关于比特币的独家介绍性教程，解释了人们为何如此痴迷它！

比特币（bitcoin）诞生于 2008 年的一篇论文。

一位名叫中本聪的人提出了一个革命性的想法：让我们创造一种不受政府或任何其他人控制的货币！这个想法很疯狂：一串数字，背后没有资产，也没有人负责，你就当成钱来支付，怎么会有人接受？

然而，幻想变成了现实。随后几年，在全球无数爱好者的支持下，比特币网络正式投入运营，越来越多的人和资本参与其中。在过去的 2017 年，比特币经历了爆发式增长，从年初的 1000 美元增长到最高 20000 美元。整个世界都震惊了，从政府到普通民众。事实是，比特币已经并将继续改变世界。

新闻媒体往往只关注其火爆的表现，而忽略或不回答一些基本问题。

下面，我试着回答这些问题，希望能帮助你了解比特币。抛开技术细节不谈，很容易解释。

需要注意的是，本文只讨论技术问题，而不是如何投资比特币，更不用说预测价格趋势。事实上，我不知道，如果我知道如何发财，我可能就不会在这里写博客了。

一、非对称加密

首先，要了解比特币，就必须了解非对称加密。

你可能听说过这个词，所谓的非对称加密，其实很简单，就是加密和解密需要两个密钥：公钥和私钥。

公钥是公开的，任何人都可以获取。私钥是保密的，只有所有者才能使用。其他人使用您的公钥加密信息并将其发送给您，您使用您的私钥解密它以获取信息。反过来，你也可以用你的私钥加密信息，别人可以用你的公钥解锁，从而证明信息确实是你发送的，没有被篡改。这称为数字签名（更详细的介绍，请参见“什么是数字签名”）。

现在想象一下，如果公钥加密的不是普通信息，而是加密一笔钱并发送给你呢？

首先，你可以解锁加密包并提取里面的钱，因为私钥在你的手中。其次，没有人可以偷钱，因为他们没有你的私钥。因此，支付可以成功。

这就是比特币（和其他数字货币）的原理：非对称加密保证了支付的可靠性。

由于要支付的钱必须通过私钥提取，所以你是谁并不重要，重要的是谁拥有私钥。如果您拥有私钥，您只能提取支付给您的钱。（其实真实的交易过程略有不同，私钥保证的不是取出支付给你的钱，而是保证只有你才能支付出属于你的钱。详情见下文。）

二、比特币钱包

使用比特币，钱不是支付给个人，而是支付给私钥。这是交易匿名的根本原因，因为没有人知道这些私钥背后的人是谁。

所以，关于比特币交易的第一件事就是你必须拥有自己的公钥和私钥。

你去那些在线比特币交易所开一个账户，他们会让你先生成一个比特币钱包。这个钱包不是用来存储比特币的，而是你的公钥和私钥。该软件将为您生成这两个密钥并将它们放入钱包中。

根据协议，公钥的长度为 512 位。这个长度不容易传播，所以协议还规定要为公钥生成一个 160 位的指纹。所谓指纹，就是一个比较短，易于传播的哈希值。160位是二进制的，用十六进制写，大概是26到35个字符，比如1BvBMSEYstWetqTFn5Au4m4GFg7xJaNVN2。这个字符串称为钱包地址，是唯一的，即每个钱包的地址必须不同。

当你收到别人的钱时，只要告诉对方你的钱包地址，对方就到这个地址付款。由于您是该地址的所有者，您将收到这笔钱。

由于你是否拥有钱包地址是通过私钥来证明的（具体的证明方法后面会介绍），所以你必须保护好私钥。这是极其重要的。如果你的私钥被盗，你的比特币就会丢失，因为其他人可以使用你的身份，转移钱包里的所有钱。

同样，当你支付别人的比特币时，千万不能写错钱包地址，否则你的比特币会被支付给不同的人。

三、交易流程

下面比特币的原理及运作机制，我把整个过程串起来，看看比特币是如何完成一笔交易的。

交易是从一个地址转移到另一个地址的比特币。由于所有比特币交易记录都是公开的，因此可以找出一个地址拥有多少比特币。因此，可以很容易地验证付款人是否有足够的比特币来完成交易。

问题是如何防止他人以你的名义虚假报告交易。例如，有人声明一笔交易：地址 A 向地址 B 支付 10 个比特币。我怎么知道声明是真实的，声明人是地址 A 的所有者？

比特币协议规定，在申报交易时，除交易金额外，转移比特币的一方还必须提供以下数据。

验证交易是否真实需要三个步骤。

第一步是找到最后一笔交易并确认付款人的比特币来源。

第二步，计算付款人公钥的指纹，确认与付款人地址一致，以保证公钥真实。

第三步，使用公钥解锁数字签名，保证私钥的真实性。

经过以上三个步骤，就可以确定交易是真实的了。

四、交易确认和区块链

确认交易真实性后，交易未完成。交易数据必须在建立之前写入数据库，对方才能真正收到钱。

比特币使用一个特殊的数据库，称为区块链（blockchain）。详细介绍请参考“区块链介绍”。本文仅讨论如何将交易写入区块链。

首先，所有交易数据都发送给矿工。矿工负责将这些交易写入区块链。

根据比特币协议，一个区块的最大大小为 1MB，一个交易大约 500 字节，因此一个区块最多可以包含 2000 多个交易。矿工负责将这 2000 多笔交易打包在一起形成一个区块，然后计算这个区块的哈希值。

计算哈希的过程称为挖掘，它需要大量的计算。矿工之间也存在竞争。谁先算出哈希，谁就最先在区块链上添加一个新区块，从而享受这个区块的全部收益，而其他矿工将一无所获。

交易一旦写入区块链，就无法撤销。这里需要建立一个概念：比特币不存储在钱包或其他地方比特币的原理及运作机制，而只存在于区块链上。区块链记录你参与的每一笔交易，你获得了多少比特币，你支付了多少，这样你就可以算出你拥有多少资产。

五、矿工收益

交易的确认离不开矿工。为什么有人想成为矿工？

比特币协议规定，挖出新区块的矿工在开始时（2008 年）将获得 50 个比特币奖励，然后每 4 年减半，目前（2018 年）12.5 个比特币。这也是比特币的供给增加机制，流通中的新比特币就是这样诞生的。

正如你可能看到的，奖励每 4 年减半，所以到 2140 年，矿工将没有任何奖励，比特币的数量也将停止增加。此时，矿工的收入完全取决于交易手续费。

所谓交易手续费，就是矿工可以从每笔交易中收取佣金，具体数额由付款人自愿确定。你可以不付钱，也不给矿工一分钱，但那样的话，你的交易就不会被处理，也无法被写入区块链并被确认。矿工总是优先考虑费用最高的交易。

目前，由于交易数量剧增，手续费上涨，一个区块2000多笔交易的总手续费可以达到3到10个比特币。如果您的费用很低，很可能一周过去了，交易还没有被确认。

一个区块的奖励是12.5比特币，加上手续费，收益相当可观。按照目前的价格，可以达到100万到200万元。想想看，运气好的话，几分钟就能挖出一个区块，拿到这么一大笔钱，难怪人家都争着去挖。

六、块扩展

《区块链导论》说，比特币协议规定，平均10分钟诞生一个区块。块大小只有 1MB，最多只能包含 2000 多个事务。也就是说，比特币网络每 10 分钟最多只能处理 2000 多笔交易。在转换中，处理速度是每秒 3 到 5 个事务。

世界上有那么多比特币交易，但区块链每秒最多只能处理5笔交易，这已经成为制约比特币发展的瓶颈。

长期以来，人们一直呼吁改革比特币协议并提高处理速度。这在 2017 年 8 月曝光，当时区块链分叉了一个名为比特币现金（简称 BCH）的新协议。新货币在其他方面与比特币相同，每个区块从 1MB 增加到 8MB，从而使处理速度提高 8 倍，费用大大降低。该协议是原始区块链的一个分叉，因此当时持有比特币的人相当于一个人收到了相同数量的 BCH。

BCH相当于创造了一种新的货币，有人提出将原始比特币的区块大小增加到2MB，称为SegWit2x。该提案原定于 2017 年 11 月实施，但由于缺乏共识在最后一刻被撤回，仍在讨论中。

七、点对点网络

比特币是一个遍布全球的开放网络。只要有服务器，就可以加入网络，成为节点。每个节点都包含整个区块链（目前超过 100 GB），节点不断地同步信息。

当您付款时，您的节点将告诉另一个节点有关交易的信息，直到它传播到整个网络。矿工从互联网上收集各种新发生的交易，并将它们打包到区块链中。一旦写入成功，矿工所在节点的区块链将成为最新版本，其他节点将复制新添加的区块，以确保全网区块链一致。

最后，你的节点也拿到了最新的区块链，这样你就知道你之前的交易已经写在里面了，交易确认成功。

八、还有一个问题

通过写到这里，我已经介绍了比特币的基本知识，希望你已经了解比特币是什么。但是还有一个基本的问题我没有回答：比特币的本质是什么？

毕竟，比特币只是区块链中的一个记录，是凭空产生的。为什么可以当钱？比如一个矿工奖励12.5个比特币，这实际上是区块链中的一条记录：“xxx地址得到12.5个比特币”。正是这一行记录导致矿工赚了一大笔钱。如果区块链突然加了一条记录，你的地址收到了 1000 个比特币，那你就真的有 1000 个比特币了。这是什么？

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这篇文章够长了，这个问题我再留一次。欢迎收看本系列的最后一篇文章《数字货币的本质》。