分享大事记 | 回归需求谈价值，比特币的诞生与起源

首先跟大家分享一下我总结的关于区块链的几句话：因为贪婪所以信任； 存储数据黄金的结构； 分布式架构的未来潜力。

我认为其中最重要的是：因为贪婪而信任。 正是因为贪婪，将人类的欲望与区块链共识联系起来才如此具有吸引力。

接下来，我们就站在巨人的肩膀上，看一看这个过程。

1个

一步步发明比特币

1. 信任是如何建立的？

在回答这个问题之前，我们首先要了解区块链的特点：去中心化清算、分布式记账、离散支付。 然后我们看看建立信任。

1.1 第一个用户需求：摆脱现金交易的不便

人类社会交换资源。 起初用贝壳来衡量物品的价值，后来又用金、银、铜、铁来衡量。 ，仍然使用纸币进行交易。 但是随着社会的进步，人们觉得纸币不方便，想要想办法摆脱现金交易的不便，于是第一个需求就产生了。

那么我们是如何摆脱现金交易的呢？ 接下来，我将分享一些金融系统的内容，帮助大家更好地理解协议、规则等概念。

我们把所有的转账记录记录在整个公共账本里，每个月或者一段时间做一次结算，计算大家的余额。 这个系统存在两个问题：第一是身份验证； 二是负债累累跑路。

现代金融系统协议针对这两个问题提出了解决方案：

首先是身份验证。 每个人都知道支票需要签名和认证。 在网络世界中，有电子签名这种东西，就是你可以用你的私钥在本地添加内容，比如字符串。 一个函数后，生成一串字符串，称为电子签名。 ，然后使用公钥连同刚刚生成的内容和电子签名在网络上进行身份验证。

二是运行问题。 这个问题比较容易解决。 首先，您需要将钱存入账户，只有当您有余额时，您才能进行交易。

1.2 账本放在哪里？ 怎么说呢？

摆脱现金后，第二个需求来了：账本在哪里？ 怎么说呢？ 因为中心化系统存在很多痛点：

一是效率低下，具体表现在跨境转账的时延和成本高。

二是胖银行金融体系的弊端。 所谓肥银行，就是中央控制货币，加杠杆，制造金融泡沫，诱发金融危机。

第三，私有财产神圣不可侵犯。 这是几个世界精英与平民、剥削者与被剥削者博弈的风暴中心，也是中本聪一直在追问的问题。

最直接的解决方案是：不采用中心化组织，将所有交易记录存储在每个人本地，也就是说每个人都有一个大账本。 这样，问题就变成了：我们如何实现分布式记账？

分裂和攻击并传播信息。 我要发起一笔交易，先把这笔交易加入账本，然后广播到全网，告诉大家我今天转100块给张三，让大家知道，大家同意这笔交易，存到在自己的本地分类帐中。 互联网架构发展的非常成熟，互联互通的问题解决了，但同时也出现了新的问题：

首先是同意问题。 为什么每个人都应该同意我的广播数据？

二是同步问题。 世界上有这么多节点，怎么保证所有账本同步呢？

三是信任问题。 添加交易的时候，别人怎么相信我这个交易不是乱加的？

说到信任，就不得不提到拜占庭将军问题。

大概是这样一个场景：我们假设有九位将军要攻城，然后设定一个条件，九位将军必须一起攻城才能成功。 只要他们中的任何一个不攻城，进攻的将领就会全军覆没。 那么当他们不知道其他将领的决定时，就会面临一个问题：我攻还是不攻？ 解决的办法是建立一个渠道，比如派遣使者，让每个将军都知道其他八位将军的决定是什么，然后少数服从多数，共同决定进攻还是撤退。

那么问题又来了，万一九位将军中有内奸或者奸细怎么办？ 间谍很容易通过这个系统破坏大家的一致性，导致全军覆没。 如何解决频道出现间谍的情况，又如何达成共识？ 是问题的核心。

能不能找到一种可以用通信协议实现的存储结构：

让你放心，天下人守同一个约定，书同一个

欺诈和伪造即使不是不可能，也是极其昂贵的。

1.3 中本聪的解决方案

中本聪的解决方案是：区块链+P2P网络分布式存储。 P2P网络分布式存储已经存在，更关键的问题是如何存储呢？ 它就是区块链。

区块链是区块+链。 简单理解，区块就是一张可以记录内容的白皮书，链就是首尾相接的链表数据结构。 可以想象成一个大账本，就是区块链，存在于每个人的手中。

这里有两个问题，中本聪给出了相应的解决方案：

如何先连接？ 通过哈希函数链接。

你第二信任谁？ 信任工作量最大的链条。

具体来说：

我们使用哈希函数进行连接。 什么是哈希函数？ 一个字符串，输入后生成一个256位的101010，其特点是：

首先，你不会做计算，你找不到FX的显式表达式，也就是说你不知道fx=x²+1。

其次，只要稍微改变输入就可以极大地改变输出。

第一保险：浅谈存储结构——Proof of Work

假设有一个记录Alice付给Bob的Ledger，我们需要做的是计算一个特殊的数字，使得最终输出的哈希值串的前30位为0，只要前30位是0，我们可以把下一个块添加到这个块之后。 也就是说，只有这个特殊数的哈希值的前30位全为0，才能连通。

这样做的好处是它不能被篡改。 篡改任何一个值的结果都需要重新计算所有关键值。 由于这样的结构，无论是改变任何一个字符，还是交换两个块的位置，所有的连接都会被打断。 （具体演示过程请观看视频）

第二保险：激励+最长链确认+概率

我个人认为这是一个非常优雅的算法，因为看似不可思议的事情，恰恰是贪婪这个关键点，激发了“利益”，让所有人都信以为真。 这个“好处”就是挖矿。 挖矿实际上是困难的工作量证明。 矿工要做的包括：接受交易信息，构建区块，广播区块，然后得到新的“币”作为奖励，所以看起来区块就像是一张小彩票。

例如，国王有一个漂亮的女儿。 很多人都想娶国王的女儿，国王也很为难。 他该把女儿嫁给谁？ 他想出了一个办法，让这些人解决一道难题，谁先解决了难题，谁就可以娶国王的女儿。 这里国王就是区块链，国王的女儿就是区块，这些人就是矿工。

注：区块记录交易。 只有国王的女儿出嫁，才能产生新的交易。 这是一个非常关键的节点。 所有矿工共同维护区块链的交易系统，所以必须给予矿工利益。 在中本聪的系统中，每一个创建新区块的人都可以获得比特币作为奖励。 中本聪将奖励设计为每 210,000 个区块减半，因此比特币总数为 2100 万枚。

可能有人会问，区块奖励都挖完了怎么办？ 这是关于交易费用的。 矿工的奖励来源有两个：发现奖励和交易费。 每笔交易都会从中抽取一小部分作为交易手续费。

那么作为用户，我应该信任哪个区块链？ 注意，不要马上相信，假设你现在正在听整个区块链，你必须增加你的维度。 只是不要站在使用区块链的角度，而是觉得我们看到的是一个网络，世界上所有连接我的节点，听到的是这个节点上不断更新的数据。 每次我们听矿工说他找到了特殊的证据后，不要马上相信他。 您必须等到生成几个块。 在比特币系统中，一般在6-7个区块之后，才确认新创建的区块是可信的。 每个人都同意。

假设Alice想要控制整个链条，所有的交易都由她来完成，中间增加了很多步骤来盗取某个账户的钱。 她必须说每笔交易都得由我来建立，那么她就和全世界所有矿工都在竞争，而我作为用户一直等到6个区块才信任这笔交易，除非Alice能跑赢所有矿工并且比所有矿工加起来还快的到达这6个区块，就是所谓最长链的确认，否则她的诡计是不可能实现的。

这就是我们所说的共识攻击问题。 理论上只要有51%的算力就可以搞定。 但是想想比特币可以直接转给别人吗，要等6-7个区块才能确认。 如果这6个block都是你生成的，51%是按1/2的6次方计算的，这是很难做到的，所以这是一个概率问题。

效率降低是获得去中心化共识的绝对成本，技术上没有办法真正解决。

区块容量、区块创建时间间隔

让我们看看一些有趣的问题：

问题一：为什么一个区块不可能出现超支的情况

前面我们提到，金融系统协议中有一个东西叫做不可超限。 为什么区块链不可能出现不超限的情况？ 其实很简单，因为整个大账本包含了世界上的每一笔交易，任何一个地址的余额都可以反推比特币可以直接转给别人吗，而币的产生方式就是挖矿，可以说是创造的硬币凭空而来。 一种方式，每次你找到一个特殊号码并给它一个地址，系统会自动通过代码向你的地址添加硬币。 而且其他人也不可能超支，因为如果地址里没有币，就没有办法转账交易，这就防止了程序中超支的发生。

问题2：每个块有多大？

每个区块记录转账交易，那么这个区块有多大呢？ 扩容可以是1M，也可以是10M，越大意味着一个区块可以承载的传输越多。 但是我们不能让块太大。 区块链的分布式存储数据库会随着时间的推移越来越大，因为区块会不断增加。

中本聪将比特币的一个区块设计为1M，最多可承载的交易量约为2400笔。

问题三：如何判断hash summary前面0的个数？

这个是动态调整的，涉及到两个问题：0的个数和出块的时间间隔。 难度根据全网算力调整。 这也是概率问题。 只有穷举穷举法才能计算出这个值。 0越多，整个网络的算力越强。 通过调整0个数，保证出块速度在10分钟左右。

总结：区块链解决分布式账本对痛点

记得双保险。

第一层：利用链式结构和分布式存储解决大账本篡改问题。

第二层：通过贪婪解决信任，即共识，用最长链来确认+激励矿工，保证不是同一个人一直在创造新的区块，解决了中心化的问题。

2. 如何使用比特币进行交易

区块链系统中有一个名词：UTXO（unspent transaction outputs），可以类比为人民币的面值，一张是五元、十元。 1比特币等于1亿聪，是UTXO的最小单位，也就是说1比特币最多可以分成1亿股。 UTXO有一个特点：它等于一个币种重估金额，一个密码锁。 这个密码锁相当于红包加支付宝密码，保证交易安全。

假设我是一个用户，想购买3.1BTC的商品，而我只有4BTC的UTXO，我需要建一个0.8BTC的UTXO作为找零，剩下的0.1BTC作为交易手续费，然后建一个交易字段，输入我的地址和对方的地址，广播到比特币网络，等待矿工挖矿，等待确认，交易才算完成。 UTXO是通过连续交易产生的，

3. 真正的比特币网络是什么样的？

一个全功能节点包括四个模块：钱包、矿工、完整的区块链和网络路由节点。

网络路由节点非常关键，它是连接所有不同节点的枢纽，相当于世界上的每一个服务器或基站。 上图是比特币网络的示意图。 从图中可以看出，比特币并不是一个完整的P2P系统。 它还在中间有服务器，用于连接各国网络，完成本地网络信息的处理和汇总，在两个大节点中交互以提高整个网络的效率。

4. 比特币区块链交易处理能力