学习区块链技术从研究项目白皮书开始,而比特币作为第一个成功的区块链技术应用项目,是学习区块链技术不可回避的,且后续的很多项目(如:以太坊,ZEC等)也是以比特币为根基发展来的,所以研究比特币白皮书是学习区块链技术的不二法门。
比特币白皮书包括比特币系统的摘要、简介、交易、时间戳服务器、工作量证明、网络、激励、回收硬盘空间、简化的支付确认、价值的组合与分割、隐私、技术、结论等内容。将通过系列文章分别进行解读。
比特币白皮书中英文版本下载链接为https://bitcoin.org/bitcoin.pdf
本文解读比特币白皮书的“摘要”和“简介”内容,重点回答三个问题:
(1)比特币是什么?
(2)如何实现比特币功能?
(3)为什么需要比特币?
第1、2个问题是白皮书“摘要”阐述的问题;第3个问题是“简介”阐述的问题。
1,比特币是什么
比特币是一个点对点的电子现金系统,可不依赖于第三方金融机构实现点到点的在线支付。比特币系统可以形象的理解为一个不依赖于任何第三方权威机构的世界银行,实现银行最本质的属性:货币发行和货币交易。
传统电子支付都是依赖于第三方权威机构的(例如:刷银行卡支付、微信支付等)。刷银行卡支付实质是我们将纸币储蓄到银行,刷卡支付时银行会从你的账户总额中减去消费金额;微信扫码支付类似,只是中介机构由银行变为微信公司。
比特币系统实现了不依赖与第三方权威机构的点对点的电子支付。例如:小明给小强支付0.1比特币,比特币系统在其公开的账簿中会记录该笔交易,从小明的比特币地址转移0.1比特币到小强的比特币地址,比特币地址可以类比于现实世界的银行卡号。比特币系统的账簿是公开透明的,比特币系统的所有节点都可以查询并获取所有历史交易记录,且比特币交易是不可逆的。
2,如何实现比特币功能
数字货币需解决的两个核心问题为:数字货币是真实可信而非伪造的;确认交易中花销的数字货币之前没有被花销,即双重支付问题。
数字货币的真实可信通过数字签名解决;比特币系统提出了双重支付的解决方案,通过P2P分布式的时间戳服务器来生成依照时间前后排列并加以记录的电子交易证明。
基于工作量证明机制竞争记录交易到区块中,并对区块中的所有交易进行Hash计算(随机散列)作为交易的时间戳,将其加入到基于工作量证明的一直延伸的链条中,形成区块链,每个区块中记录前一个区块的时间戳,这样形成的交易记录将不可更改,除非重新进行全部的工作量证明计算。
网络中生成的最长的链条不仅作为记录和查询交易记录的证明,也被看做是来自CPU计算能力最大的池。只要大多数的CPU计算能力都没有打算合作起来对全网进行攻击,那么诚实的节点将会生成最长的、超过攻击者的链条。
比特币系统本身需要的基础设施非常少。信息尽最大努力在全网传播即可,节点可以随时离开和重新加入网络,并将最长的工作量证明链条作为在该节点离线期间发生的交易的证明。
3,为什么需要比特币
当前网络支付都是经由第三方金融中介(例如支付宝、微信、银联等)来完成的。我们不得不“信任”第三方金融中介。这种基于“信任”的模式存在内生性的弱点,我们无法实现不可逆的交易,金融机构不可避免的出面协调争端;由于金融中介的存在,增加了交易成本,限制了实际可行的最小交易规模;因缺乏不可逆的支付手段,互联网的贸易大大受限,因为有潜在退款的可能,就需要交易双方拥有信任。商家必须提防自己的客户,会向客户索要完全不必要的个人信息;实际商业行为中,一定比例的欺诈性客户也被认为不可避免,相关损失被视为销售费用处理。
面对面的现金交易可以避免支付可逆的问题,因为面对面不存在第三方金融中介。现在我们进入了互联网社会,电子支付行为已很普遍,因此我们非常需要一种电子支付系统,它是基于密码学原理的而不是基于中介机构,能够使得交易达成的双方直接进行支付,而不需要第三方的参与,同时还要求此支付系统不可以更改已经发生的交易,即提供交易的不可逆性。
比特币系统即为满足以上需求的点对点的电子现金支付系统。