关于区块链和比特币的知识

by 九月三秋，文章 3000 字，大约消耗你 6 分钟时间。

到目前为止，好几个朋友问过我区块链到底是什么东西。我觉得有必要写一篇通俗易懂的文章来介绍我被问到最多的几个问题，同时尽量屏蔽技术方面的东西。

1. 区块链

区块链和比特币的关系是：比特币是区块链技术的一种应用，就好比光学望远镜是光学的一种应用。对于区块链和比特币，区块链就是比特币的“账本”，区块链说穿了就是一个分布式数据库，而比特币的交易记录由区块链记录。

和传统银行交易系统的区别

传统系统中，我们的钱由银行统一管理，交易只有银行能修改账本，账本银行独一份。而在区块链中，账本人人都可以拿到，由全世界各地的矿机修改，每个矿机上都有完整相同的账本，投票修改，少数服从多数。

只有达到共识才能记入账本

去中心化区块链最大的特点，意思就是，传统中，相当于班费的使用都是由生活委员统一记录。区块链就意味着，班上每同学都有一份完整的账本哦，大家一块来记，谁都做不了弊。

如果人人都有账本，这个账还怎么记录？你写你的，我写我的，到底依哪个的账本为准呢？实际上是这样的，比如在教师节的时候，小 Y 同学给老师买了一束花用了 50 块，于是就在教室里大吼一声：“我今天花 50 块给老师买了一束花，我账本都记好了，你们大家也更新下你们的账本把，把我用了 50 块这个事情记录上去”。大家都认为这件事是真的，于是大家都各自把这 50 块的花费记录到各自的账本上。

如果哪天这个小 Y 同学又站起来大吼一声：“我今天出去请女朋女吃饭花了 50 块，用的班费，我已经记录在我的账本上了，你们大家也记录下吧”。嗯，大家肯定不会同意把这笔账记录在账本上，虽然只有小 Y 一个人同意，但是绝大多数的人是不同意的，所以这次声明作废。

这个例子，就说明了区块链的去中心化和运行方式。每个人都有完整的账本，一旦大家投票确认 OK 了，就写入“账本”中，如果有意见不同的，那么要依照大家都认同的那一个账本去记录，一旦写上去，就不能修改。

比特币的交易速度比银行交易速度慢很多

“账本”透明，保证了“账本”的可靠性，没有生活委员那个角色了，防止了生活委员要公款私用。不过代价就是交易效率，试想一下，如果每次花点点钱都需要大家来投票，投完了还要各自记录自己的账本，是不是很费时啊。的确，比特币在早期，交易速度是 5 笔/ 秒，就算是扩容后也最多 40 笔 / 秒。嗯，2017 年双十一支付宝交易峰值是 25.6 万笔 / 秒。这一点就决定了比特币是不可能成为主流交易系统的。

帮助记账的计算机叫做矿机

比特币协议中，规定给每次成功记账的计算机 50 个比特币作为奖励，每 4 年减半，2018 年的奖励为 12.5 个比特币，如果没有奖励，谁愿意开着电脑给你记账？由于要求全世界的矿机都账本一致，所以每次记账完成后，矿机都需要等待一段时间，大家都更新了交易记录后，才进行下一次计算，为了制造出这一段等待时间，比特币的作者设计了一种机制--猜数字游戏。只有猜对了的矿机就有记账的权利，同时被奖励 12.5 个比特币，而这个猜数字游戏平均大约 10 分钟全世界有一台矿机能猜对。下面是例子

可是，班上不是人人都喜欢记账，比如小 B 喜欢学习，小 S 喜欢算账。于是，班主任就制定了一条规矩（比特币协议），班上的同学都可以参与算账（世界上每台计算机都可以加入比特币区块链，为比特币交易提供计算），登一个记就行了，每次算一笔账奖励 12.5 元（成功为比特币交易记账的矿机奖励 12.5 个比特币），记完了就发给其他算账的同学看看有没有什么偏差，没有偏差就写进账本（矿机算完交易后就发出声明，其他矿机投票，无误的话就写入区块链中，进行下一笔交易的计算）。不过，参与算账记账的同学总不可能随时都在教室搞这种无聊的东西，某个同学算完了一吼，大家也不可能都在教室，可是要等到大家账本都一致了才能进行下次计算哦。也许小 Y 同学从小卖部回来才知道又有一笔交易算完了，才匆匆忙忙开始往自己的账本上加这条记录。（矿机们连接着互联网，在世界各地，成都的一个矿机发布记账完成声明，可能等几分钟洛杉矶的矿机才能收到这个账本消息进行记账。）所以，老师又规定，让同学们猜她心里想的一个数字，猜对才能获得记账的资格，大概 10 分钟才有一个同学猜对，获得记账的资格。（大概每隔 10 分钟，某一个矿机能获得记账的资格，一次记账是 2000 笔交易，平均 3 到 5 笔交易每分钟）

2. 矿机，到底你们挖的是什么？

图中就是矿机集群，每天电费都是几万，你可以理解现在的矿机每天不在争夺记账资格，就是在争夺记账资格的路上，真正用于记账的时间是很少的。

矿机固然是用于比特币交易中所需要的计算，比如记录 A 地址给 B 地址转了 0.5 枚比特币。但是，其实矿机绝大部分工作做的是一个猜数游戏，系统给定一个函数 f(x)，矿机就穷举所有的 x 使得 f(x) < A，这个 A 是一个系统给定的哦，只有找到正确的 x 这个矿机才有资格记账。就好像，你妈妈给你说：“来，猜谜语，猜对了才能买玩具哦”。你们说无不无聊？成千上万的矿机 24 小时不间断，消耗那么多能源，就是在做这个猜数字游戏。但是，一旦你猜中了，就可以买玩具哦。相同，如果矿机猜对了，就有记账的资格。比特币协议规定，给记账的这个矿机 50 个比特币，然后每 4 年减半，现在是 12.5 个，比特币最贵的时候是 2 万美金一个，也就是 12.5 x 2 x 7 = 175万人民币。骚年还在等什么，快把你的电脑当做矿机，说不一定哪天就不用上班了。

但是，这个猜数字游戏有多难呢？大概是在地球上找一粒指定的沙子。

3. 为什么比特币是匿名的？

世界上有这样一对钥匙，一把叫公钥，一把叫私钥。公钥和私钥不一样，私钥锁上的箱子，只有对应的公钥能打开，公钥锁上的箱子，只有对应的私钥能打开。

奇怪吧，这种非对称加密算法作为验证身份和加密信息使用，比如。皇帝把公钥广散于天下，下面当官的人人手一把皇帝的公钥，皇帝自己则把私钥藏在自己兜里。皇帝写好圣旨，用私钥加密，发下去，只要下面的九品芝麻能用公钥解密（因为只有对应的一对钥匙才能解密），就能说明这是皇帝写的圣旨（验证身份），如果不能解密，就是假的圣旨。同样，皇帝的卧底小 Y 同学要向皇帝报告吴三桂的行踪，或者小 B 要报告陈圆圆的行踪，直接把圣旨写上去，途中哪个吴三桂的同党看一眼（明文，未加密），不就前功尽弃了哦。所以小 Y 或者小 B 用皇帝的公钥把检举信加密，这时，全天下只有皇帝兜里的私钥能解密。就是这么神奇。这是非对称加密算法，如果没有这个算法，可能现在我们还没有各种移动支付哦。

比特币，就是用你的公钥和私钥（每个人的这对钥匙都不一样，随机生成）加密交易信息，存储在区块链中。公钥大概就是收款地址，私钥就是支付密码。收款地址（公钥）可以广散于天下，支付密码（私钥）自己藏在兜里面。下图红圈里面的就是比特币的收款地址，是根据公钥生成的。