比特币&区块链&自由

比特币的发展史

比特币是什么

为什么一个凭空设计出来的加密货币如此受追捧？比特币到底是个啥，居然有人把它当钱用，开玩笑呢吧！不会是传销吧！为什么微软、IBM等巨头纷纷进入？

其实比特币是一个试验品，但一个试验品能发展到今天价值上百亿美金，说明它是有价值的。不管以后比特币这个试验品能不能成功，它带来的创新都值得我们学习。这个试验品正在改变世界。

比特币的特性

比特币是一个点对点的电子现金系统。它是电子现金，现金是什么？就是我给你100现金，好，现金是你的了。这跟电子支付有什么区别呢？很容易想到，电子支付需要经过第三方，支付宝或者银行。我给你转100，其实是我给支付宝发消息，支付宝在我账户上减100，在你的账户上加100。比特币更像现金，中间没有第三方。比特币整个网络一个唯一的账本，它存在于每一个人的客户端。它是一个多副本、公开的账本。它是把支付宝那种中心账本，给去中心化了。也就是说，本来由支付宝或者银行来做的事情，变成了由一个大家维护的网络来做。

匿名性 很容易被犯罪分子利用。有个网站叫丝绸之路，上面买军火、毒品、各种违禁品，都是用比特币支付。其实 很多新兴的技术，通常都是犯罪分子先积极采用。比如汽车，汽车出现之后，最开始真正利用汽车的是银行劫匪……那时候警察还在骑马，根本追不上。所以我们不能因为犯罪分子率先大量使用就得禁止汽车，比特币也是同样的。

总量2100万个 比特币网络开始运行是在09年，每隔查不到10分钟就会有50个新的BTC出现，每隔4年产量减半。12年12月第一次产量减半，每10分钟25个，到了16年7月第二次减半。每十分钟12.5个。以此类推，到2140年左右就会达到上限2100万。比特币的增发速度是已知的，跟政府的法币不一样，法币的增发权在政府手里，每个政府都有增发的欲望，说发多少就可以发多少。 可能人质疑说，比特币的数量不足以让经济运行吧，这一点大可放心，每个比特币可以被分割成小数点后8位。

作者中本聪

比特币既然这么牛逼，那么它的作者是谁呢？作者有个日本名，叫中本聪。但至今也没人见过他，没人知道他是谁。很多媒体都时不时爆出说我找到中本聪了，最后都站不住脚。中本聪比一般的黑客高明很多， FBI那些机构也都没有找到他。

中本聪不只是个黑客、而且对经济学、特别是密码学都很有研究。他写了一篇论文《Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System》，然后做了个客户端，发展到现在变成了一个产业，也正在改变很多行业。据说他有一百多万个，但直到现在，一个都没卖，说明他不是为了赚钱，而是为了改变世界。 比特币不管是从技术上、还是经济上、工程上都是一个非常杰出的作品，有人怀疑它背后不是一个人，而是一个团队，也是有道理的。

比特币如何交易

比特币这种电子货币其实也叫 crypto currency ，就是密码货币，因为它是基于密码学的一个项目。它使用数字签名来授权每笔交易。比特币钱包间的转账是通过交易（Transaction）实现的。交易数据是由转出钱包『私钥』的所有者生成，也就是说有了『私钥』就可以花费该钱包的比特币余额。 将“转出签名”和“转出公钥”添加到原始交易数据中，生成了正式的交易数据，这样它就可以被广播到比特币网络进行转账了。交易数据被广播到比特币网络后，节点会对这个交易数据进行检验，其中就包括对签名的校验。如果校验正确，那么这笔余额就成功地从“转出钱包”转移到“转入钱包”了。

公钥、私钥、钱包地址

私钥是一个32字节（256位）的随机数。私钥经过椭圆曲线加密签名算法（ECDSA） 生成一个公钥，公钥有65个字节。下图是用公钥生成钱包地址的过程。



比特币世界中最最重要的就是私钥，有了私钥就可以花对应地址上的比特币。有了私钥，你就完全拥有了这些比特币。

区块链

区块链其实是一个link list，但是它不是用内存中的指针把节点连起来。而是用每个节点的hash值 把节点串起来。一个节点也叫一个区块，每个区块打包了当前十分钟内所有的交易记录。这些交易记录用一个merkle tree组织了起来。

Merkle Tree

把所有交易记录作为叶子节点，每两个叶子节点的hash 值加起来，再做一次hash，作为它们的父节点，两个父节点的hash加起来，再做hash，然后一层一层 直到跟节点。 为什么用merkle tree。因为要检查一个值是否在这个区块中，很容易，只需要从树中抽取出一个分支就可以。

POW

所有矿工都可以打包当前十分钟内的交易， 那么问题来了，账本只有一个，到底哪个矿工可以在账本上记账呢？比特币用到了一个工作量证明(Proof Of Work，简称POW)协议，简单理解就是一份证明，用来确认你做过一定量的工作。

生成Coinbase交易，并与其他所有准备打包进区块的交易组成交易列表，通过Merkle Tree算法生成Merkle Root Hash

把Merkle Root Hash及其他相关字段组装成区块头，将区块头的80字节数据（Block Header）作为工作量证明的输入

不停的变更区块头中的随机数即nonce的数值，并对每次变更后的的区块头做双重SHA256运算，将结果值与当前网络的目标值做对比，如果小于目标值，则解题成功，工作量证明完成。

区块头

难度值（difficulty）

难度值调整公式

新难度值 = 旧难度值 * ( 过去2016个区块花费时长 / 20160 分钟 )

目标值（Target）的计算公式

目标值 = 最大目标值 / 难度值
其中最大目标值为一个恒定值：                  0x00000000FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF

挖矿、矿工、矿机、矿池

挖矿： 就是争夺记账权、执行工作量证明的过程，为什么叫挖矿，因为找到合适的随机数的概率很小，跟挖金子一样。

矿工： 我为比特币网络提供算力，我就是一个矿工。

矿机：为比特币网络提供算力点机器。早先普通计算机就可以挖矿，后来出现GPU挖矿，再后来有人研制出专门的ASIC矿机，算力一个比一个猛，也相当耗电。

矿池：算力越来越大，单兵作战已经挖不到比特币，于是大家开始组队挖矿。把算力集中起来，挖到比特币大家平分。

区块链价值

拜占庭将军问题

有一支拜占庭大军包围了一个城市，这支军队有很多个小部队组成，每个小部队有个将军。将军之间只能靠信使通信，只有达成一个一致的作战计划才能保证，作战成功。将军之中有叛徒，问什么情况下可能达成一个一致的作战计划？

lamport（laTex 的作者） 写了篇论文得到结论: 有超过三分之一的叛徒，就不可能达成一致。

这个问题对应到公开的分布式系统，每一个将军是一个节点，信使就是传递的消息。有一些节点是恶意节点，就可以得到一个结论：一个公开的分布式系统，基本上不可靠。

我们通常所说的分布式系统，都是在一个可控的范围内，小范围内，最多会出现一些故障，并不会有恶意节点。但是在一个公开的网络上，任何人都可以随意加入，攻击者可以在亚马逊上买1000台机器，攻击一小时，这样，恶意节点的数量很容易就超过1/3，这种攻击是没有办法避免的。

区块链 是一个分布式系统，又是由大家一起维护这个账本，最终还能达成一致。那么问题来了，到底是大神错了，还是比特币在骗我们？

实际上是区块链另辟蹊径，它引入了经济激励。之前的算法只是一个数学问题，区块链的创新之处在于把经济激励引入算法，就变成了一个经济学上的问题，变成了一个博弈问题。它就是通过这种方法解决了公开网络上的拜占庭将军问题。 也就是说，他引入了经济激励来让我没有理由作恶，因为作恶总是有动机的，如果作恶坏处多于好处的话，我可能就不会作恶。

让利益转移成为可能

信用是当今社会必不可少的，但是现在存在很多问题：

我们什么时候才会讲到“信用”？什么时候才会考查他人的“信用”？很显然，就是准备与他人进行“交易”的时候。

信用的建立，不是一朝一夕的事情。一旦有交易往来，就会自觉回忆过往的点点滴滴，对当下的交易进行风险评估。

信息不对称表现在三个方面：

陌生人小明问你借100块钱，你肯定不会借给他，因为你不知道他是谁；

新朋友小明问你借10万，你也肯定不会借给他，因为你不知道他是不是有能力偿还；

新朋友小明问你借100万，就算你知道他有能力偿还，你也肯定不会借给他，因为还不还钱、什么时候还钱，你说了不算，你无法控制；

直到区块链的出现，人们才真正找到了一条切实可行的方法途径。是因为它绝对可信的，是因为区块链、加密技术和分布式网络的组合，让交易变得安全、公开、可追溯。所以，区块链承载的就是信用，是一个无需政府、银行或财团抵押担保的信用。如果，没有政府保障，法币将一文不值。如果没有区块链，比特币也将一文不值。这就是区块链的价值所在。

信用的基础协议

计算机基础协议：实际上机器去计算，每一步都是极其简单的，不外乎加减。但是成千上万的这样的步骤累积在一起，数学里叫迭代，就可以解决非常复杂的问题，达到非常高的智能。

进化论的基础协议：从猿猴到现在的人 用了一百万年。

经济学的基础协议：300年前亚当斯密写了一本书《国富论》奠定了经济学的基础，就是因为他发现了掌管经济的并不是国王，而是一双无形的大手，也就是市场。市场的基础协议就是等价交换、优胜劣汰。我们每一人自由地去交换自己想要的东西。改革开放前，是计划经济，我们的一切行为都是国家说了算，贫穷落后。邓小平为什么伟大，因为他知道如果不接受这种市场的基础协议，国家就不可能富强。那么大家已经看到了结果！所以这样的 基础协议 给我们带来的繁荣和价值是不言而喻！

互联网的基础协议：有了 TCP／IP协议，信息就可以自由、对等的传递交流。我们选择的自由第一次以代码的形式确定并保障下来。出租车就是个例子，以前出租车管理办公室说了算，后来出现了uber，Uber做的事很简单，通过互联网，让我们有更多的选择。

信用的基础协议

有了TCP/IP协议，给了我们同等交换信息的自由，但是它无法区分信息的真假。所以未来全球市场一定是需要信用的 基础协议 。区块链出现之后，依赖于全网自由的选择，用分布式记账的方式建立起信用，这是一个非常伟大的创新。举个简单的例子，区块链出现之前，我们跨界支付只能依赖央行，据统计现在全球有二十亿人享受不到银行服务，因为银行系统成本太高。在信用的建立方式上，区块链给了我们更多的选择。

现在区块链技术已经发展到了第二代，在区块链上可以制定智能合约，比如说你现在在互联网上跟一个你不认识的印度人会签1万元人民币以下的协议吗？完全不敢，他违约你是无法去挽回你的损失，而且也不会去打跨境官司（因为这个官司的成本肯定比一万元高），这个是不行的，所以在区块链智能合约要靠代码来保护你的协议信用，TA能够自动执行。

有了区块链的创新，有了智能协议，第一次相当于整个互联网终于有点像人的大脑了！其实我们的大脑并不是有一个中心化的脑仁在起作用，我们的大脑就是十亿个神经元连接起来的网络，这些神经元节点之间是有“基础协议”的，对信息是有筛选的，她们会淘汰掉虚假信息，淘汰掉冗余信息，然后产生很高的智能！全球互联网已经不止十亿个节点了，如果能用区块链的协议对信息进行淘汰筛选加工的话，那么人类智能和机器智能将融为一体，全球互联网完全有可能走向一个全球计算机的概念，全球大脑的概念。