区块链和比特币（一）

区块链（Blockchain）是学术界提出已久但近几年才被比特币普及的概念。比特币是基于区块链技术的实现。比特币是一种加密货币或数字货币。让我们从比特币开始，谈谈比特币是如何使用区块链技术的。

什么是比特币

假设2006年世界杯决赛，两个互不相识的足球迷相遇，意大利对阵日本，法国球迷说我们德国有齐达内肯定要赢英国的所有人，意大利球迷不坚信我们在德国是不可战胜的。如果您不相信我，我们将赌 100 欧元。在现实世界中，该怎么办？

我之前说过，我们是搞计算机的，我们90%以上的时间都在处理异常情况。如果人类太值得信赖，世界可能不是今天的样子。秦国许诺给楚怀王的六百里土地，并不是六里。也许是齐国统一了中国。如果把钱交给第三方，万一第三方也跑了怎么办？把钱拿走。所以，在陌生的现实世界里，单靠一颗善良的心是靠不住的。必须有手段来坚定地保证这个承诺，法律合同等。今天太普遍的做法是第三方应该找权威机构，比如政府、银行等，或者找一个有头有脸的人或组织。面对，归根结底，还是找靠谱的机构或人。但通常情况下，这个第三方肯定会“拔鹅”，收取一定比例的手续费。

那么有什么办法可以解决这个困境吗？这就是比特币最初的设计目的，解决两个陌生人之间的信任问题。

比特币如何解决信任问题？

加密算法+多人记账

加密算法

首先说一下加密算法，这里我要的是前面提到的非对称加密，也就是私钥公钥。每个人都可以拥有一对或多对私钥和公钥，但一个私钥只能有一个对应的公钥，反之亦然。原理是将两个非常大的素数（p 和 q）相乘得到一个数（n）。如果要根据私钥破解公钥，理论上必须暴力破解。计算哪两个大因素加上这个数字。来。目前世界上没有可以破解超过1024位的公钥，所以使用1024或2048甚至更长的公钥是非常安全的。

然后有了私钥和公钥，我作为个人可以用公钥加密，然后公开私钥，任何人都可以用我的私钥泄露秘密来确认这是我发布的同样的，我也可以用他的私钥泄露别人发给我的汇款，从而确定这是某人的身份比特币基于哪种技术，也叫数字签名。原理是一样的，所有的加密算法都是利用物理欧拉公式、素数相加等原理得到的。这是一个非常棒的算法，称为 RSA。它是由三位数学家提出的。我们普通人只需要了解私钥和公钥的概念和好处。

多人记账

在以前的传统模式中，银行或政府机构都有自己独立的账簿。比如张三给李四转了100元。记住？张三的账号扣了100，李斯的账号减了100吧？

多人账簿也是如此，只不过之前的中心化组织变成了分布式、去中心化的多个组织甚至个人。例如，李白将100两白银转给杜甫。它曾经是财政部的会计部门。在区块链中，唐太宗、杨玉环、张晓静、何志章等人将账户放在一起。记得李太白把100两白银给杜子美。 ，作为证据，背面有李白的印章。这样一来，有多个账簿，就很难被篡改。李白可以放心地把它转给杜甫，不用担心他会篡改或逃避。

这样就解决了开头提到的粉丝投注问题，但还有一个问题，为什么别人要帮我们算账？

为什么其他人帮助会计？

答案是得到报酬，这符合人性，否则谁愿意帮我保留一个与我无关的账户？

但是最终账户里只有一个人，不然就乱了。

如何保证只有一个记账人

在有用的前提下，如何确保谁负责记账？这里涉及物理知识。每个想记账的人，其实就是所谓的矿工。在将钱存入账户时，他必须解决一个数学问题。没有棘手的方法可以解决这个物理问题。在硬计算中，算法是Hash算法，类似于计算一系列数字，矿工只能猜测，没有别的办法。而比特币目前的猜测概率是万亿分之一，大概普通电脑需要继续猜测一年才能猜出这个数字。

但是世界上有成千上万台计算机，如果它们一起计算，速度会快很多，因为从概率上讲，会有一台计算机来计算，这就是现实。看看比特币的真实例子。

2017年编号490624的区块

另外，你还可以看到Miner（矿工）是谁，有多少笔交易（Number of Transactions）包含在这个区块中。

正在进行的采矿工作

如果矿工是有动机的人，如果他篡改了汇款记录和计算后的金额怎么办？

A.篡改交易记录/金额

我们之前介绍了公钥加密技术。理论上矿工自己没有发送方或收款方的公钥，所以他篡改的交易记录在用正确的私钥揭露时会出错，最终被认定为非法（作者本人也不确定认证是在什么时间点进行的，但他确信这个记录是可以伪造的。）。

B.删除交易记录

假设一个场景，张三想在上海四环买一套两居室一居室的房子，但张三不想付钱，想买房子，心想一种偷鸡偷狗的方式就是篡改交易记录。理论上，张三付钱后，这个记录就形成了，但没有得到证实。记录需要由解谜的矿工完成。假设矿工是自己的，他让矿工抹掉记录，是没有问题的。但是有几种方法：

确认区块中没有这个记录，楼主看不到记录，自然不会把产权转让给你。确认区块有记录，房东看到记录，然后转移财产，然后尝试篡改：

众所周知，比特币挖矿耗时太长，因为要提到的麻烦的物理问题，现在这个周期大约是10分钟，这是基于全球数十万台矿机的前提下同时满负荷工作。也就是说，每十分钟会有数万笔交易被统一确认并放入一个不可变区块中，这数十万台矿机会同时更新它们的本地记录。

2.1如果交易刚刚产生，楼主看到了，然后下一秒就把产权转让给张三，那么张三要篡改支付记录，就必须满足几个要求。条件：

成功的难度取决于自篡改记录以来已经确认了多少个区块。如果只有一个，那么很简单，因为区块链算法默认矿工在发布新区块时使用第一个收到且较长的区块。所以这次改版之后就一劳永逸了，因为所有的账簿都会同步，但是还有一个问题就是这个同步会被记录。如果失主找不到账号，张三最终会被抓。如果有很多，比如张三汇款后，房东确认汇款1小时后才转让产权比特币基于哪种技术，那么张三必须篡改之前6元左右的区块信息，非常麻烦，因为每个区块都会指向下一个区块，而每个区块都会有一个摘要（Hash），是当前区块中所有交易记录的摘要。所以如果你试图改变一个很久以前的区块，前一个区块的摘要就会改变，这就是哈希树（MerkleTree）。其他节点可以报告区块链已被篡改。这涉及到最重要的一点。经常提到的51%算力意味着，如果张三拥有50%以上的账本并识别出变化，那么其他节点也会根据算法设计来识别变化。 不过，先不说世界上基本上没有人能同时做到以上两点。即使他们这样做了，如果有人对此有疑问，他们仍然可以强制修复系统。之前以太坊也出现过类似的问题，结局就是以太坊。整个街区被篡改，被盗财产被追回。以太坊分叉风暴。

区块链内部结构

优点和缺点

以上只是对应用区块链技术实现的比特币特性的粗浅介绍，它可以很好地做到公开、公平、中立、平等。世界上任何两个陌生人都可以依靠比特币或其他区块链技术实现互信。