比特幣採用的是什麼曲線

⑴ 科普 | 礦工是如何挖礦的呢

挖礦是加密貨幣網路中一個重要的組成部分，涉及驗證交易並將其永久存儲在區塊鏈上的過程。礦工通過解決復雜的數學難題來挖掘新的區塊，這些難題的答案作為他們計算工作量的證明。在比特幣網路中，礦工們會因為成功挖掘新區塊獲得新幣獎勵以及交易費用作為報酬。這種機制確保了加密貨幣網路的穩定運行和安全。

挖礦過程看似復雜，但實際上，礦工無需親自前往礦場挖礦。他們只需使用高性能的計算機或專門的挖礦設備，在家就能參與挖掘。挖礦的代碼不斷更新，礦工們需要在一段時間內找到隨機生成的代碼，最先找到代碼的礦工將獲得比特幣獎勵，並能記錄一個新區塊到區塊鏈中。

比特幣是一個基於數學上橢圓曲線加密演算法生成的加密貨幣。挖礦就是不斷用密碼解碼，尋找匹配的密碼，以匹配隨機產生的代碼，即挖到礦。比特幣挖礦過程是基於橢圓曲線加密演算法的，這種演算法依賴於橢圓曲線上離散對數的計算困難性，確保了交易的安全性和不可篡改性。

比特幣具有總量有限的特點，約為2100萬枚。為了防止通貨膨脹，比特幣系統每產生210000個區塊，比特幣獎勵減半一次，直至比特幣不能再被細分。這種設計使得比特幣被認為是一種數字黃金，其生產過程通常被稱為挖礦。

隨著比特幣的不斷挖掘，數量逐漸減少，而礦工數量卻在增加，這導致了礦工之間的競爭異常激烈。全球算力的增加使得沒有足夠算力的礦工很難成功挖掘。然而，挖礦收益的計算涉及到產生的加密貨幣價值、幣價、礦機成本、電費、維護費及人工成本、折舊費等多個因素。

挖礦的收益主要來源於賣幣收益、屯幣收益以及通過ICO獲得的收益。通過合理配置，投資者可以在保證資產穩步增加的同時，通過幣價上漲獲得紅利，並利用低風險策略獲得高回報。然而，挖礦同樣存在風險，包括算力暴漲導致收益減少、幣價下跌影響盈利能力、系統風險如分叉導致的幣價波動，以及政策風險。

總的來說，盡管挖礦具有一定的風險，但它在區塊鏈投資中被認為是相對低風險、穩定收益的項目。在資源允許的情況下，嘗試參與挖礦是一個值得考慮的投資選擇。

⑵ 高中生如何理解比特幣加密演算法

加密演算法是數字貨幣的基石，比特幣的公鑰體系採用橢圓曲線演算法來保證交易的安全性。這是因為要攻破橢圓曲線加密就要面對離散對數難題，目前為止還沒有找到在多項式時間內解決的辦法，在演算法所用的空間足夠大的情況下，被認為是安全的。本文不涉及高深的數學理論，希望高中生都能看懂。

密碼學具有久遠的歷史，幾乎人人都可以構造出加解密的方法，比如說簡單地循環移位。古老或簡單的方法需要保密加密演算法和秘鑰。但是從歷史上長期的攻防斗爭來看，基於加密方式的保密並不可靠，同時，長期以來，秘鑰的傳遞也是一個很大的問題，往往面臨秘鑰泄漏或遭遇中間人攻擊的風險。

上世紀70年代，密碼學迎來了突破。Ralph C. Merkle在1974年首先提出非對稱加密的思想，兩年以後，Whitfield Diffie和Whitfield Diffie兩位學者以單向函數和單向暗門函數為基礎提出了具體的思路。隨後，大量的研究和演算法涌現，其中最為著名的就是RSA演算法和一系列的橢圓曲線演算法。

無論哪一種演算法，都是站在前人的肩膀之上，主要以素數為研究對象的數論的發展，群論和有限域理論為基礎。內容加密的秘鑰不再需要傳遞，而是通過運算產生，這樣，即使在不安全的網路中進行通信也是安全的。密文的破解依賴於秘鑰的破解，但秘鑰的破解面臨難題，對於RSA演算法，這個難題是大數因式分解，對於橢圓曲線演算法，這個難題是類離散對數求解。兩者在目前都沒有多項式時間內的解決辦法，也就是說，當位數增多時，難度差不多時指數級上升的。

那麼加解密如何在公私鑰體系中進行的呢？一句話，通過在一個有限域內的運算進行，這是因為加解密都必須是精確的。一個有限域就是一個具有有限個元素的集合。加密就是在把其中一個元素映射到另一個元素，而解密就是再做一次映射。而有限域的構成與素數的性質有關。

前段時間，黎曼猜想（與素數定理關系密切）被熱炒的時候，有一位區塊鏈項目的技術總監說橢圓曲線演算法與素數無關，不受黎曼猜想證明的影響，就完全是瞎說了。可見區塊鏈項目內魚龍混雜，確實需要好好洗洗。

比特幣及多數區塊鏈項目採用的公鑰體系都是橢圓曲線演算法，而非RSA。而介紹橢圓曲線演算法之前，了解一下離散對數問題對其安全性的理解很有幫助。

先來看一下 費馬小定理 ：

原根 定義：
設（a, p)=1 （a與p互素），滿足

的最下正整數 l，叫作a模p的階，模p階為（最大值）p-1的整數a叫作模p的原根。

兩個定理：

基於此，我們可以看到，{1, 2, 3, … p-1} 就是一個有限域，而且定義運算 gi (mod p), 落在這個有限域內，同時，當i取0～p-2的不同數時，運算結果不同。這和我們在高中學到的求冪基本上是一樣的，只不過加了一層求模運算而已。

另一點需要說明的是，g的指數可以不限於0~p-2, 其實可以是所有自然數，但是由於

所以，所有的函數值都是在有限域內，而且是連續循環的。

離散對數定義：
設g為模p的原根，（a,p) = 1，

我們稱 i 為a（對於模p的原根g）的指數，表示成：

這里ind 就是 index的前3個字母。
這個定義是不是和log的定義很像？其實這也就是我們高中學到的對數定義的擴展，只不過現在應用到一個有限域上。

但是，這與實數域上的對數計算不同，實數域是一個連續空間，其上的對數計算有公式和規律可循，但往往很難做到精確。我們的加密體系裡需要精確，但是在一個有限域上的運算極為困難，當你知道冪值a和對數底g，求其離散對數值i非常困難。

當選擇的素數P足夠大時，求i在時間上和運算量上變得不可能。因此我們可以說i是不能被計算出來的，也就是說是安全的，不能被破解的。

比特幣的橢圓曲線演算法具體而言採用的是 secp256k1演算法。網上關於橢圓曲線演算法的介紹很多，這里不做詳細闡述，大家只要知道其實它是一個三次曲線（不是一個橢圓函數），定義如下：

那麼這里有參數a, b；取值不同，橢圓曲線也就不同，當然x, y 這里定義在實數域上，在密碼體系裡是行不通的，真正採用的時候，x, y要定義在一個有限域上，都是自然數，而且小於一個素數P。那麼當這個橢圓曲線定義好後，它反應在坐標系中就是一些離散的點，一點也不像曲線。但是，在設定的有限域上，其各種運算是完備的。也就是說，能夠通過加密運算找到對應的點，通過解密運算得到加密前的點。

同時，與前面講到的離散對數問題一樣，我們希望在這個橢圓曲線的離散點陣中找到一個有限的子群，其具有我們前面提到的遍歷和循環性質。而我們的所有計算將使用這個子群。這樣就建立好了我們需要的一個有限域。那麼這里就需要子群的階（一個素數n）和在子群中的基點G（一個坐標，它通過加法運算可以遍歷n階子群）。

根據上面的描述，我們知道橢圓曲線的定義包含一個五元祖（P, a, b, G, n, h)；具體的定義和概念如下：

P: 一個大素數，用來定義橢圓曲線的有限域（群）
a, b: 橢圓曲線的參數，定義橢圓曲線函數
G: 循環子群中的基點，運算的基礎
n: 循環子群的階（另一個大素數，< P ）
h：子群的相關因子，也即群的階除以子群的階的整數部分。

好了，是時候來看一下比特幣的橢圓曲線演算法是一個怎樣的橢圓曲線了。簡單地說，就是上述參數取以下值的橢圓曲線：

橢圓曲線定義了加法，其定義是兩個點相連，交與圖像的第三點的關於x軸的對稱點為兩個點的和。網上這部分內容已經有很多，這里不就其細節進行闡述。

但細心的同學可能有個疑問，離散對數問題的難題表現在求冪容易，但求其指數非常難，然而，橢圓曲線演算法中，沒有求冪，只有求乘積。這怎麼體現的是離散對數問題呢？

其實，這是一個定義問題，最初橢圓曲線演算法定義的時候把這種運算定義為求和，但是，你只要把這種運算定義為求積，整個體系也是沒有問題的。而且如果定義為求積，你會發現所有的操作形式上和離散對數問題一致，在有限域的選擇的原則上也是一致的。所以，本質上這還是一個離散對數問題。但又不完全是簡單的離散對數問題，實際上比一般的離散對數問題要難，因為這里不是簡單地求數的離散對數，而是在一個自定義的計算上求類似於離散對數的值。這也是為什麼橢圓曲線演算法採用比RSA所需要的（一般2048位）少得多的私鑰位數（256位）就非常安全了。

⑶ 比特幣演算法原理

比特幣演算法主要有兩種，分別是橢圓曲線數字簽名演算法和SHA256哈希演算法。

橢圓曲線數字簽名演算法主要運用在比特幣公鑰和私鑰的生成過程中，該演算法是構成比特幣系統的基石。SHA-256哈希演算法主要是運用在比特幣的工作量證明機制中。

比特幣產生的原理是經過復雜的運演算法產生的特解，挖礦就是尋找特解的過程。不過比特幣的總數量只有2100萬個，而且隨著比特幣不斷被挖掘，越往後產生比特幣的難度會增加，可能獲得比特幣的成本要比比特幣本身的價格高。

比特幣的區塊由區塊頭及該區塊所包含的交易列表組成，區塊頭的大小為80位元組，由4位元組的版本號、32位元組的上一個區塊的散列值、32位元組的 Merkle Root Hash、4位元組的時間戳（當前時間）、4位元組的當前難度值、4位元組的隨機數組成。擁有80位元組固定長度的區塊頭，就是用於比特幣工作量證明的輸入字元串。不停的變更區塊頭中的隨機數即 nonce 的數值，並對每次變更後的的區塊頭做雙重 SHA256運算，將結果值與當前網路的目標值做對比，如果小於目標值，則解題成功，工作量證明完成。

比特幣的本質其實是一堆復雜演算法所生成的一組方程組的特解（該解具有唯一性）。比特幣是世界上第一種分布式的虛擬貨幣，其沒有特定的發行中心，比特幣的網路由所有用戶構成，因為沒有中心的存在能夠保證了數據的安全性。

⑷ 橢圓曲線加密演算法原理

橢圓曲線加密演算法，簡稱ECC，是基於橢圓曲線數學理論實現的一種非對稱加密毀核演算法。

相比RSA，ECC優勢是可以使用更短的密鑰，來實現與RSA相當或更高的安全，RSA加密演算法也是純擾一種非對稱加密演算法，在公開密鑰加密和電子商業中RSA被廣泛使用。據研究，160位ECC加密安全性相當於1024位RSA加密，210位ECC加密安全性相當於2048位做余旦RSA加密（有待考證）。

橢圓曲線也可以有運算，像實數的加減乘除一樣，這就需要使用到加群。19世紀挪威的尼爾斯·阿貝爾抽象出了加群（又叫阿貝爾群或交換群）。數學中的群是一個集合，我們為它定義了一個「加法」，並用符號+表示。假定群用 表示，則加法必須遵循以下四個特性：

• 封閉性：如果a和b都是 的成員，那麼a+b也是 的成員；

• 結合律：(a + b) + c = a + (b + c);

• 單位元：a+0=0+a=a，0就是單位元；

• 逆元：對於任意值a必定存在b，使得a+b=0。

如果再增加一個條件，交換律：a + b = b + a，則稱這個群為阿貝爾群，根據這個定義整數集是個阿貝爾群。

⑸ 比特幣怎麼樣運算

比特幣怎麼運算的
比特幣是一種基於密碼學原理的數字貨幣，其運算主要涉及到加密演算法和分布式計算的技術。
比特幣的運算過程主要包括以下幾個步驟：
1.生成公私鑰對：比特幣使用橢圓曲線加密演算法(ECDSA)生成公私鑰對，其中私鑰用於簽名交易，公鑰用於驗證簽名。
2.生成交易信息：交易信息包括發送者地址、接收者地址、轉賬金額等信息，用於描述比特幣的交易過程。
3.驗證交易信息：將交易信息加上時間戳、發送者公鑰、哈希等信息，組成交易記錄，並通過網路廣播給其他節點驗證。
4.挖礦計算：比特幣的挖礦是指將交易記錄打包成區塊並添加到區塊鏈中的過程。挖礦過程需要進行一系列的計算，包括哈希計算、難度計算等，這些計算需要通過分布式計算來完成。
5.獲得區塊獎勵：完成挖礦的節點可以獲得一定的比特幣獎勵，同時也可以獲得交易手續費作為獎勵。
總之，比特幣的運算主要涉及到加密演算法、分布式計算、哈希計算等技術，需要通過多個節點協同完成，確保交易記錄的安全和可靠性。