述。礦工網路分散在全球各地,彼此之間沒有個人或職業聯絡,他們接收最新的一批交易資料。他們透過一種加密演算法來執行資料,該演算法生成一個“雜湊”,即一組數字和字母,用於驗證資訊的有效性,但不會顯示資訊本身(在現實中,這種分散開採的理想願景已不再準確,工業規模的礦場和強大的礦藏形成了寡頭壟斷。更多資訊請參見下文。)

給定雜湊000000000000000000c2c4d562265f272bd55d64f1a7c22ffeb66e15e826ca30,您無法知道相關塊(#480504)包含哪些事務。但是,您可以獲取一組聲稱是block#480504的資料,並確保其未被篡改。如果一個數字不合適,無論多麼微不足道,資料都會生成完全不同的雜湊。例如,如果要透過雜湊計算器執行獨立宣告,則可能會得到839f561caa4b466c84e2b4809afe116c76a465ce5da68c3370f5c36bd3f67350。刪除“提交到一個坦誠的世界”之後的句號,您將得到800790e4fd445ca4c5e3092f9884cd4cf536f735ca958b93f60f82f23f97c4。這是一個完全不同的雜湊,儘管您只更改了原始文字中的一個字元。

雜湊技術允許比特幣網路立即檢查塊的有效性。梳理整個分類賬以確保挖掘最近一批交易的人沒有嘗試過任何有趣的事情,這將是非常耗時的。相反,上一個塊的雜湊將出現在新塊中。如果在前一個塊中更改了最微小的細節,則該雜湊將更改。即使更改是鏈中的20000個塊,該塊的雜湊也會引發一系列新的雜湊並向網路舉報。

不過,生成雜湊並不是真正的工作。這個過程是如此的快速和簡單,以至於壞的參與者仍然可以向網路傳送垃圾郵件,並且,如果有足夠的計算能力,可能會在鏈的後面幾個街區傳遞欺詐交易。所以比特幣協議需要工作證明。

它透過向礦工丟擲一個曲線球來實現:他們的雜湊值必須低於某個目標值。這就是為什麼塊#480504的雜湊以一長串零開始。它很小。由於每個資料字串都將生成一個且僅生成一個雜湊,因此要獲得足夠小的雜湊,需要在資料末尾新增nonce(“使用一次的數字”)。所以一個礦工將執行[資料]。如果雜湊太大,她會再試一次[資料]1.還是太大了[最後,[thedata]93452給她一個雜湊值,從必需的零開始。

開採的區塊將被廣播到網路以接收確認,這需要一個小時左右的時間來處理,儘管有時要長得多(同樣,這個描述被簡化了。塊不是全部雜湊的,而是分解成更有效的結構,稱為Merkle樹。)

分鐘,7天平均

根據網路接收的流量型別,比特幣的協議將需要更長或更短的零串,並調整難度,使其達到每10分鐘一個新塊的速率。截至2019年10月,目前的難度約為6.379萬億,高於2009年的1。這表明,自10年前推出加密貨幣以來,挖掘比特幣變得更加困難。

採礦是密集型的,需要大型昂貴的鑽機和大量電力來驅動。而且很有競爭力。目前還不知道nonce會起什麼作用,所以我們的目標是盡可能快地完成它們。

早期,礦工們認識到,他們可以透過合併到採礦池中,共享計算能力,併在彼此之間分享獎勵,來提高成功的機會。即使多個礦商分得這些獎金,仍有足夠的動力追求這些獎金。每開採一個新區塊,成功的礦工就會收到一堆新創造的比特幣。起初是50美元,但後來減半到25美元,現在是12.5美元(2019年10月約為11.9萬美元)。

獎金將繼續減半每21萬塊,或約每四年,直到它達到零。屆時,2100萬比特幣將全部開採完畢,礦商將完全依靠收費維持網路。比特幣推出時,按照計劃,加密貨幣的總供應量將為2100萬枚代幣。

事實上,礦工們把自己組織成了水池,這讓一些人擔憂。如果一個池超過了網路採礦能力的50%,那麼它的成員就有可能消費硬幣,撤銷交易,然後再次消費。他們還可以阻止其他人的交易。簡單地說,這群礦工將擁有壓倒系統分散式性質的權力,憑藉其擁有的多數權力核查欺詐交易。

這可能意味著比特幣的終結,但即使是所謂的51%攻擊也可能無法使不良行為者逆轉舊的交易,因為工作證明要求使得這一過程非常勞動密集。要回去改變區塊鏈,一個池需要控制網路的大部分,這可能是毫無意義的。當你控制了整個貨幣,誰可以和你交易?

從礦工的角度來看,51%的襲擊在經濟上是**傾向。當採礦池Ghash.io在2014年達到網路計算能力的51%時,它自願承諾不超過比特幣雜湊率的39.99%,以保持對加密貨幣價值的信心。不過,**等其他行為體可能會覺得這種攻擊的想法很有趣。但是,同樣,比特幣網路的巨大規模將使其價格高得驚人,即使是對一個世界強國來說也是如此。

與礦工有關的另一個擔憂來源是,中國或魁北克(魁北克省)等電力價格低廉的地區實際上傾向於集中在這些地區。

比特幣交易

對於大多數參與比特幣網路的個人來說,區塊鏈的來龍去脈、雜湊率和挖掘並不是特別相關。在採礦社群之外,比特幣所有者通常透過比特幣交易所購買加密貨幣供應。這些是促進比特幣和其他數字貨幣交易的線上平臺。

薩爾瓦多於2021年6月9日發行了比特幣法定貨幣。

Coinbase等比特幣交易所彙集了來自世界各地的市場參與者,買賣加密貨幣。這些交易所不僅越來越受歡迎(近年來比特幣本身的受歡迎程度不斷提高),而且充滿了監管、法律和安全方面的挑戰。隨著世界各國**以不同的方式看待加密貨幣,將其視為貨幣、資產類別或其他任何類別,管理比特幣買賣的法規非常複雜,而且不斷變化。

然而,對比特幣交易參與者來說,可能比監管監管變化的威脅更重要的是盜竊和其他犯罪活動。儘管比特幣網路本身在其歷史上基本上是安全的,但個人交換並不一定相同。許多盜竊案的目標都是知名的加密貨幣交易所,往往導致價值數百萬美元的代幣損失。最著名的交易所盜竊案很可能是Mt.Gox,該公司在2014年之前一直佔據比特幣交易領域的主導地位。當年早些時候,該平臺宣佈可能盜竊了大約85萬比特幣,當時價值接近4.5億美元。Mt.Gox申請破產並關門;到今天為止,大部分被盜的賞金(現在總價值約80億美元)還沒有追回。

鑰匙和錢包

基於這些原因,比特幣交易商和所有者希望採取任何可能的安全措施來保護其持有的比特幣是可以理解的。為此,他們使用鑰匙和錢包。

比特幣的所有權基本上可以歸結為兩個數字,一個公鑰和一個私鑰。一個粗略的類比是使用者名稱(公鑰)和密碼(私鑰)。稱為地址的公鑰雜湊就是區塊鏈上顯示的地址。使用雜湊提供了一個額外的安全層。

要接收比特幣,傳送者知道你的地址就足夠了。公鑰是從私鑰派生出來的,您需要私鑰將比特幣傳送到另一個地址。這個系統使收錢變得很容易,但需要驗證身份才能寄錢。

要訪問比特幣,您需要使用一個錢包,它是一組鑰匙。這些可以採取不同的形式,從提供保險和借記卡的第三方網路應用程式,到列印在紙上的二維碼。最重要的區別是“熱”錢包和“冷”錢包,前者與網際網路相連,因此容易受到駭客攻擊;後者與網際網路不相連。在上面的Mt.Gox案中,據信大部分被盜的BTC都是從一個熱錢包裡拿走的。儘管如此,許多使用者還是將他們的私鑰委託給加密貨幣交易所,這本質上是打賭這些交易所將比自己的電腦有更強的防禦能力來抵禦被盜的可能性。

  • 發表於 2021-06-12 14:53
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  • 分類:金融

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