区块链简介 - 关于比特币的问题

说起比特币，相信大家都不陌生。毕竟，从来没有一种电子货币像今天的比特币那样广为人知，以至于它变成了像黄金股这样可以用来“炒作”的金融产品。比特币就像网络上的一个传说，我们可能听说过它有很多很多神奇的属性，而像我之前对这些一无所知的小问号，每次想到比特币，我都有很多朋友.

本文旨在尝试从各种技术的效果（功能）层面进行连接，即不讨论比特币所依赖的技术的具体实现方式，而只是说明可以实现什么样的效果（功能）这项技术必须澄清比特币中的一些概念，而不是当前的区块链。 01 基础知识 这里给出的例子只是为了说明功能，与比特币的具体实现无关

散列函数

大家最熟悉的hash函数应该是MD5了，太常用了，我们知道网站数据库中的各种账号密码往往都是用MD5加密的，所以我们选择MD5来说明hash函数的作用。简单来说，哈希函数就是将任何电子数据不可逆地（仅是蛮力）转换成一串固定长度的数字。例如，字符串“admin”在 MD5 散列后得到“21232F297A57A5A743894A0E4A801FC3”，这是一个十六进制数。您也可以将其视为字符串。此外，哈希函数还有一个特点，就是即使原始数据稍有变化，输出的个数也会有很大的不同。比如我把上面的字符串改成“Admin”，生成的数字就变成了“E3AFED0047B08059D0FADA10F400C1E5”，注意这个特性不会因为输入数据的长度而改变。因此，哈希函数常用于验证文件或数据传输后的完整性。

非对称加密

非对称加密算法有很多种，最经典的就是RSA，它的典型作用是克服传统的对称加密，因为加密和解密都是用同一个密钥进行的。在通信环境中无法保证密钥（这个东西是用什么加密的？）的安全传输的缺点。在非对称加密系统中，公钥可以自由分发，任何人都可以使用公钥进行加密，但只有私钥才能解密公钥加密的信息。等价的就是只有用私钥加密的信息才能用公钥解密。这是非对称加密的另一种应用，即数字签名。在私钥不泄露的情况下，用它来加密信息就像给了信息只要签名，就可以证明信息一定来自私钥的持有者（每个人都有公钥，拿出来并解密，成功则表示有效）。

02比特币与区块链的关系

比特币是中本聪为了随时实现像现金或黄金一样的直接交易（P2P），并且由于数字信息比特币使用的区块链属于，可以避免一笔钱被花费n次（双花）问题的一种数字货币可以完美复制。为了实现比特币，中本聪创造了一个特定的机制，这个特定的机制被人抽象成一个框架（中本聪没有明确提出这个词）（因为目前的区块链和比特币在具体实现上还是有区别的），这被称为区块链技术。显然，这项技术不仅可以用来实现比特币，还可以用来实现很多其他的应用，所以才会如此受欢迎。总之，比特币是区块链的一种应用，区块链是在比特币诞生之后提出的。

03 为什么叫区块链？

我们只是以比特币中的区块链为例。为了避免双花问题，必须记录所有交易，账户必须真实可靠。比特币在实现这种记账机制时，每隔 10 分钟左右将这段时间内发生的交易信息打包成一个“区块”（与这段时间内发生的交易数量无关），为了保证真实性, 这个块的头部附加了一个块的哈希值和一个工作量证明的数据（也就是下图中的nonce，什么是工作量证明下面会讲），如此连续，每两个区块 区块通过哈希值连接起来形成一条链，所以称为区块链。如果你想修改链上的某笔交易（做一个假账户），你必须在后续的区块中重做所有的工作量证明，这样这个假账户才能被全网信任。

04 比特币是一种什么样的存在？ （比特币是文件吗？）

不记得多久以前看到一个新闻，一个书呆子无意中在他的旧电脑里发现了几个比特币，于是他一夜暴富，开始了自己的生活。顶峰。 . 这个消息让我觉得比特币是某种文件。你不能通过复制和粘贴获得一堆吗？事实上，情况并非如此。宅男发现的不是比特币本身，而是比特币钱包。所谓比特币钱包，本质上是一对非对称密钥。用户通过私钥签署每笔交易，而比特币网络通过公钥验证交易的真实性。所以，当他找到私钥的时候，其实是获得了继续用这些比特币进行交易的权利，也就是他找出了几个比特币。

05 所谓的挖矿究竟是做什么的？为什么需要这么多显卡、这么耗电？

所谓挖矿，其实就是为了维护整个比特币网络，防止出现双花问题而记账。那么为什么可以开采比特币呢？比特币的机制 为了鼓励大家参与网络的维护，提出了一种激励机制，即每成功封装一个区块，就可以获得新生成的比特币作为对维护者（矿工）的奖励那么自然每个人都想成为能封装块的人，那么如何确定谁来封装块呢？比特币采用了所谓的工作量证明机制（PoW），它提出了一个条件，即只有首先满足条件的矿工才能封装区块。那么有哪些条件呢？比如要找一串数据，这串数据的hash值有一定的特点，比如和前一个block的hash的前n位相同（只有和hash有关前一个块的是否可以起到防止篡改的作用））。熟悉hash函数的童鞋们马上就会意识到，这需要大量的计算，当然不一定，也许你运气好，随便一个hash就足够满足条件了？ （我感觉你在想桃子）因此，矿工为了追求稳定性和速度，使用大量的计算设备（显卡）来寻找满足条件的数据，以便封装区块并获得奖励。这也导致大量的电力消耗。随着越来越多的矿工加入竞争，网络的算力不断提升，满足条件变得越来越容易。但是，为了保证区块仅在 10 分钟左右被封存一次，比特币网络会增加满足条件的难度（获取新币越来越难，造假账户越来越难）。

06 只要我挖，就可以获得比特币吗？

看完上面的介绍，答案显然不一定。如果只是随便找一台单片机挖矿，先找到合格的工作量证明数据的可能性太小，无法与矿场竞争，很难获得区块奖励。

07 为什么比特币不会通胀？

中本聪在创建第一个比特币区块时获得了 50 个比特币的奖励。比特币机制规定，每210,000个区块，创建新区块的奖励将减少一半，而中本聪也将比特币总数限制为2100万，因此可以计算出所有比特币预计在2140年发行. 比特币的机制越来越少，使得它与发行硬币不同，发行硬币一般不会通货膨胀。

08 为什么勒索软件使用比特币作为交换手段？

我们都听说无法通过比特币收款地址追踪收款人，但我们也听说比特币账户的流量信息是公开透明的，这听起来有点矛盾。那么黑客究竟是如何利用比特币实现匿名的呢？这涉及到两个方面。

1.比特币本身的机制

比特币网络是一个去中心化的网络，每个节点都是平等的，他们共同维护着整个比特币账本。这些节点分散在世界各地，没有一个单一的权限可以控制所有的节点；其次，虽然比特币流向信息是透明的，但只是在钱包层面公开比特币使用的区块链属于，而比特币账户只是一对非对称加密的密钥，不包含任何个人信息，用户可以随时生成新的钱包。在比特币创建论文中，中本聪建议为每笔交易使用一个新钱包，以避免特定钱包与个人相关联；而普通比特币的coin节点不会存储哪个ip先发起交易。

但是比特币的交易流程是没有加密的，也就是说，当黑客想要从与勒索软件关联的账户中转账时，转账的流程可能仍然被他使用。被网络的防火墙拦截；而如果某个权威机构在大范围的网络中安装了异常节点，该节点会记录交易与发起者ip的对应关系，以找出哪些节点总是最先收到交易请求，那么匿名性也被削弱了。因此，黑客还需要借助其他辅助的匿名手段。

2.黑客使用的其他匿名方法

从上面的介绍可以看出，黑客隐藏ip还是需要其他手段的协助，而这个时候应该是著名的Tor网络已经出现了。至于为什么 Tor 可以隐藏 IP，已经超出了本文的范围。

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