2018-05-13 比特币原理

1.数字签名

数字签名与交易记录一一对应，记录修改与数字签名变更，在对应的基础上，还需要真实性

使用非对称加密对sha-256的计算结果进行加密，保证交易的真实性（私钥/公钥）

2.去中心化点对点

确认付款人有足够的钱支付，所以电子交易很重要的一点：每笔交易都必须根据之前的交易，而不是余额

当金额不足时，支付方必须添加交易记录，保证金额>=支付金额

当金额>待支付金额时，系统会将余额以支付方式支付给付款人

3. 转账记录的保存和维护

Q1：如何同步交易记录？

A：比特币终端登录时，向附近的节点请求自己没有的区块，逐一检查交易和区块的合法性，确认合法后才加入自己的区块链合法的。

Q2：如何防止交易记录被篡改？

A：每个区块都包含前一个区块的sha-256信息，所以区块中的任何记录都无法修改。当交易被篡改时，区块链就会被破坏，而这条区块链并不是最长的区块链

篡改者能否继续添加区块比特币挖矿靠运气吗，保证被篡改的区块链最长？

Q3：如何防止同一份收入被重复使用

A: 1) 矿工会检查每个放入新区块的交易记录中的输入值是否已经在前一个区块包含的交易记录中使用过； 2）如果同时有两条交易记录，矿工只会承认其中一条交易记录有效，只加入新区块

区块链技术解决了这三个问题，数字货币网络只认可和维护一条区块链

只有当一个新的区块被添加时，区块中的交易才能被确认

新区块由比特币网络上的“矿工”节点生成

矿工接收每一条发送到网络的比特币交易记录，并一一检查交易记录的合法性

新区块成功产生后，发送给网络上的各个节点，并添加到区块链的末尾

采用巧妙的方法限制单位时间内新区块的生成数量

简洁的方法：在将生成的块发布到网络之前成功完成一项额外的工作

额外工作：对于这个额外工作，一般整个比特币网络中只有一个矿工可以在10分钟左右的时间内成功完成

这项额外的工作分两步完成：

1. 将新建区块包含的内容（前一个区块的SHA-256函数值+新区块的基本信息+新区块包含的所有交易记录）组合成一个字符串

2.找一个随机数

在这个字符串的末尾加上这个随机数，组成一个新的字符串

SHA-256(new string) = 一个256位二进制数，如果256位二进制数的前72位全为0，则额外工作顺利完成

这个额外的工作非常困难：

新字符串=前一个区块的SHA-256函数值+本区块的基本信息+本区块包含的所有交易记录+随机数

SHA-256（新字符串）=（前72位全为0）256位二进制数

网络上的节点接收、验证和添加新块

网络上所有收到这个新区块的节点都做同样的事情：检查这个区块，如果符合要求，就把它添加到自己区块链的末尾

挖矿：寻找符合要求的随机数

找到这个随机数完全靠运气，但是矿工的算力越强，sha-256函数的计算速度越快，运气就越好

挖矿是关于计算速度的：

1、个人电脑原始使用：每秒约60万次sha-256函数运算

2.使用GPU提高计算速度

3、专用矿机每秒可进行约10万亿次sha-256函数运算

对矿工的激励：

1.比特币奖励：12.5BTC（2017年）

2、交易手续费收入：区块内所有交易的交易手续费，平均余额约2 BTC（2017年）

平均每个区块约14.5个BTC，约合26万美元，或170万人民币

问题一：多个新区块同时产生（区块中的交易记录会不同）哪个区块会被加入区块链？

多个区块会同时加载到上一条区块链上，等待下一个新区块的出现比特币挖矿靠运气吗，以哪个冲突区块为基础，则保留冲突区块，删除其他区块

由于多个冲突区块中保存的交易不相同，部分交易会被重新判定为未确认交易，等待加入新的交易区块。当多个新区块（1-2个小交易，3-6个对于大交易）添加在交易记录所在的区块之后，可以安全地认为交易已经被网络确认

问：比特币是如何发行的？

A：新的比特币进入比特币网络作为流通奖励给矿工

奖金制度：

每产生210,000个区块，奖励金额减半； 例如：0-210,000：50 BTC/区块； 210-420,000：25 BTC/块

从第 693 个区块开始，矿工的奖励为 0，即不会有新的比特币流入比特币网络。 届时，总共将有2100万个比特币流入比特币网络，矿工的收入将完全来自每笔比特币转账交易的交易手续费，交易手续费只是账户间转账的比特币，而不是新铸造的比特币。也就是说，比特币网络上的比特币总数永远不会超过2100万枚

问：比特币存在于何处？

A：比特币一般存放在比特币客户端软件的数据文件中。 如果你丢失了数据文件，你将永远失去里面的比特币。

Q：比特币转账和支付宝转账的区别

答：比特币不是由银行或金融机构发行的。 使用比特币，不需要绑定银行卡，不需要任何身份证明，不需要短信确认。 只要能上网并安装比特币客户端软件，就可以转账或收款。所有转账均不受任何机构监管和管理，如有转账错误，无追偿余地

Q：比特币转账手续费是多少？

A：比特币客户端会给出一个推荐值或最低值，由付款人自行决定

比特币使用的主要技术和特性：

1.使用SHA-256算法和非对称加密创建数字签名

2.使用区块链中的区块来存储比特币交易记录

3.设置额外的工作来控制单位时间内产生的区块数量，同时保护比特币网络

4. 以固定数量的比特币和区块中的所有交易手续费奖励成功出块的矿工，鼓励更多的矿工加入比特币网络，促进比特币网络的健康成长

5. 比特币转账不依赖银行或其他金融机构

6、比特币网络中的比特币总量不会超过2100万枚比特币