去中心化
- 信任
我们现在的钱存储在银行，银行具备保证“我手中（收到）的货币数量不可被更改＋只有我的授权才能支付”的能力。
银行通过技术手段保证了这些！在银行系统存储了所有账户余额的表单：
我们最初能用纸质的钱交换商品，源于人们对人民币的信任，我们将钱放入银行，变成了看不见的数据，是我们对政府银行的信任。
比特币采用了一种特殊的去中心化的账本存储方案
- 存储
方案：所有加入比特币网络的电脑上，都会存储一样的账本，由于账本存储在网络的各个节点上，其中一个节点出现问题，还是可以从其他节点获取数据。
A->B 5.0BTC，最初进行这比转账处理的节点，就要把这个处理的情况传播给邻近的其他节点，依次传播......直到网络上的所有节点都被更新了。
- 实现支付授权（非对称加密）
在这种没有中央保证的去中心化情况下，如何保证支付的安全性呢？
这里就要谈到密码学中的非对称加密！
- 对称加密：同一个秘钥可以同时用作信息的加密和解密
- 非对称加密：每个人都有两个密钥，一个“公钥”，一个“私钥”
公钥私钥都可以互相加密解密。
- 公钥加密，私钥解密
- 私钥签名，公钥验证
账单
FROM（谁发送的，包括两部分）inputs
Previous tx: 你要花的这笔钱的那个账单的id， 也就是说，你花的任何一笔钱都应该有人转给你过，需要出示那个账单的
idscriptSig: 你对这笔交易的签名，就是把单子用你的私钥做hash，只有你能做这个hash
TO（谁接受，包括两部分）outputs
Value: 要发多少
scriptPubKey: 对方的公钥，比特币账户就是一段公钥
我们先看inputs：
A->B转账 5.0 BTC
- A需要转出的5个BTC，必须从其他账单转给A总和>=5.0才可以交易
- A需要用私钥进行签名，来证明其他账单的收益人是A本人
- inputs是多笔之前的交易账单总和。如果账单加起来超过5.0，则多余的发送给自己（以自己的公钥作为output)
outputs：
- 需要对方的公钥，指定此笔转账的受益人是谁。
如何保证转账人是否有足够的余额
我们可以看到，每一个账单都根据交易序号，来查找input里引用的账单，通过私钥生成的hash来验证（那些账单里的公钥地址是否为A），验证inputs和outputs金额之和相等。
要是引用的过去的账单曾经使用过 怎么办？
无效！
- 每当一张账单生效时，inputs里引用的账单就标注为 used。
- 账单生效前，对inputs里的引用账单交易序号txn检验，在未使用的账单里检索，如果查询到，则校验成功
- 随着每次新交易的产生，这个索引会不断更新
安全性
区块链
区块链结构
- block：比特币系统在进行交易存储的时候，会将交易分组打包存储
- 链：区块与区块之间通过prev（上一个block的hash值）连接在一起
上一个区块的hash值+一堆交易清单+Nonce变量
生成区块链
- 交易发生后进入计算机内存，进行基本验证（inputs里的是否是未被支付过的交易）。如果验证成功，就会躺在内存的有效交易池中等待被装入区块中（未确认交易）。这比交易发生后，也会在全网广播，周边的计算机节点接到这比交易后，这放入内存，验证，等待打包进区块。
- 在整个系统中负责发起记账动作的节点会从内存的有效交易池中，抽取近千笔交易，进行打包。打包时，会将上一个区块的Hash值也加入包中。
- 对整个包球Hash值，这个Hash值就是block的特征参数
- 该节点生成区块后，该节点会发起一次全网记账。(新区块)本节点->周边节点->周边的周边，直到全网都收到这个信息。当周边的节点收到这个信息后，将新区块数据记录到本地的电脑中，以确保本地的区块链数据为最新的数据。
安全性证明
- 伪造最近一笔交易，不可能，每一笔交易都追溯到之前的交易
- 那么伪造之前所有的交易，如果修改了历史的某个交易，那么它的hash就会变化，而接下来的区块也会随之改变，一直影响后面
双重支付风险与防控机制
背景
背景：交易的顺序不可控，在全网广播的过程中，交易到达节点的顺序无法控制。
比如A->B 5.0BTC，A又发起A->A 5.0BTC 。一部分节点收到A->B，拒绝后收到的A->A，一部分节点收到A->A，拒绝A->B。
那么此时整个网络节点分为 A，B两大派，A派和B派都会组装一个区块，接到整个区块链的最后，比特币系统区块链就分叉了，那么以哪条为准呢？
规则：以最长的链为准
如果含有A->A的区块链比较长的话，A->B就被放弃了。比如：A->B5.0BTC，被认为无效交易。结果B寄出了物品，而却没有收到钱。称为“双花”风险。
为了解决这个问题，比特币系统就要想出一种办法，让Alice不能轻易的制造出更长的链条。
解决
让所有的节点计算一道很难的谜题，只有找到答案的节点才有权组装新的区块，并发起一次记账动作。
标准：就是让新区块的Hash值小于一个目标值
每个节点在组包时，根据上一个block的hash值，交易清单，Nonce变量得出。而Nonce在不断变化，Hash值也随之改变
注意：需要控制谜题的难度，因为不断有新的节点加入到比特币网络中，这样就可能在段时间内算出满足的Hash值。于是比特币系统需要调整难度。
Proof of Work(PoW)
上面通过计算满足条件的Hash值，来确立哪个节点有记账的权利，叫做工作量证明。
上面Alice如果想实现双重支付，就必须比其他节点算的快。如果A控制了整个系统的51%的节点，制造出更长的链条。
其他
矿工
矿工的工作就是用来计算出满足条件，并争取组装区块及发起全网记账。每次解出的节点就会被奖励一定数量的比特币。整个过程就像矿工在挖矿一样。
当挖出一个block，系统奖励矿工比特币，这笔账单没有inputs，只有outputs记录了矿工的公钥地址，到时候矿工通过私钥就可以取出来用。
比特币的总量
2100W定值。挖矿奖励的金额是递减的，每四年减半一次。
