比特幣是什么？

比特幣是為解決信任問題而開發的金融交易系統。它開發軟件的方式是通過算法來確保信任。

信任問題是什么？

在正常的數字交易中，存在著一個叫做“雙重消費”的問題。數字貨幣可以不止一次地消費，這是一個雙重消費的問題。因此，在某種意義上，我們必須保持對它們的信任。在我們的交易中給予外部信任，本質上是有問題的，因為他們控制著我們的交易。為了消除對第三方的這種控制，需要發展一種系統，以確保數字交易的信任，而不需要第三方的參與。比特幣也有同樣的功能。

比特幣如何確保信任？

比特幣是區塊鏈技術的開端。比特幣是一種電子貨幣，它是一串數字簽名。每個所有者通過對之前交易的哈希值和下一個所有者的公鑰進行數字簽名，并將其添加到代幣的末尾，從而將代幣轉移給另一個人。收到代幣的人可以驗證簽名來認領代幣的所有權。

比特幣——數字簽名鏈

不僅是數字簽名，還有另一種機制叫做時間戳服務器。有一個時間戳服務器，它對每個哈希值和時間戳進行概化，并將所有時間戳存儲在一個鏈中。這就像在報紙上刊登每一筆交易一樣。但其一旦發布，就無法更改。

工作量證明：

我們已經理解，我們需要一個時間戳服務器來公開交易記錄，這樣就不會有人可以對它們進行篡改。但如果它是一個集中式服務器，數據仍然有被篡改的可能。這就是為什么需要一個分散式服務器網絡來存儲和驗證每個交易。工作量證明是用于驗證交易哈希值的計算能力。這些木塊只有在經過工作量證明后才能加到鏈條上。節點越老實，修改鏈的硬度就越大。

過程：

1. 新交易將廣播到所有節點。

2. 每個節點將新交易收集到一個塊中。

3. 每個節點都要為其塊找到一個困難的工作量證明。

4. 當一個節點發現一個工作量證明時，它將該塊廣播給所有節點。

5. 只有當其中的所有交易都是有效的且尚未使用時，節點才接受該塊。

6. 節點通過創建鏈中的下一個塊來表示它們對塊的接受程度，使用接受塊的哈希值作為前一個哈希值

節點總是認為最長的鏈是正確的，并將繼續擴展它。

如何生成比特幣以及如何激勵節點？

按照慣例，第一個積木的創造者擁有第一枚代幣。從那時起，所有共享計算能力的節點都得到了激勵。共享計算能力被稱為挖掘代幣的能力。從那時起，將不會有新的代幣產生。只有區塊鏈中的記錄才是交易的記錄。

如果鏈不斷增長，如何管理磁盤空間？

在這里，交易使用哈希樹（Merkle樹）存儲。在塊的哈希值中，只包含根哈希值。正因為如此，老木塊可以通過砍下樹枝來移除。

比特幣交易的哈希樹

簡化了支付驗證

可以在不運行整個網絡節點的情況下驗證付款。獲取最長鏈的塊標頭副本，并在其上驗證交易，而不是運行對所有網絡節點的驗證。這種驗證是可靠的，只要誠實的節點擁有網絡中最長的鏈。即使有人計劃攻擊，挖掘對攻擊者來說也會更有利可圖，而不是將他們的計算能力用于攻擊。這次攻擊代價高昂，幾乎是不可能的。

隱私

在傳統的交易模型中，所有的交易歷史記錄都保存在一個中央數據庫中，使用一個可信的第三方可以訪問發送方和接收方的詳細信息。在比特幣系統中，數據是公開的，但隱私化是可以實現的。由于每個用戶都有一個公鑰和一個私鑰，交易使用匿名私鑰來維護記錄。這使得在區塊鏈上觀察交易的人知道正在發生一些交易，但是他們仍然不知道誰在發送錢，誰在接收錢。

比特幣中的隱私模型

結論

使用比特幣作為交易系統的主要好處是信任和安全。比特幣建立信任，因為它的交易歷史將由多個獨立節點記錄，任何一方都無法輕易修改。它更安全，因為它的實現使得攻擊者很難操作區塊鏈中呈現的數據。因此，比特幣催生了一種名為區塊鏈的新技術，在此基礎上開發了許多其他應用程序，而信任和安全是這些應用程序的主要因素。