btc共識機制

Ⅰ 區塊鏈目前用到哪些共識機制它們各自的優缺點和適用范圍是什麼

1、區塊鏈的技術是什麼?

如果我們把資料庫假設成一本賬本，讀寫資料庫就可以看做一種記賬的行為，區塊鏈技術的原理就是在一段時間內找出記賬最快最好的人，由這個人來記賬，然後將賬本的這一頁信息發給整個系統里的其他所有人。這也就相當於改變資料庫所有的記錄，發給全網的其他每個節點，所以區塊鏈技術也稱為分布式賬本（distributed ledger）。

區塊鏈（Blockchain）是指通過去中心化和去信任的方式集體維護一個可靠資料庫的技術方案。該技術方案主要讓參與系統中的任意多個節點，通過一串使用密碼學方法相關聯產生的數據塊（block），每個數據塊中包含了一定時間內的系統全部信息交流數據，並且生成數據指紋用於驗證其信息的有效性和鏈接（chain）下一個資料庫塊。 區塊鏈是一種類似於NoSQL（非關系型資料庫）這樣的技術解決方案統稱，並不是某種特定技術，能夠通過很多編程語言和架構來實現區塊鏈技術。並且實現區塊鏈的方式種類也有很多，目前常見的包括POW（Proof of Work，工作量證明），POS（Proof of Stake，權益證明），DPOS（Delegate Proof of Stake，股份授權證明機制）等。 區塊鏈的概念首次在論文《比特幣：一種點對點的電子現金系統（Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System）》中提出，作者為自稱中本聰（Satoshi Nakamoto）的個人（或團體）。因此可以把比特幣看成區塊鏈的首個在金融支付領域中的應用。

2、區塊鏈的原理是什麼?

結合定義區塊鏈的定義，需要有這四個特徵我們才能認為：去中心化（Decentralized）、去信任（Trustless）、集體維護（Collectively maintain）、可靠資料庫（Reliable Database）。並且由四個特徵會引申出另外2個特徵：

開源（Open Source）、匿名性（Anonymity）。如果一個系統不具備這些特徵，將不能視其為基於區塊鏈技術的應用。 去中心化（Decentralized）：整個網路沒有中心化的硬體或者管理機構，任意節點之間的權利和義務都是均等的，且任一節點的損壞或者失去都會不影響整個系統的運作。因此也可以認為區塊鏈系統具有極好的健壯性。 去信任（Trustless）：參與整個系統中的每個節點之間進行數據交換是無需互相信任的，整個系統的運作規則是公開透明的，所有的數據內容也是公開的，因此在系統指定的規則范圍和時間范圍內，節點之間是不能也無法欺騙其它節點。 集體維護（Collectively maintain）：系統中的數據塊由整個系統中所有具有維護功能的節點來共同維護的，而這些具有維護功能的節點是任何人都可以參與的。 可靠資料庫（Reliable Database）：整個系統將通過分資料庫的形式，讓每個參與節點都能獲得一份完整資料庫的拷貝。除非能夠同時控制整個系統中超過51%的節點，否則單個節點上對資料庫的修改是無效的，也無法影響其他節點上的數據內容。因此參與系統中的節點越多和計算能力越強，該系統中的數據安全性越高。 開源（Open Source）：由於整個系統的運作規則必須是公開透明的，所以對於程序而言，整個系統必定會是開源的。 匿名性（Anonymity）：由於節點和節點之間是無需互相信任的，因此節點和節點之間無需公開身份，在系統中的每個參與的節點都是匿名的。

3、區塊鏈金融是什麼?

2016年，革新者將被革新。新一輪技術革命將一邊應對共享經濟的陌生人之間信任的挑戰，一邊破壞此類平台賺錢的基礎。

傳統的中介

共享經濟雖然有效地挑戰了現狀，並且帶有強烈創新屬性，但是，它採用的依然是非常傳統的商業模式。

最常見的對交易收取傭金的方式已經沿用了數個世紀。今天，技術已經讓很多事成為可能，但是仍無法完全取代中介。

P2P 平台與其他在線市場剛興起時，人們紛紛談論去中介（disintermediation），這種繞過傳統中介，通過網路直接將人們連接起來的新方式。事實上，盡管我們已經體會到新型市場便捷得多，並看到與各種供應商進行交易的可能性，但是，我們今天仍然在很大程度上依賴中介。事實是如今最大的新型企業正是巨型中介，其規模超乎想像，像阿里巴巴、Amazon、eBay 和 Uber。

有沒有一種技術解決方案，能夠完全去除各交易方之間的中介？是否存在一個系統，在其中你能夠與任何人直接交易，並免於受到欺騙，同時無人擁有該系統，因此沒有傭金收取方。

區塊鏈技術使之成為可能。區塊鏈是比特幣的核心技術，極具創新性，可以用於建成完全透明、無主、分散的系統，能在沒有任何形式中介的情況下，保證各種交易方安全進行交易，這些交易方包括人、企業。

自然而然地，很多資源流向了區塊鏈，區塊鏈也給金融與法律行業帶來了相當的影響，並最終將在這兩個行業肆虐橫行，或者提供最佳機會，這全在於你怎麼看待它。

去中心化金融

2015年，可能是出於對另類金融（alternative finance）市場增長的高度敏感，九家投資銀行針對區塊鏈技術金融服務聯合開發了開放標准。去年，不斷有各種活動討論區塊鏈技術的未來，還推出了Slock.it，這是去中心化共享經濟的第一批技術堆棧之一。

區塊鏈下的共享經濟是什麼樣的？

如果你想在共享經濟中繼續賺取傭金，那就要創造新的商業模式。

當然，區塊鏈市場仍將需要一些投資。開發者可能樂於花費時間，解決困擾系統的代碼。但是，我至今還沒遇到早該出現的有類似想法或樂於投資的品牌顧問、設計師或商人。單單依靠代碼無法幫助區塊鏈市場進入主流。

但是區塊鏈將會蓬勃發展，加之擺脫了煩人的中介，幾乎可以預測它肯定會比現有的共享經濟更加便宜，到那時，巨頭們就會被迫著手應對。

老牌共享經濟將重復歷史，因堅信本身堅不可摧而走向沒落，被更靈活、有科技助力的競爭對手迅速取代？還是將進行實驗，在共享經濟 2.0 中找到有利可圖的市場，並在游戲中勝出？

那麼信用呢？

信用，是共享經濟相關所有討論中的最高頻詞，相當復雜棘手。目前的協作平台們表達地非常清晰：我們能提高共享經濟中的信任水平；我們能採取最優措施，保證用戶信任我們的平台並在上面交易，但是，我們無法保證人與人的交易值得信任。區塊鏈解則解決了上述問題。

區塊鏈中交易系統不可改變，並且可以在已分配分類賬內跟蹤每筆交易，智能合同為所有雙方交易充分設定參數與條件，因此區塊鏈不再需要任何的 「可信中介」 或者陌生人之間信用的擔保方。

到 2017年，監管機構將意識到他們需要徹底反思共享經濟領域的規章制度。那時，各交易方將在區塊鏈中達成數億的獨立合同，一種解決方案是向系統中敲進規則代碼。

2008年 左右共享經濟首次出現時，很多人歡呼不已，認為是將帶領我們進入一種新的包容、可持續經濟的現象，是未來帶我們進入後資本範式的一種民主化力量。但是，（到目前為止）事實並非如此。互聯網剛出現時也是這樣，在最初階段曾被烏托邦式理想化，所以，對區塊鏈持有同樣變革性期待的人很可能會失望。即便如此，區塊鏈將動搖共享經濟巨頭，這絲毫不會受到影響。

4、區塊鏈社區

布比區塊鏈專注於區塊鏈技術和產品的創新，已擁有多項核心技術，開發了自有的區塊鏈服務平台。以去中心化信任為核心，致力於打造開放式價值流通網路，讓數字資產都自由流動起來。

特色與優勢

已取得多項核心技術創新，開發了自有的區塊鏈基礎服務平台，已在股權、供應鏈、積分、信用等領域開展應用。

快速交易驗證

通過對簽名演算法、共識機制、賬本存儲等關鍵交易環節的優化，布比區塊鏈可以實現秒級的快速交易驗證。

高效賬本存取

布比區塊鏈對賬本存儲結構的調整，可以節省90%的儲存空間，降低系統長時間運行，導致賬本存取性能下降的風險。

多種資產發行

布比區塊鏈支持不同用戶、多種資產的發行與交易，每種資產可跟蹤記錄發行商、發行數量、交易流通等詳情。

聯合簽名控制

允許同一賬戶下設置多個使用用戶，並針對不同的操作設置相應的許可權，以滿足多方簽名控制的使用場景。

內置智能合約

智能合約是一套以數字形式定義的承諾，區塊鏈變身合約的參與方，負責維護保存合約，並自動執行。

鏈上交易所

與傳統中心化交易所相比，用區塊鏈構建的交易平台，所有交易都在鏈上驗證、完成和保存，保障用戶交易安全性。

布比區塊鏈要做的是一項新的技術和產品——實現真正的價值流通，使得互聯網到達一個新的高度。如果有了這個技術的應用，在轉移資產的時候就可以沒有中心機構了，可以實現我們之間資產的直接轉移。將來如果網路本身可以結賬，我們就可以直接轉移了，就不需要通過中間機構。

Ⅱ 比特幣的未來會怎樣

再強調一下我的觀點：比特幣不是貨幣，是商品。

打個比方：如果您去玩一款 游戲 ， 游戲 里需要完成很多任務，才能獲得 游戲 中的貨幣。不妨把這款 游戲 叫「比特」，這個 游戲 里的幣就叫「比特幣」。擁有很多比特 游戲 中的比特幣，有沒有價值呢？有！可以拿這個幣去購買 游戲 中的裝備，例如男主角的寶劍，女主角的漂亮衣服。

離開 游戲 ，這個「比特 游戲 的幣」，還有沒有價值呢？也還會有。

例如，有個同樣玩 游戲 的人，沒有這個「比特 游戲 的幣」，他要麼自己用力打 游戲 來賺，還有一個辦法就是向你購買。用現實中的人民幣或者美元，或者任何一種國家發行的貨幣，向您購買。

這個「比特 游戲 的幣」，到底是貨幣呢？還是商品呢？其實已經清晰了。在現實世界，是可以買賣的商品，在 游戲 世界，就是貨幣。

比特幣，不就是這樣嗎？在現實世界，是用美元標價的，是一種商品。在比特圈，就是一種貨幣了。

我曾經多次論證，比特幣就是 游戲 中的幣或 游戲 裝備。有興趣可以搜索相關文章。關鍵詞應該就是「孫建波+比特幣+ 游戲 裝備」。

這樣看來，比特幣的未來，取決於這種 游戲 的玩家和信徒。一款玩家多，信徒堅定的 游戲 ，其中的 游戲 幣和 游戲 裝備，就值錢。

不僅僅是比特幣，世界會出現無數的去中心化的虛擬貨幣，這是趨勢，少數國家即便團結一致也沒有辦法阻擋。

法幣與虛擬貨幣之間最重要的關聯是匯兌，或者說買賣，由於在技術上無法阻止或監管匯兌，所以法律的成本就很高，任何國家都會評估利弊。

國家允許匯兌就意味著認同貿易自由化、經濟全球化，包括匯率市場化和全球化。所以，凡是支持自由化、全球化的國家，不會反對虛擬貨幣的交易，反之就會以高昂的代價進行監管或禁止。對小型自由經濟體來說，虛擬貨幣會有新的機會，特別是金融及其衍生品的機會。

虛擬貨幣及區塊鏈技術可能會有許多其他應用，這會帶來新的經濟發展的機會，一旦新應用有市場前景，支持的國家將搶先獲得。

對中國來說，這是一個巨大的挑戰，相信國家有智慧趨利除弊，做出決策。

巴菲特也說，比特幣是一個騙局，不要購買。

那麼我們來說說看，比特幣到底是一個什麼樣的東西呢？在我看來，比特幣就是一個讓人說不出的恐怖，現在的比特幣市值已經超過了3300億美元，就在我寫這篇文章的時候，價格已經逼近20000美元，距離1萬美元的關口僅僅過去了一個月不到的時間，那麼我們可以這樣說，比特幣現在已經相當於一個全球500強企業了，那麼下一步呢？

其他虛擬幣幾乎都可以稱為山寨幣，現在全世界的虛擬貨幣都以比特幣為參照物，整個全球排名前十名的虛擬幣市值大概在5500億美元，在人民幣4萬億左右。

比特幣的未來如何？我深信，這個是所有的投機商和比特幣信仰者都在思考的東西，到底要漲到多少錢？

現在來看，我認為最後的價格一定是超乎所有人的相信，比特幣的發明者一定是個瘋子，妄圖靠著技術來收回貨幣發行權，民眾自行掌握比特幣，這個想法無疑是瘋狂的。

現在每天全球外匯交易價為6萬億美元，每年全球外匯交易量為2000萬億美元以上，我相信如果比特幣最終形態如果成為了外匯儲備，那麼比特幣的最終價格就是每一枚1億美元，那麼這個時候全球外匯的法幣就消失了！

但是這個可能嗎？世界各國的財政權呢？我相信世界各國都還沒有完全引起警惕，一旦比特幣總市值超過一萬億美元，那麼比特幣離最終的瘋狂價格也就不遠了。

美國把卡扎菲殺了，搞一個新政府.把原來的幣廢了.印新幣，這就有道理，台灣經濟玩不下了廢了重發，叫新台幣，美元想印就印想發二十萬億到世界買.買.買，就有道理，我看所謂法幣是最不靠普的，世界上有多少法幣廢了重發，印度早幾月不就廢了把，數字幣是一個定數，價值就在集交易與保值一體，沒有匯兌損失，不擔心美國剪羊毛，我覺得這是人類 歷史 上第四代貨幣的萌芽，（前三代貨幣即原始 社會 動物貝殼一類製造，二代為金屬幣，三代為紙幣，四代為數字幣）適用全球經濟一體化，經濟活動便利化。我看很好.區塊鏈技術現在應用越來越廣，你認為一定要看到才叫錢，那各電子設備里的軟體，你見著了嗎，電腦.機器人， 汽車 .飛機等設備里都有看不見東西，還很值錢，你想想就明白了，總比買美國債卷靠普。

這是 社會 進步的必然趨勢，我沒有比特幣，但是我覺得將來數字貨幣代替紙幣是必然的，現在國內在扼殺這新生技術就好比中世紀的宗教在迫害伽利略，因為既得利益歷來就是阻礙新技術的殺手。

我個人不看好比特幣的未來甚至認為這些虛擬幣根本就沒有未來，虛擬幣存在的價值僅僅是炒作，如果那一天這種炒作風潮過去那些幣也就成為了 歷史 的記憶，實際上沒有任何一個炒作可以永恆它們不是鑽石所以衰退只是時間問題。

在比特幣火熱之後隨即五花八門的空氣幣琳琅滿目的涌現在網路上，這些打著區塊鏈大旗掛著羊頭賣著狗肉的各種幣無非就是一個平台，一個區域網，一個小圈子圈起來博傻。這估計也是比特幣創始人中本聰所始料不及的，他根本不會想到自己的區塊鏈技術會跟今天的區域網炒作沾邊，更沒想到居然可以有那麼多完全與區塊鏈技術不沾邊的「區塊鏈幣」出現。
比特幣只是一種網路技術，一種區塊鏈技術，幣也就只是一長串數碼。比特幣之所以可以紅火也就是因為這種前所未有的網路技術引起人們的廣泛關注進而帶火了這一串串的數碼幣。人類技術日新月異推陳出新今天你是當家花旦明天你可能就會被打入冷宮，因為你老了不再適合時代的發展，新花旦也會源源不斷的涌現出來取代你的位置。

我認為比特幣未來前景不是很明朗，尤其是經歷7、18年兩次國家整頓之後……

比特幣到底有沒有未來？

這個問題其實牽涉到一個概念，就是現有這些流通地貨幣，如人民幣、美元、歐元等等，它們到底代表著什麼？看過經濟學教材的人可能都知道，按照教材的解釋，貨幣是計量單位，具有交換媒介、價值儲藏的功能。看上去比特幣也滿足這幾種計量標准，但是這些討論都忽視了一個最重要的事情，就是日常使用的貨幣，它叫做「法定貨幣」——簡稱「法幣」，是國家賦予某個銀行或中央銀行的一種特許權力而發行的，它背後的關鍵是國家信用。

一、現代貨幣的背後是「國家信用」

二戰以後，布雷頓森林體系確立了美元的國際核心地位，即美元與黃金掛鉤，其他貨幣與美元掛鉤。這個體系使得全球的任何貿易都要用美元結算，各國在海外發行國債都得用美元。國際大宗得商品，如石油、天然氣、鐵礦石，都用美元來計價。當時布雷頓森林體系的建立是依靠美國強大的國家實力來做支撐的。那時美國的經濟總量佔到全世界經濟總量的1/4，還擁有全球2/3以上的黃金儲備，二戰後歐洲的重建還要仰仗美國的金融貸款。就是這樣的國際背景，美元理所當然的成為了國際計價結算的儲備貨幣，變成了國際貨幣體系的中心。

70年代以後，世界各國經濟開始復甦，美元開始面臨著貶值的壓力，美元一貶值，黃金的價格就上升。這樣，美國乾脆就宣布美元和黃金脫鉤，美元的發行不再受黃金儲備的限制，只與美國的經濟增長和信用規模有關。但是這個時候，美元的國際貨幣地位已經穩定，美聯儲已經成為了隱形的世界央行。隨著美元與黃金的脫鉤，全球貨幣都隨著美元進入了完全的信用貨幣時代，這個信用不是私人或機構的信用，而是美國的國家信用。這就是美元成為國際貨幣中心的演變路徑。

由此，我們得出一個簡單的原則。現代的貨幣是信用貨幣，貨幣價值的浮動完全取決於一個國家的實力和其他國家對這個國家的信心。

所以，沒有國家信用加持的貨幣，即使可以完成計價、儲藏、交換的功能，也不能夠成為通用貨幣。這個邏輯也可以解釋我們生活中的諸多困惑，如為什麼人民幣這些年在國際上的地位上升？是因為國家實力強大了。為什麼歐盟內部一有風吹草動，歐元就下跌？是因為人們對歐盟的信心下降……

二、國家和銀行一起，重新塑造了貨幣概念

貨幣的發行，背後的國家信用才是核心與關鍵。其實，在貨幣發行的過程中，還有一個樞紐就是中央銀行。國家通過賦予中央銀行的法定權力來進行貨幣的發行。一方面國家主導了法定貨幣的發行，能夠獲得長期穩定的資金，國家的權力變得很大。另一方面，政府可以通過貨幣的發行控制整個 社會 的信用規模，對經濟進行調節和控制。因此，貨幣是國家信用在起主導作用。所以，在「國家」仍然是人類 社會 最重要的組織形式大背景下，如果拋開國家信用談貨幣，那是毫無道理與不切實際的。

回過頭再來看比特幣這個事，就可以明白。比特幣是一種數字加密技術，在很多場景下能夠完成貨幣的傳統功能，計價、支付、儲藏。也許數字貨幣可能是未來貨幣發行的一個方向，但只要「國家」這個概念還在，像比特幣這樣去中心化的貨幣，要取代各國央行發行的法定貨幣，我覺得可能性非常低。

歡迎評論區評論。（伍度飛絮）

混沌大學來回答這個問題，請看視頻：

去中心分布式龐氏騙局--虛擬幣或者區塊鏈

很多人不了解虛擬幣或者區塊鏈的基本技術知識，被它各種高大上的名詞給忽悠了，卻忽視了最最基本的常識！

 不管你懂不懂經濟，錢不是被憑空創造的，這是基本常識，沒有哪個國家可以靠印錢就富了。但比特幣卻是的，所有標榜區塊鏈的也不過是為了發幣，結果它們被憑空創造，沒有任何價值。

當初比特幣的目標是成為一種貨幣，交換是貨幣的必然屬性，可是比特幣做不到。騙子卻發現了它另外一個價值，兌換！通過所謂的交易所打通和法幣的兌換，利用炒作操縱，可以得到真正的錢。

首先沒有所謂的區塊鏈技術，搞區塊鏈就沒有不發幣的，區塊鏈本質上就是HASH鏈表，談不上革命性。不可篡改性主要來自非對稱加密演算法，銀行、支付寶、微信什麼的，好多地方在用，也用了好多年，跟區塊鏈沒關系。區塊鏈發明了挖礦的安全方式（也可以叫共識機制），這是唯一的創造，所以說虛擬幣等於區塊鏈，沒有區別！

其次最早鼓吹區塊鏈的恰恰是幣圈大佬，什麼李笑來、吳忌寒等等之流，因為虛擬幣投機實在是讓人詬病，所以拿了區塊鏈做幌子。區塊鏈不過是HASH鏈表，出現10年以上，從來沒有發現它可以稱的上是偉大。可笑的是，愣是讓一幫投機騙子給炒成了劃時代的技術。

區塊鏈為什麼只發幣，卻沒有一個有價值的應用落地？因為挖礦的方式、分布式節點等等技術已經決定了，它速度慢、容量小、成本高、隱私保護差的特點，而且不發幣不行，不發都沒法運行。

如果把區塊鏈當作資料庫看（阿里是這么認為的），任何一個其他的資料庫，加一個簡單的伺服器集群，可以比區塊鏈效率高1千甚至百萬倍以上解決問題。為了扯上區塊鏈，把事情搞得無比復雜。區塊鏈能解決的問題，已經被人類很好的解決了，區塊鏈的不可篡改性早就在其他領域實現了，你見過支付寶騰訊銀行篡改過你的余額嗎？！一個已經低成本高效率解決了的問題，在騙子的嘴裡變成了劃時代的技術，不過是炒作虛擬幣的幌子！

至於挖礦帶來的安全性，成本很高，也不是絕對安全。51%攻擊等早就出現，挖礦中心化也帶來礦池的特權，可以拒絕特定轉賬，沒有下限的還能硬分叉，甚至回滾。10年過去了，極客精神早就不見了蹤影，目前看來除了炒作沒有一個能落地的應用。

 大家都關心幣價，這其實已經說明了這個技術可用性很差，基本淪為炒作和圈錢的工具。互聯網出來5年就帶來巨大變化，區塊鏈10年帶來了什麼？除了炒作還是炒作。解決不了痛點，沒有技術優勢，不發幣就是渣渣（連炒作的價值都沒有），不要再被區塊鏈忽悠了！

 都說比特幣是旁氏騙局，可是幣圈大佬們辯解比特幣不受任何人控制，專家也被搞蒙了，確實找不出來一個操盤的頭目或集團啊！

其實這是一種史無前例的新形態，就是去中心分布式旁氏騙局，它由比特幣的性質決定，其實所有的區塊鏈項目也是一樣的模式，因為屬性一樣，所以也是去中心化來騙。這種方式很高明，已經到了讓騙子到了肆無忌憚的地步，不信看看ICO有多坑。

虛擬幣的去中心化屬性，看似沒有某個人或集團控制，但是它創造了一個持有者群體。這個群體雖然是去中心化的，卻有著共同的共識，提高幣價，將手中的虛擬數字變成實實在在的錢！於是各種類似傳銷的手法就粉墨登場了，什麼信仰、劃時代、最偉大、永遠漲啊等等，還熱衷搞活動、峰會，常常也是由持幣大佬、礦場、交易所等所有這些利益相關者資助。

大家一起來忽悠，大家一直來培養韭菜，大家一起來割。由於去中心化，大家的步調也不可能完全一致，所以各種分贓不均、互相撕逼、狗咬狗的事情天天都在上演！

為什麼騙子能如此肆無忌憚呢？去中心化讓每位參與者都安全了，都不是目標，都不用承擔任何法律責任，所以才造就了這個人類 歷史 上最大的騙局。騙子為什麼要號稱比特幣漲到100萬，你想想如果有個股票會漲到100萬，現在只有1萬你會告訴別人嗎？不可能！

而前面不斷的炒作與上漲，竟然讓騙子都有了預言家的光環。但是有違常識和規律，其中必有妖啊。所有虛擬幣其實就是赤裸裸的發假幣，然後換走人們手上的真錢，留下一地雞毛。

建議國家應該象打擊傳銷一樣打擊虛擬幣，不要被大佬們扣來的打擊技術進步的帽子蒙蔽了。不信你再等10年100年，所謂的區塊鏈技術也帶不來任何進步，只會帶走真正錢。

 最後，任何技術如果不是以創造價值為目標，而是以造幣為目標，它一定就是在製造假幣！

隨著世界各國對比特幣的理解及應用，我相信它未來能成為一種世界性的通用貨幣。

眼前比特幣的發展，對法幣形成了沖擊，引起各國政府的限制。這就註定比特幣的發展不會一帆風順，它的產生就帶著推翻世界舊貨幣體制的責任。

國家開放比特幣，不是主動的，只是不得已而為之。因為世界上絕大部分國家沒有禁止，如果我們盲目禁止，就是自絕與世界數字貨幣潮流。開放比特幣，對於傳統貨幣管理機構來說是個巨大的挑戰，有可能侵犯原有既得利益集團利益。長遠來看比特幣的發展能促進金融效率，同時也帶來諸多問題。平時依靠管控法幣可以管控的交易，將變得難以監管。眾所周知的暗網就可以用比特幣交易非法商品。

比特幣的發展如果順利的話，它會毫不留情地沖擊各國法幣地位。以往通過操縱匯率可以實現的管控，將變得難以控制。以往政府的破產對經濟體的沖擊，將會減小。人們在經濟上享有更多話語權，各國當局難以通過增發貨幣來掠奪居民財富等等！我相信比特幣的經濟秩序，整體來看是美好的！說不定還會影響國際政治格局。

Ⅲ 關於比特幣的謎題（完結）

你可曾想過： 為什麼礦機算力越大越好？（既然是解數學題那為什麼不是拼誰的演算法厲害啊喂！） 比特幣的數量總和為什麼是2100萬？ 比特幣盜竊是怎麼回事？ 我不玩比特幣，就真的與比特幣無關了嗎…… 🤔️

關於大眾不再感到陌生的比特幣，背後還有許多巧妙之處。本文介紹了比特幣的基本原理和主要原則，並結合對部分技術細節的剖析，來對上述的一些疑問作出解答。全文較長，約7000字，閱讀時間約為22分鍾，建議收藏後閱讀😁

文章可以分成以下幾個部分：

* 比特幣先驗知識

        -- 密碼學相關

        -- 比特幣重要概念

* 交易的生命周期

* 區塊鏈的構成

* 區塊鏈的生長

         -- 「挖礦」的數學本質

         -- 「礦工」的收益

* 比特幣的共識機制

          -- 比特幣的去中心化共識

          -- 「最長鏈優先」原則

* 比特幣安全性

比特幣作為第一個去中心化的數字貨幣，其設計中運用了不少的密碼學相關知識，主要包括非對稱加密技術、哈希函數等等。理解這些密碼學知識，能幫助我們更好地理解比特幣中的一些概念及規則。

以下是比特幣的一些定義及概念解說，了解過的小夥伴們可以直接跳過～

在比特幣這個創新的支付網路中，一個交易的生命周期大概可以分為幾個階段：創建、傳播和被驗證交織、被打包進區塊記錄到區塊鏈中、獲得更多的確認。圖1對這幾個階段做出了示意。

註：

1⃣️一個支付方A在發起一個比特幣交易時，會使用自己的私鑰對交易信息的哈希值進行簽名。因此A向全網廣播的內容除了交易信息之外，還有自己的公鑰信息、對消息的簽名。其他礦工只要利用A的公鑰即可對這個交易進行驗證，判斷是否真的由A創建。

2⃣️」交易傳播和交易驗證「交替意味著 各個節點基於一定的規則獨立驗證每個交易（共識基礎1） , 一個節點只有認為這個交易有效才會把它繼續傳播出去。

比特幣的底層技術是區塊鏈。區塊鏈系統是一種分布式共識系統，區塊鏈網路中所有的參與節點將就交易的狀態達成一致。

區塊鏈到底是什麼呢？你可以把它理解成一種分布式的交易的共享賬本，以區塊為基本單位鏈接在一起。交易信息將被整理並打包記錄在區塊中。每一個區塊，包含區塊頭，以及緊跟其後的交易列表。區塊頭包含3個區塊元數據集合：前序區塊哈希(嚴格來說是前序區塊頭哈希，因為只有區塊頭被用於哈希運算)、元數據集（包括難度、時間戳、隨機數等）、一個基於加密哈希來高效概括區塊中所有交易的默克爾樹（merkle tree)。了解這個結構，將幫助我們更好地理解挖礦的數學本質。

你可能聽說過「挖礦」這個詞，或者聽說眾人爭相購買挖礦機器來發家致富。但讓人疑惑的是：都說打包區塊的本質是解數學難題，但單憑那些看似簡陋的機器嗡嗡嗡瘋狂耗費電力，就能確保自己解出比特幣難題的勝率高了嗎？比特幣技術原理中，礦工們解決的數學題，難道是一個暴力破解題？

看了一圈，發現礦工們解決的題，還真有點暴力破解的意思，每次嘗試解題的過程幾乎都是茫茫然、去碰運氣的。拼的是誰足夠幸運，也拼誰算的足夠快；算的快了么，試錯次數多，自然勝算也就大了。

解題的背景是這樣的—— 挖礦節點通過基於工作量證明演算法（Proof-of-Work,POW）的證明運算，獨立將交易匯聚到新區塊中（共識基礎2）。 當礦工從網路中接收到一個新的區塊的時候，他發現自己已經在上一輪競爭中失敗了，所以立即開始新區塊的挖礦過程。為了創建一個新的區塊，他從內存池中選擇交易來填充區塊（加入區塊的第一筆交易是一個「鑄幣交易」，3.2節會給出詳相關細節）。接下來是填充欄位來創建區塊頭（包括前序區塊的區塊頭哈希、交易的默克爾樹（Merkel樹）、時間戳、難度目標值、隨機數），然後開始計算這個新區塊的工作量證明。

這個計算的過程簡單來說是對區塊頭部進行兩次sha256運算，得到一個RESULT，如果這個RESULT滿足特定要求，這個人才能算是算對了、才有權利去記賬。滿足要求的RESULT被稱為「工作量證明」（中本聰論文中稱為「proof of work」）。

關於這個計算過程，強調以下幾點：

第一，區塊頭部，包含了前序區塊頭部的哈希、本區塊交易信息的默克爾樹、時間戳、難度目標值、隨機數等信息（見圖2）。

第二，哈希運算具有「知道y，無法推出使得h(x)=y成立的x」、「即使輸入只改變一點點，輸出也會差很多」、「利用任意長度的數據作為輸入，生成一個固定長度的確定結果」的特性。所以大家也不知道什麼樣子的輸入才能產生自己想要的結果，礦工只能不斷嘗試。

第三，前面說到，區塊頭哈希值需要滿足一個特定要求才能成為工作量證明——小於某一閾值，或者說哈希值含有給定前綴。閾值的大小求和挖礦難度有關：挖礦難度是一個動態參數，其值越大，則閾值越小，說明哈希值符合要求的概率更小，礦工每次計算能成為工作量證明的概率越小。比特幣有一個自我調節過程——通過對現有的挖礦算力情況進行估算，來對應調整挖礦難度，可以保證區塊鏈每十分鍾出一個塊，達到控制發行速度的目的。（這個過程的基本思想類似產品筆試的數據估算題，根據「一個提供、一個需要「的思路去構造一個等式，然後求解等式一邊的一個因子；想了解挖礦難度系統和調整方式的同學可以進一步查閱～）

綜合以上三點來看，為了產生工作量證明，用戶基本上會通過調整隨機數來碰運氣（因為其他欄位基本不變）、進行多次運算直至符合要求，別無他法。如此一看，隨機數就具有「幸運數字」的意味了。因此，平均來講，誰計算的能力越強（嘗試的次數越多），就更有希望打包塊。

你可能會想，礦工這么心甘情願地消耗算力去維護區塊鏈，是受到怎樣的利益驅使呢？簡單來說，礦工的收益來源有二：1、計算出工作量證明，創造一個新區塊所獲得的新幣獎勵；2、記賬礦工費。

當礦工找到工作量證明、打包一個新區塊，並把區塊傳送給他的所有對等節點。 每一個挖礦節點都獨立驗證新區塊、把合格的新區塊整合進區塊鏈（共識基礎3） ，並把這個區塊繼續傳給自己的對等節點。結果是，只有經過驗證的區塊才會在網路當中廣泛傳播，保證了誠實礦工挖出的新區塊能被區塊鏈所接納。挖礦成功的個體節點或集體節點，可以同時獲得新幣獎勵和記賬礦工費。

新幣獎勵類似於貨幣的發行，其遵循規則是，第一個四年每一個新區塊產生50btc，第二個四年每一個新區塊產生25btc，第三個四年每個新區塊產生12.5btc，如此周期指數遞減。按照等比數列求和可知，到2140年，比特幣產生的總和約為21000000（所以說比特幣數量有限，天生緊縮）。屆時，不再隨區塊的產生增加新的比特幣，礦工不再擁有第一項收益。但現實中，由於挖礦成本高昂，挖礦成功的往往是是一個礦池的所有參與者。收益被分給礦池地址，礦池按照組內算力貢獻比例來分攤收益的。

記賬礦工費又稱交易費用，以交易輸入和交易輸出之間的差值的形式存在；一個區塊的總交易費用是對加入區塊的所有交易的（交易輸入-交易輸出）求和。一般來說，礦工費越高的交易，會越快被處理。而礦工費在這里起到兩個作用，一個是獎勵礦工，另一個是防止主鏈濫用（防止大家發送交易垃圾信息，因為提出交易是有一定代價的）。

礦工的收益以什麼樣的形式被驗證呢？這里不得不提到 「鑄幣交易」 。每個計算機節點在進行工作量證明計算之前加入區塊的第一筆交易，正是「鑄幣交易」。這個交易從無到有生成比特幣，其金額是新幣獎勵與記賬礦工費的總和，被支付到挖礦礦工自己的比特幣地址。如果礦工找到了一個工作量證明使區塊有效，他就贏得了這個獎勵，因為他構造的「鑄幣交易」生效了。

關於鑄幣交易和「新幣獎勵」，之前有一個讀者問我：一個礦工把自己挖到新區塊的消息公布出去，他的工作量證明 不會被別人剽竊 嗎？

個人認為，至少「鑄幣交易」能防止這件事情發生。讓我們來重申一下計算工作量證明的過程——一個礦工E在新區塊里加入了獎賞自己的「鑄幣交易」，並利用時間戳、前序區塊頭哈希、隨機數、本區塊交易的merkle樹等信息計算出一個符合要求的工作量證明。

在這個過程中，merkle樹啥樣子，取決於包括「鑄幣交易」在內的本區塊所有交易信息。因此可以把鑄幣交易視為工作量證明的間接變數之一。那麼，即使其他人拿到了E的工作量證明，這個工作量證明也是帶有E的印記的、與獎賞E的鑄幣交易相關的，別人根本無法納為己用。

你還可以通過設想以下的場景來加深對共識基礎2「挖礦節點通過基於工作量證明演算法的證明運算，獨立將交易匯聚到新區塊中」的理解。

為什麼一個挖出新區塊的礦工不悄悄使個心眼，在創建區塊之初就把鑄幣交易的金額設成1000BTC呢？原因在於每個節點都是基於相同的規則來獨立驗證區塊的。礦工必須創建完美的、符合公共規則的、正確依據工作量證明方法的區塊；而一個無效的鑄幣交易會導致整個區塊無效，並被其他節點拒絕，永遠無法成為賬本的一部分。可以預想，為了生成這個工作量證明，礦工們已經投入了巨大的算力和電量去挖礦，如果涉嫌欺詐而被否決，其為挖礦付出成本都付諸東流。

綜上所述，礦工不能冒領他人的獎勵，而拿到獎勵的礦工也必須只能拿取符合規定的數額。

   比特幣的卓越之處，在於建立了一種去中心化的自發共識。這種共識是自發產生的，是成千上萬在網路中遵循著共同規則的節點，在非同步交互中形成的，不依賴於任何中央機構的調解和干涉。

   關於比特幣的4項主要共識基礎，本文在講解對應細節時有提及，下面做一個整合：

     這四個過程相輔相成、互相作用，形成了自發的全網共識，促使全網節點組合出可信、公開、權威的總賬。  

你可能會想，比特幣是一個去中心化的、基於大眾信任的、依靠眾人力量運轉的一個東西。萬一有一部分礦工被壞人收買了咋辦呢？「51%攻擊」指的又是什麼？比特幣交易所要求的「6個確認」又是怎麼回事？

這里首先要提到比特幣的一個規則「 最長鏈優先 」。意思是， 比特幣的賬單鏈在出現分叉的時候，每個礦工會獨立選擇長（累積了最多工作量證明）的鏈條，在上面繼續挖礦工作（共識基礎4） 。

這個原則主要涉及到兩個問題：

當有兩個礦工A和B同時挖礦成功（算出符合要求的數學答案）時，他們分別把自己計算出來的工作量證明作為下一個塊的前序區塊哈希，生成一個塊銜接到原有的鏈後面，由此出現了兩個分支。

這個時候，這兩個成功的礦工廣播了自己打包成功的消息。由於區塊鏈是一個去中心化的數據結構，區塊消息到達不同節點的時間點不一致，故不同的節點可能擁有不完全一樣的區塊鏈視圖——有的礦工會先收到A的消息，有的則先收到B的消息。為了解決這個問題，收到消息的礦工們遵循一個原則：選擇並嘗試延長最長的鏈。

因此，這兩條分支會各自成長一小段時間，直到他們的長度出現差異（不可能長度一直相同），比如說其中一條鏈的礦工們，更快地打包在支鏈後面又加上一塊。按照「最長鏈優先「的規則，較短的鏈會被拋棄，原本工作在短鏈上的礦工們都回到長鏈上工作。

換言之，分叉只是不同節點暫時的不一致現象，當新區塊被加入到其中某一分支時，最終收斂將解決這一個問題。[讀者可以思考一下，為什麼區塊鏈被設置成每十分鍾挖出來一個塊：如果時間短了，是不是就增加了分支產生的次數？如果時間長了，是不是交易結算的效率就太低了？]

雙重支付的本質其實也是區塊鏈的分叉，但這種分叉卻是「非自然惡意蓄謀」的產物。

我們假設小敏是密謀雙重支付的一方，她把自己僅有的10BTC先給小強、交換一塊黃金，待這條交易信息P被打包進區塊Q後，她從小強手中拿到了黃金。這時，小敏使了個心眼，她想偷偷抹去、篡改區塊Q上的交易信息P，「白嫖」這塊黃金。為了實現這樣的目的，根據「最長鏈優先」法則，小敏必須剔除該筆交易P後、重新進行結算工作，集中算力來形成分叉，並讓分叉以更快的增速超過並取代Q所在的主鏈。如果小敏確實能讓分叉更長，分叉就成為了主鏈，其他節點也會轉向新主鏈上繼續工作。這樣，小強付出了黃金，卻沒有收到這10個比特幣，「賠了夫人又折兵」。

在這個過程中，小敏需要和原鏈進行「抗爭」，使新分叉成為最長的主鏈，這被稱為「共識攻擊」。「共識攻擊」本質上是對下一區塊的爭奪，攻擊方越「強壯」、哈希算力越大，就越容易成功。

「共識攻擊「成功的可能性有多大呢？

大多數比特幣交易所規定，一個交易傳送到區塊鏈上後需要6個「確認」來完成驗證該筆交易。這一規定的根據是，假設意圖造假的礦工擁有10%的算力（挖礦成功概率0.1），那麼造假礦工要構造另一條偽鏈實施長度超越，必須至少成功挖礦6次。那麼原鏈被取代、被拋棄的概率約為0.1的6次方，趨近於0。你可以把比特幣理解為地質構造層，表層可能因為季節變換而有所改變，甚至可能被風颳走，但一旦深入到地下，地質層就能更加穩定、不受干擾。

而假設有一群擁有了51%算力的礦工，他們控制了一半以上的全網哈希算力，可以故意在區塊鏈中製造分叉、進行雙重支付交易 。但事實是，全網哈希算力的大量增加，個體礦工幾乎不可能控制哪怕1%的哈希算力了（但礦池帶來的算力集中化控制，存在一定的風險）。更何況，如果真有擁有如此強大算力的組織，他完全可以憑借自己強大的算力投入到挖礦中去獲取開發新區塊所獲的的比特幣獎勵，誠實挖礦比雙花更有利可圖。

盡管實際上並未出現51%攻擊的問題，但不可否認的是，算力的集中違背了比特幣去中心化這一初衷，並成為其繼續發展的一大隱患。

一個系統的安全性，往往取決於系統安全的最薄弱環節，這也就是所謂的「木桶原理「。與區塊鏈系統相關的安全性問題包括但不限於以下幾項：

（1）在區塊鏈上被廣泛使用的公鑰系統基本上是安全的，但量子演算法在理論上能夠破解公鑰系統；因此，區塊鏈的演算法安全性是相對的。

（2）區塊鏈協議本身存在邏輯缺陷，例如受到黑客攻擊的區塊鏈系統共識機制。

（3）所有數字貨幣系統高度依賴私鑰，私鑰在存儲、使用方面的安全性成為區塊鏈系統安全性中至關緊要的一環。

盡管區塊鏈是去中心化系統，但目前絕大多數數字交易所卻是中心化的，存在著人為安全漏洞及技術安全漏洞。這些數字交易所擁有存放大量加密貨幣的私鑰，這對於黑客來說無疑是最矚目的目標；只要黑客偷走了這些私鑰，就可以獲取到這些加密貨幣。

作者會繼續閱讀相關資料、不斷完善本文，目標是完成一篇通俗易懂的比特幣科普文章。:)

**本文系網上信息與個人理解的結合，如有偏差及誤讀，歡迎讀者指出。也歡迎給出關於文章結構上的指導～

Ⅳ 比特幣之挖礦與共識（二）

比特幣共識機制的第三步是通過網路中的每個節點獨立校驗每個新區塊。當新區塊在網路中傳播時，每一個節點在將它 轉發到其節點之前，會進行一系列的測試去驗證它。這確保了只有有效的區塊會在網路中傳播。

獨立校驗還確保了誠實 的礦工生成的區塊可以被納入到區塊鏈中，從而獲得獎勵。行為不誠實的礦工所產生的區塊將被拒絕，這不但使他們失 去了獎勵，而且也浪費了本來可以去尋找工作量證明解的機會，因而導致其電費虧損。

當一個節點接收到一個新的區塊，它將對照一個長長的標准清單對該區塊進行驗證，若沒有通過驗證，這個區塊將被拒 絕。這些標准可以在比特幣核心客戶端的CheckBlock函數和CheckBlockHead函數中獲得

它包括：

為什麼礦工不為他們自己記錄一筆交易去獲得數以千計的比特幣？

這 是因為每一個節點根據相同的規則對區塊進行校驗。一個無效的coinbase交易將使整個區塊無效，這將導致該區塊被拒 絕，因此，該交易就不會成為總賬的一部分。礦工們必須構建一個完美的區塊，基於所有節點共享的規則，並且根據正 確工作量證明的解決方案進行挖礦，他們要花費大量的電力挖礦才能做到這一點。如果他們作弊，所有的電力和努力都 會浪費。這就是為什麼獨立校驗是去中心化共識的重要組成部分。

比特幣去中心化的共識機制的最後一步是將區塊集合至有最大工作量證明的鏈中。一旦一個節點驗證了一個新的區塊， 它將嘗試將新的區塊連接到到現存的區塊鏈，將它們組裝起來。

節點維護三種區塊：第一種是連接到主鏈上的，第二種是從主鏈上產生分支的（備用鏈），最後一種是在已知鏈中沒有 找到已知父區塊的。在驗證過程中，一旦發現有不符合標準的地方，驗證就會失敗，這樣區塊會被節點拒絕，所以也不 會加入到任何一條鏈中。

任何時候，主鏈都是累計了最多難度的區塊鏈。在一般情況下，主鏈也是包含最多區塊的那個鏈，除非有兩個等長的鏈 並且其中一個有更多的工作量證明。主鏈也會有一些分支，這些分支中的區塊與主鏈上的區塊互為「兄弟」區塊。這些區 塊是有效的，但不是主鏈的一部分。 保留這些分支的目的是如果在未來的某個時刻它們中的一個延長了並在難度值上超 過了主鏈，那麼後續的區塊就會引用它們。

如果節點收到了一個有效的區塊，而在現有的區塊鏈中卻未找到它的父區塊，那麼這個區塊被認為是「孤塊」。孤塊會被 保存在孤塊池中，直到它們的父區塊被節點收到。一旦收到了父區塊並且將其連接到現有區塊鏈上，節點就會將孤塊從 孤塊池中取出，並且連接到它的父區塊，讓它作為區塊鏈的一部分。當兩個區塊在很短的時間間隔內被挖出來，節點有 可能會以相反的順序接收到它們，這個時候孤塊現象就會出現。

選擇了最大難度的區塊鏈後，所有的節點最終在全網范圍內達成共識。隨著更多的工作量證明被添加到鏈中，鏈的暫時性差異最終會得到解決。挖礦節點通過「投票」來選擇它們想要延長的區塊鏈，當它們挖出一個新塊並且延長了一個鏈， 新塊本身就代表它們的投票。

因為區塊鏈是去中心化的數據結構，所以不同副本之間不能總是保持一致。區塊有可能在不同時間到達不同節點，導致節點有不同的區塊鏈全貌。

解決的辦法是，每一個節點總是選擇並嘗試延長代表累計了最大工作量證明的區塊鏈，也就 是最長的或最大累計工作的鏈（greatest cumulative work chain）。節點通過累加鏈上的每個區塊的工作量，得到建立這個鏈所要付出的工作量證明的總量。只要所有的節點選擇最長累計工作的區塊鏈，整個比特幣網路最終會收斂到一致的狀態。分叉即在不同區塊鏈間發生的臨時差異，當更多的區塊添加到了某個分叉中，這個問題便會迎刃而解。

提示由於全球網路中的傳輸延遲，本節中描述的區塊鏈分叉自動會發生。

然而，倒三角形的區塊不會被丟棄。它被鏈接到星形鏈的父區塊，並形成備用鏈。雖然節點X認為自己已經正確選擇了獲勝鏈，但是它還會保存「丟失」鏈，使得「丟失」鏈如果可能最終「獲勝」，它還具有重新打包的所需的信息。

這是一個鏈的重新共識，因為這些節點被迫修改他們對塊鏈的立場，把自己納入更長的鏈。任何從事延伸星形-倒三角形的礦工現在都將停止這項工作，因為他們的候選人是「孤兒」，因為他們的父母「倒三角形」不再是最長的連鎖。

「倒三角形」內的交易重新插入到內存池中用來包含在下一個塊中，因為它們所在的塊不再位於主鏈中。

整個網路重新回到單一鏈狀態，星形-三角形-菱形，「菱形」成為鏈中的最後一個塊。所有礦工立即開始研究以「菱形」為父區塊的候選塊，以擴展這條星形-三角形-菱形鏈。

從理論上來說，兩個區塊的分叉是有可能的，這種情況發生在因先前分叉而相互對立起來的礦工，又幾乎同時發現了兩個不同區塊的解。

然而，這種情況發生的幾率是很低的。單區塊分叉每周都會發生，而雙塊分叉則非常罕見。比特幣將區塊間隔設計為10分鍾，是在更快速的交易確認和更低的分叉概率間作出的妥協。更短的區塊產生間隔會讓交易清算更快地完成，也會導致更加頻繁地區塊鏈分叉。與之相對地，更長的間隔會減少分叉數量，卻會導致更長的清算時間。

2012年以來，比特幣挖礦發展出一個解決區塊頭基本結構限制的方案。在比特幣的早期，礦工可以通過遍歷隨機數 (Nonce)獲得符合要求的hash來挖出一個塊。

難度增長後，礦工經常在嘗試了40億個值後仍然沒有出塊。然而，這很容 易通過讀取塊的時間戳並計算經過的時間來解決。因為時間戳是區塊頭的一部分，它的變化可以讓礦工用不同的隨機值 再次遍歷。當挖礦硬體的速度達到了4GH/秒，這種方法變得越來越困難，因為隨機數的取值在一秒內就被用盡了。

當出現ASIC礦機並很快達到了TH/秒的hash速率後，挖礦軟體為了找到有效的塊， 需要更多的空間來儲存nonce值 。可以把時間戳延後一點，但將來如果把它移動得太遠，會導致區塊變為無效。

區塊頭需要信息來源的一個新的「變革」。解決方案是使用coinbase交易作為額外的隨機值來源，因為coinbase腳本可以儲存2-100位元組的數據，礦工們開始使用這個空間作為額外隨機值的來源，允許他們去探索一個大得多的區塊頭值范圍來找到有效的塊。這個coinbase交易包含在merkle樹中，這意味著任何coinbase腳本的變化將導致Merkle根的變化。

8個位元組的額外隨機數，加上4個位元組的「標准」隨機數，允許礦工每秒嘗試2^96（8後面跟28個零）種可能性而無需修改時間戳。如果未來礦工穿過了以上所有的可能性，他們還可以通過修改時間戳來解決。同樣，coinbase腳本中也有更多額外的空間可以為將來隨機數的擴展做准備。

比特幣的共識機制指的是，被礦工（或礦池）試圖使用自己的算力實行欺騙或破壞的難度很大，至少理論上是這樣。就像我們前面講的，比特幣的共識機制依賴於這樣一個前提，那就是絕大多數的礦工，出於自己利益最大化的考慮，都會 通過誠實地挖礦來維持整個比特幣系統。然而，當一個或者一群擁有了整個系統中大量算力的礦工出現之後，他們就可以通過攻擊比特幣的共識機制來達到破壞比特幣網路的安全性和可靠性的目的。

值得注意的是，共識攻擊只能影響整個區塊鏈未來的共識，或者說，最多能影響不久的過去幾個區塊的共識（最多影響過去10個塊）。而且隨著時間的推移，整個比特幣塊鏈被篡改的可能性越來越低。

理論上，一個區塊鏈分叉可以變得很長，但實際上，要想實現一個非常長的區塊鏈分叉需要的算力非常非常大，隨著整個比特幣區塊鏈逐漸增長，過去的區塊基本可以認為是無法被分叉篡改的。

同時，共識攻擊也不會影響用戶的私鑰以及加密演算法（ECDSA）。

共識攻擊也 不能從其他的錢包那裡偷到比特幣、不簽名地支付比特幣、重新分配比特幣、改變過去的交易或者改變比特幣持有紀錄。共識攻擊能夠造成的唯一影響是影響最近的區塊（最多10個）並且通過拒絕服務來影響未來區塊的生成。

共識攻擊的一個典型場景就是「51%攻擊」。想像這么一個場景，一群礦工控制了整個比特幣網路51％的算力，他們聯合起來打算攻擊整個比特幣系統。由於這群礦工可以生成絕大多數的塊，他們就可以通過故意製造塊鏈分叉來實現「雙重支 付」或者通過拒絕服務的方式來阻止特定的交易或者攻擊特定的錢包地址。

區塊鏈分叉/雙重支付攻擊指的是攻擊者通過 不承認最近的某個交易，並在這個交易之前重構新的塊，從而生成新的分叉，繼而實現雙重支付。有了充足算力的保證，一個攻擊者可以一次性篡改最近的6個或者更多的區塊，從而使得這些區塊包含的本應無法篡改的交易消失。

值得注意的是，雙重支付只能在攻擊者擁有的錢包所發生的交易上進行，因為只有錢包的擁有者才能生成一個合法的簽名用於雙重支付交易。攻擊者在自己的交易上進行雙重支付攻擊，如果可以通過使交易無效而實現對於不可逆轉的購買行為不予付款， 這種攻擊就是有利可圖的。

攻擊者Mallory在Carol的畫廊買了描繪偉大的中本聰的三聯組畫（The Great Fire），Mallory通過轉賬價值25萬美金的比特幣 與Carol進行交易。在等到一個而不是六個交易確認之後，Carol放心地將這幅組畫包好，交給了Mallory。這時，Mallory 的一個同夥，一個擁有大量算力的礦池的人Paul，在這筆交易寫進區塊鏈的時候，開始了51%攻擊。

首先，Paul利用自己礦池的算力重新計算包含這筆交易的塊，並且在新塊里將原來的交易替換成了另外一筆交易（比如直接轉給了Mallory 的另一個錢包而不是Carol的），從而實現了「雙重支付」。這筆「雙重支付」交易使用了跟原有交易一致的UTXO，但收款人被替換成了Mallory的錢包地址。

然後，Paul利用礦池在偽造的塊的基礎上，又計算出一個更新的塊，這樣，包含這 筆「雙重支付」交易的塊鏈比原有的塊鏈高出了一個塊。到此，高度更高的分叉區塊鏈取代了原有的區塊鏈，「雙重支付」交 易取代了原來給Carol的交易，Carol既沒有收到價值25萬美金的比特幣，原本擁有的三幅價值連城的畫也被Mallory白白 拿走了。

在整個過程中，Paul礦池裡的其他礦工可能自始至終都沒有覺察到這筆「雙重支付」交易有什麼異樣，因為挖礦程序都是自動在運行，並且不會時時監控每一個區塊中的每一筆交易。

為了避免這類攻擊，售賣大宗商品的商家應該在交易得到全網的6個確認之後再交付商品。或者，商家應該使用第三方 的多方簽名的賬戶進行交易，並且也要等到交易賬戶獲得全網多個確認之後再交付商品。一條交易的確認數越多，越難 被攻擊者通過51%攻擊篡改。

對於大宗商品的交易，即使在付款24小時之後再發貨，對買賣雙方來說使用比特幣支付也 是方便並且有效率的。而24小時之後，這筆交易的全網確認數將達到至少144個（能有效降低被51%攻擊的可能性）。

需要注意的是，51%攻擊並不是像它的命名里說的那樣，攻擊者需要至少51%的算力才能發起，實際上，即使其擁有不 到51%的系統算力，依然可以嘗試發起這種攻擊。之所以命名為51％攻擊，只是因為在攻擊者的算力達到51%這個閾值 的時候，其發起的攻擊嘗試幾乎肯定會成功。

本質上來看，共識攻擊，就像是系統中所有礦工的算力被分成了兩組，一 組為誠實算力，一組為攻擊者算力，兩組人都在爭先恐後地計算塊鏈上的新塊，只是攻擊者算力算出來的是精心構造 的、包含或者剔除了某些交易的塊。因此，攻擊者擁有的算力越少，在這場決逐中獲勝的可能性就越小。

從另一個角度 講，一個攻擊者擁有的算力越多，其故意創造的分叉塊鏈就可能越長，可能被篡改的最近的塊或者或者受其控制的未來 的塊就會越多。一些安全研究組織利用統計模型得出的結論是，算力達到全網的30%就足以發動51%攻擊了。全網算力的急劇增長已經使得比特幣系統不再可能被某一個礦工攻擊，因為一個礦工已經不可能占據全網哪怕的1%算 力。

待補充

待補充

Ⅳ 詳解比特幣挖礦原理

可以將區塊鏈看作一本記錄所有交易的公開總帳簿（列表），比特幣網路中的每個參與者都把它看作一本所有權的權威記錄。

比特幣沒有中心機構，幾乎所有的完整節點都有一份公共總帳的備份，這份總帳可以被視為認證過的記錄。

至今為止，在主幹區塊鏈上，沒有發生一起成功的攻擊，一次都沒有。

通過創造出新區塊，比特幣以一個確定的但不斷減慢的速率被鑄造出來。大約每十分鍾產生一個新區塊，每一個新區塊都伴隨著一定數量從無到有的全新比特幣。每開采210,000個塊，大約耗時4年，貨幣發行速率降低50%。

在2016年的某個時刻，在第420,000個區塊被「挖掘」出來之後降低到12.5比特幣/區塊。在第13,230,000個區塊（大概在2137年被挖出）之前，新幣的發行速度會以指數形式進行64次「二等分」。到那時每區塊發行比特幣數量變為比特幣的最小貨幣單位——1聰。最終，在經過1,344萬個區塊之後，所有的共20,999,999.9769億聰比特幣將全部發行完畢。換句話說， 到2140年左右，會存在接近2,100萬比特幣。在那之後，新的區塊不再包含比特幣獎勵，礦工的收益全部來自交易費。

在收到交易後，每一個節點都會在全網廣播前對這些交易進行校驗，並以接收時的相應順序，為有效的新交易建立一個池（交易池）。

每一個節點在校驗每一筆交易時，都需要對照一個長長的標准列表：

交易的語法和數據結構必須正確。

輸入與輸出列表都不能為空。

交易的位元組大小是小於MAX_BLOCK_SIZE的。

每一個輸出值，以及總量，必須在規定值的范圍內 （小於2,100萬個幣，大於0）。

沒有哈希等於0，N等於-1的輸入（coinbase交易不應當被中繼）。

nLockTime是小於或等於INT_MAX的。

交易的位元組大小是大於或等於100的。

交易中的簽名數量應小於簽名操作數量上限。

解鎖腳本（Sig）只能夠將數字壓入棧中，並且鎖定腳本（Pubkey）必須要符合isStandard的格式 （該格式將會拒絕非標准交易）。

池中或位於主分支區塊中的一個匹配交易必須是存在的。

對於每一個輸入，如果引用的輸出存在於池中任何的交易，該交易將被拒絕。

對於每一個輸入，在主分支和交易池中尋找引用的輸出交易。如果輸出交易缺少任何一個輸入，該交易將成為一個孤立的交易。如果與其匹配的交易還沒有出現在池中，那麼將被加入到孤立交易池中。

對於每一個輸入，如果引用的輸出交易是一個coinbase輸出，該輸入必須至少獲得COINBASE_MATURITY (100)個確認。

對於每一個輸入，引用的輸出是必須存在的，並且沒有被花費。

使用引用的輸出交易獲得輸入值，並檢查每一個輸入值和總值是否在規定值的范圍內 （小於2100萬個幣，大於0）。

如果輸入值的總和小於輸出值的總和，交易將被中止。

如果交易費用太低以至於無法進入一個空的區塊，交易將被拒絕。

每一個輸入的解鎖腳本必須依據相應輸出的鎖定腳本來驗證。

以下挖礦節點取名為 A挖礦節點

挖礦節點時刻監聽著傳播到比特幣網路的新區塊。而這些新加入的區塊對挖礦節點有著特殊的意義。礦工間的競爭以新區塊的傳播而結束，如同宣布誰是最後的贏家。對於礦工們來說，獲得一個新區塊意味著某個參與者贏了，而他們則輸了這場競爭。然而，一輪競爭的結束也代表著下一輪競爭的開始。

驗證交易後，比特幣節點會將這些交易添加到自己的內存池中。內存池也稱作交易池，用來暫存尚未被加入到區塊的交易記錄。

A節點需要為內存池中的每筆交易分配一個優先順序，並選擇較高優先順序的交易記錄來構建候選區塊。

一個交易想要成為「較高優先順序」，需滿足的條件：優先值大於57,600,000，這個值的生成依賴於3個參數：一個比特幣（即1億聰），年齡為一天（144個區塊），交易的大小為250個位元組：

High Priority > 100,000,000 satoshis * 144 blocks / 250 bytes = 57,600,000

區塊中用來存儲交易的前50K位元組是保留給較高優先順序交易的。 節點在填充這50K位元組的時候，會優先考慮這些最高優先順序的交易，不管它們是否包含了礦工費。這種機制使得高優先順序交易即便是零礦工費，也可以優先被處理。

然後，A挖礦節點會選出那些包含最小礦工費的交易，並按照「每千位元組礦工費」進行排序，優先選擇礦工費高的交易來填充剩下的區塊。

如區塊中仍有剩餘空間，A挖礦節點可以選擇那些不含礦工費的交易。有些礦工會竭盡全力將那些不含礦工費的交易整合到區塊中，而其他礦工也許會選擇忽略這些交易。

在區塊被填滿後，內存池中的剩餘交易會成為下一個區塊的候選交易。因為這些交易還留在內存池中，所以隨著新的區塊被加到鏈上，這些交易輸入時所引用UTXO的深度（即交易「塊齡」）也會隨著變大。由於交易的優先值取決於它交易輸入的「塊齡」，所以這個交易的優先值也就隨之增長了。最後，一個零礦工費交易的優先值就有可能會滿足高優先順序的門檻，被免費地打包進區塊。

UTXO（Unspent Transaction Output） : 每筆交易都有若干交易輸入，也就是資金來源，也都有若干筆交易輸出，也就是資金去向。一般來說，每一筆交易都要花費（spend）一筆輸入，產生一筆輸出，而其所產生的輸出，就是「未花費過的交易輸出」，也就是 UTXO。

塊齡：UTXO的「塊齡」是自該UTXO被記錄到區塊鏈為止所經歷過的區塊數，即這個UTXO在區塊鏈中的深度。

區塊中的第一筆交易是筆特殊交易，稱為創幣交易或者coinbase交易。這個交易是由挖礦節點構造並用來獎勵礦工們所做的貢獻的。假設此時一個區塊的獎勵是25比特幣，A挖礦的節點會創建「向A的地址支付25.1個比特幣(包含礦工費0.1個比特幣)」這樣一個交易，把生成交易的獎勵發送到自己的錢包。A挖出區塊獲得的獎勵金額是coinbase獎勵（25個全新的比特幣）和區塊中全部交易礦工費的總和。

A節點已經構建了一個候選區塊，那麼就輪到A的礦機對這個新區塊進行「挖掘」，求解工作量證明演算法以使這個區塊有效。比特幣挖礦過程使用的是SHA256哈希函數。

用最簡單的術語來說， 挖礦節點不斷重復進行嘗試，直到它找到的隨機調整數使得產生的哈希值低於某個特定的目標。 哈希函數的結果無法提前得知，也沒有能得到一個特定哈希值的模式。舉個例子，你一個人在屋裡打檯球，白球從A點到達B點，但是一個人推門進來看到白球在B點，卻無論如何是不知道如何從A到B的。哈希函數的這個特性意味著：得到哈希值的唯一方法是不斷的嘗試，每次隨機修改輸入，直到出現適當的哈希值。

需要以下參數

• block的版本 version

• 上一個block的hash值: prev_hash

• 需要寫入的交易記錄的hash樹的值: merkle_root

• 更新時間: ntime

• 當前難度: nbits

挖礦的過程就是找到x使得

SHA256(SHA256(version + prev_hash + merkle_root + ntime + nbits + x )) < TARGET

上式的x的范圍是0~2^32, TARGET可以根據當前難度求出的。

簡單打個比方，想像人們不斷扔一對色子以得到小於一個特定點數的游戲。第一局，目標是12。只要你不扔出兩個6，你就會贏。然後下一局目標為11。玩家只能扔10或更小的點數才能贏，不過也很簡單。假如幾局之後目標降低為了5。現在有一半機率以上扔出來的色子加起來點數會超過5，因此無效。隨著目標越來越小，要想贏的話，扔色子的次數會指數級的上升。最終當目標為2時（最小可能點數），只有一個人平均扔36次或2%扔的次數中，他才能贏。

如前所述，目標決定了難度，進而影響求解工作量證明演算法所需要的時間。那麼問題來了：為什麼這個難度值是可調整的？由誰來調整？如何調整？

比特幣的區塊平均每10分鍾生成一個。這就是比特幣的心跳，是貨幣發行速率和交易達成速度的基礎。不僅是在短期內，而是在幾十年內它都必須要保持恆定。在此期間，計算機性能將飛速提升。此外，參與挖礦的人和計算機也會不斷變化。為了能讓新區塊的保持10分鍾一個的產生速率，挖礦的難度必須根據這些變化進行調整。事實上，難度是一個動態的參數，會定期調整以達到每10分鍾一個新區塊的目標。簡單地說，難度被設定在，無論挖礦能力如何，新區塊產生速率都保持在10分鍾一個。

那麼，在一個完全去中心化的網路中，這樣的調整是如何做到的呢？難度的調整是在每個完整節點中獨立自動發生的。每2,016個區塊(2周產生的區塊)中的所有節點都會調整難度。難度的調整公式是由最新2,016個區塊的花費時長與20,160分鍾（兩周，即這些區塊以10分鍾一個速率所期望花費的時長）比較得出的。難度是根據實際時長與期望時長的比值進行相應調整的（或變難或變易）。簡單來說，如果網路發現區塊產生速率比10分鍾要快時會增加難度。如果發現比10分鍾慢時則降低難度。

為了防止難度的變化過快，每個周期的調整幅度必須小於一個因子（值為4）。如果要調整的幅度大於4倍，則按4倍調整。由於在下一個2,016區塊的周期不平衡的情況會繼續存在，所以進一步的難度調整會在下一周期進行。因此平衡哈希計算能力和難度的巨大差異有可能需要花費幾個2,016區塊周期才會完成。

舉個例子，當前A節點在挖277,316個區塊，A挖礦節點一旦完成計算，立刻將這個區塊發給它的所有相鄰節點。這些節點在接收並驗證這個新區塊後，也會繼續傳播此區塊。當這個新區塊在網路中擴散時，每個節點都會將它作為第277,316個區塊(父區塊為277,315)加到自身節點的區塊鏈副本中。當挖礦節點收到並驗證了這個新區塊後，它們會放棄之前對構建這個相同高度區塊的計算，並立即開始計算區塊鏈中下一個區塊的工作。

比特幣共識機制的第三步是通過網路中的每個節點獨立校驗每個新區塊。當新區塊在網路中傳播時，每一個節點在將它轉發到其節點之前，會進行一系列的測試去驗證它。這確保了只有有效的區塊會在網路中傳播。

每一個節點對每一個新區塊的獨立校驗，確保了礦工無法欺詐。在前面的章節中，我們看到了礦工們如何去記錄一筆交易，以獲得在此區塊中創造的新比特幣和交易費。為什麼礦工不為他們自己記錄一筆交易去獲得數以千計的比特幣？這是因為每一個節點根據相同的規則對區塊進行校驗。一個無效的coinbase交易將使整個區塊無效，這將導致該區塊被拒絕，因此，該交易就不會成為總賬的一部分。

比特幣去中心化的共識機制的最後一步是將區塊集合至有最大工作量證明的鏈中。一旦一個節點驗證了一個新的區塊，它將嘗試將新的區塊連接到到現存的區塊鏈，將它們組裝起來。

節點維護三種區塊：

· 第一種是連接到主鏈上的，

· 第二種是從主鏈上產生分支的（備用鏈），

· 第三種是在已知鏈中沒有找到已知父區塊的。

有時候，新區塊所延長的區塊鏈並不是主鏈，這一點我們將在下面「 區塊鏈分叉」中看到。

如果節點收到了一個有效的區塊，而在現有的區塊鏈中卻未找到它的父區塊，那麼這個區塊被認為是「孤塊」。孤塊會被保存在孤塊池中，直到它們的父區塊被節點收到。一旦收到了父區塊並且將其連接到現有區塊鏈上，節點就會將孤塊從孤塊池中取出，並且連接到它的父區塊，讓它作為區塊鏈的一部分。當兩個區塊在很短的時間間隔內被挖出來，節點有可能會以相反的順序接收到它們，這個時候孤塊現象就會出現。

選擇了最大難度的區塊鏈後，所有的節點最終在全網范圍內達成共識。隨著更多的工作量證明被添加到鏈中，鏈的暫時性差異最終會得到解決。挖礦節點通過「投票」來選擇它們想要延長的區塊鏈，當它們挖出一個新塊並且延長了一個鏈，新塊本身就代表它們的投票。

因為區塊鏈是去中心化的數據結構，所以不同副本之間不能總是保持一致。區塊有可能在不同時間到達不同節點，導致節點有不同的區塊鏈視角。解決的辦法是， 每一個節點總是選擇並嘗試延長代表累計了最大工作量證明的區塊鏈，也就是最長的或最大累計難度的鏈。

當有兩個候選區塊同時想要延長最長區塊鏈時，分叉事件就會發生。正常情況下，分叉發生在兩名礦工在較短的時間內，各自都算得了工作量證明解的時候。兩個礦工在各自的候選區塊一發現解，便立即傳播自己的「獲勝」區塊到網路中，先是傳播給鄰近的節點而後傳播到整個網路。每個收到有效區塊的節點都會將其並入並延長區塊鏈。如果該節點在隨後又收到了另一個候選區塊，而這個區塊又擁有同樣父區塊，那麼節點會將這個區塊連接到候選鏈上。其結果是，一些節點收到了一個候選區塊，而另一些節點收到了另一個候選區塊，這時兩個不同版本的區塊鏈就出現了。

分叉之前

分叉開始

我們看到兩個礦工幾乎同時挖到了兩個不同的區塊。為了便於跟蹤這個分叉事件，我們設定有一個被標記為紅色的、來自加拿大的區塊，還有一個被標記為綠色的、來自澳大利亞的區塊。

假設有這樣一種情況，一個在加拿大的礦工發現了「紅色」區塊的工作量證明解，在「藍色」的父區塊上延長了塊鏈。幾乎同一時刻，一個澳大利亞的礦工找到了「綠色」區塊的解，也延長了「藍色」區塊。那麼現在我們就有了兩個區塊：一個是源於加拿大的「紅色」區塊；另一個是源於澳大利亞的「綠色」。這兩個區塊都是有效的，均包含有效的工作量證明解並延長同一個父區塊。這個兩個區塊可能包含了幾乎相同的交易，只是在交易的排序上有些許不同。

比特幣網路中鄰近（網路拓撲上的鄰近，而非地理上的）加拿大的節點會首先收到「紅色」區塊，並建立一個最大累計難度的區塊，「紅色」區塊為這個鏈的最後一個區塊（藍色-紅色），同時忽略晚一些到達的「綠色」區塊。相比之下，離澳大利亞更近的節點會判定「綠色」區塊勝出，並以它為最後一個區塊來延長區塊鏈（藍色-綠色），忽略晚幾秒到達的「紅色」區塊。那些首先收到「紅色」區塊的節點，會即刻以這個區塊為父區塊來產生新的候選區塊，並嘗試尋找這個候選區塊的工作量證明解。同樣地，接受「綠色」區塊的節點會以這個區塊為鏈的頂點開始生成新塊，延長這個鏈。

分叉問題幾乎總是在一個區塊內就被解決了。網路中的一部分算力專注於「紅色」區塊為父區塊，在其之上建立新的區塊；另一部分算力則專注在「綠色」區塊上。即便算力在這兩個陣營中平均分配，也總有一個陣營搶在另一個陣營前發現工作量證明解並將其傳播出去。在這個例子中我們可以打個比方，假如工作在「綠色」區塊上的礦工找到了一個「粉色」區塊延長了區塊鏈(藍色-綠色-粉色)，他們會立刻傳播這個新區塊，整個網路會都會認為這個區塊是有效的，如上圖所示。

所有在上一輪選擇「綠色」區塊為勝出者的節點會直接將這條鏈延長一個區塊。然而，那些選擇「紅色」區塊為勝出者的節點現在會看到兩個鏈： 「藍色-綠色-粉色」和「藍色-紅色」。 如上圖所示，這些節點會根據結果將 「藍色-綠色-粉色」 這條鏈設置為主鏈，將 「藍色-紅色」 這條鏈設置為備用鏈。 這些節點接納了新的更長的鏈，被迫改變了原有對區塊鏈的觀點，這就叫做鏈的重新共識 。因為「紅」區塊做為父區塊已經不在最長鏈上，導致了他們的候選區塊已經成為了「孤塊」，所以現在任何原本想要在「藍色-紅色」鏈上延長區塊鏈的礦工都會停下來。全網將 「藍色-綠色-粉色」 這條鏈識別為主鏈，「粉色」區塊為這條鏈的最後一個區塊。全部礦工立刻將他們產生的候選區塊的父區塊切換為「粉色」，來延長「藍色-綠色-粉色」這條鏈。

從理論上來說，兩個區塊的分叉是有可能的，這種情況發生在因先前分叉而相互對立起來的礦工，又幾乎同時發現了兩個不同區塊的解。然而，這種情況發生的幾率是很低的。單區塊分叉每周都會發生，而雙塊分叉則非常罕見。

比特幣將區塊間隔設計為10分鍾，是在更快速的交易確認和更低的分叉概率間作出的妥協。更短的區塊產生間隔會讓交易清算更快地完成，也會導致更加頻繁地區塊鏈分叉。與之相對地，更長的間隔會減少分叉數量，卻會導致更長的清算時間。

Ⅵ 深入了解區塊鏈的共識機制及演算法原理

所謂「共識機制」，是通過特殊節點的投票，在很短的時間內完成對交易的驗證和確認；對一筆交易，如果利益不相乾的若干個節點能夠達成共識，我們就可以認為全網對此也能夠達成共識。再通俗一點來講，如果中國一名微博大V、美國一名虛擬幣玩家、一名非洲留學生和一名歐洲旅行者互不相識，但他們都一致認為你是個好人，那麼基本上就可以斷定你這人還不壞。

要想整個區塊鏈網路節點維持一份相同的數據，同時保證每個參與者的公平性，整個體系的所有參與者必須要有統一的協議，也就是我們這里要將的共識演算法。比特幣所有的節點都遵循統一的協議規范。協議規范（共識演算法）由相關的共識規則組成，這些規則可以分為兩個大的核心：工作量證明與最長鏈機制。所有規則（共識）的最終體現就是比特幣的最長鏈。共識演算法的目的就是保證比特幣不停地在最長鏈條上運轉，從而保證整個記賬系統的一致性和可靠性。

區塊鏈中的用戶進行交易時不需要考慮對方的信用、不需要信任對方，也無需一個可信的中介機構或中央機構，只需要依據區塊鏈協議即可實現交易。這種不需要可信第三方中介就可以順利交易的前提是區塊鏈的共識機制，即在互不了解、信任的市場環境中，參與交易的各節點出於對自身利益考慮，沒有任何違規作弊的動機、行為，因此各節點會主動自覺遵守預先設定的規則，來判斷每一筆交易的真實性和可靠性，並將檢驗通過的記錄寫入到區塊鏈中。各節點的利益各不相同，邏輯上將它們沒有合謀欺騙作弊的動機產生，而當網路中有的節點擁有公共信譽時，這一點尤為明顯。區塊鏈技術運用基於數學原理的共識演算法，在節點之間建立「信任」網路，利用技術手段從而實現一種創新式的信用網路。

目前區款連行業內主流的共識演算法機制包含：工作量證明機制、權益證明機制、股份授權證明機制和Pool驗證池這四大類。

工作量證明機制即對於工作量的證明，是生成要加入到區塊鏈中的一筆新的交易信息(即新區塊)時必須滿足的要求。在基於工作量證明機制構建的區塊鏈網路中，節點通過計算隨機哈希散列的數值解爭奪記賬權，求得正確的數值解以生成區塊的能力是節點算力的具體表現。工作量證明機制具有完全去中心化的優點，在以工作量證明機制為共識的區塊鏈中，節點可以自由進出。大家所熟知的比特幣網路就應用工作量證明機制來生產新的貨幣。然而，由於工作量證明機制在比特幣網路中的應用已經吸引了全球計算機大部分的算力，其他想嘗試使用該機制的區塊鏈應用很難獲得同樣規模的算力來維持自身的安全。同時，基於工作量證明機制的挖礦行為還造成了大量的資源浪費，達成共識所需要的周期也較長，因此該機制並不適合商業應用。

2012年，化名Sunny King的網友推出了Peercoin，該加密電子貨幣採用工作量證明機制發行新幣，採用權益證明機制維護網路安全，這是權益證明機制在加密電子貨幣中的首次應用。與要求證明人執行一定量的計算工作不同，權益證明要求證明人提供一定數量加密貨幣的所有權即可。權益證明機制的運作方式是，當創造一個新區塊時，礦工需要創建一個「幣權」交易，交易會按照預先設定的比例把一些幣發送給礦工本身。權益證明機制根據每個節點擁有代幣的比例和時間，依據演算法等比例地降低節點的挖礦難度，從而加快了尋找隨機數的速度。這種共識機制可以縮短達成共識所需的時間，但本質上仍然需要網路中的節點進行挖礦運算。因此，PoS機制並沒有從根本上解決PoW機制難以應用於商業領域的問題。

股份授權證明機制是一種新的保障網路安全的共識機制。它在嘗試解決傳統的PoW機制和PoS機制問題的同時，還能通過實施科技式的民主抵消中心化所帶來的負面效應。

股份授權證明機制與董事會投票類似，該機制擁有一個內置的實時股權人投票系統，就像系統隨時都在召開一個永不散場的股東大會，所有股東都在這里投票決定公司決策。基於DPoS機制建立的區塊鏈的去中心化依賴於一定數量的代表，而非全體用戶。在這樣的區塊鏈中，全體節點投票選舉出一定數量的節點代表，由他們來代理全體節點確認區塊、維持系統有序運行。同時，區塊鏈中的全體節點具有隨時罷免和任命代表的權力。如果必要，全體節點可以通過投票讓現任節點代表失去代表資格，重新選舉新的代表，實現實時的民主。

股份授權證明機制可以大大縮小參與驗證和記賬節點的數量，從而達到秒級的共識驗證。然而，該共識機制仍然不能完美解決區塊鏈在商業中的應用問題，因為該共識機制無法擺脫對於代幣的依賴，而在很多商業應用中並不需要代幣的存在。

Pool驗證池基於傳統的分布式一致性技術建立，並輔之以數據驗證機制，是目前區塊鏈中廣泛使用的一種共識機制。

Pool驗證池不需要依賴代幣就可以工作，在成熟的分布式一致性演算法(Pasox、Raft)基礎之上，可以實現秒級共識驗證，更適合有多方參與的多中心商業模式。不過，Pool驗證池也存在一些不足，例如該共識機制能夠實現的分布式程度不如PoW機制等

這里主要講解區塊鏈工作量證明機制的一些演算法原理以及比特幣網路是如何證明自己的工作量的，希望大家能夠對共識演算法有一個基本的認識。

工作量證明系統的主要特徵是客戶端要做一定難度的工作來得到一個結果，驗證方則很容易通過結果來檢查客戶端是不是做了相應的工作。這種方案的一個核心特徵是不對稱性：工作對於請求方是適中中的，對於驗證方是易於驗證的。它與驗證碼不同，驗證碼是易於被人類解決而不是易於被計算機解決。

下圖所示的為工作量證明流程。

舉個例子，給個一個基本的字元創「hello，world！」，我們給出的工作量要求是，可以在這個字元創後面添加一個叫做nonce（隨機數）的整數值，對變更後（添加nonce）的字元創進行SHA-256運算，如果得到的結果（一十六進制的形式表示）以「0000」開頭的，則驗證通過。為了達到這個工作量證明的目標，需要不停地遞增nonce值，對得到的字元創進行SHA-256哈希運算。按照這個規則，需要經過4251次運算，才能找到前導為4個0的哈希散列。

通過這個示例我們對工作量證明機制有了一個初步的理解。有人或許認為如果工作量證明只是這樣一個過程，那是不是只要記住nonce為4521使計算能通過驗證就行了，當然不是了，這只是一個例子。

下面我們將輸入簡單的變更為」Hello,World!+整數值」，整數值取1~1000，也就是說將輸入變成一個1~1000的數組：Hello,World!1；Hello,World!2；...；Hello,World!1000。然後對數組中的每一個輸入依次進行上面的工作量證明—找到前導為4個0的哈希散列。

由於哈希值偽隨機的特性，根據概率論的相關知識容易計算出，預計要進行2的16次方次數的嘗試，才能得到前導為4個0的哈希散列。而統計一下剛剛進行的1000次計算的實際結果會發現，進行計算的平均次數為66958次，十分接近2的16次方（65536）。在這個例子中，數學期望的計算次數實際就是要求的「工作量」，重復進行多次的工作量證明會是一個符合統計學規律的概率事件。

統計輸入的字元創與得到對應目標結果實際使用的計算次數如下：

對於比特幣網路中的任何節點，如果想生成一個新的區塊加入到區塊鏈中，則必須解決出比特幣網路出的這道謎題。這道題的關鍵要素是工作量證明函數、區塊及難度值。工作量證明函數是這道題的計算方法，區塊是這道題的輸入數據，難度值決定了解這道題的所需要的計算量。

比特幣網路中使用的工作量證明函數正是上文提及的SHA-256。區塊其實就是在工作量證明環節產生的。曠工通過不停地構造區塊數據，檢驗每次計算出的結果是否滿足要求的工作量，從而判斷該區塊是不是符合網路難度。區塊頭即比特幣工作量證明函數的輸入數據。

難度值是礦工們挖掘的重要參考指標，它決定了曠工需要經過多少次哈希運算才能產生一個合法的區塊。比特幣網路大約每10分鍾生成一個區塊，如果在不同的全網算力條件下，新區塊的產生基本都保持這個速度，難度值必須根據全網算力的變化進行調整。總的原則即為無論挖礦能力如何，使得網路始終保持10分鍾產生一個新區塊。

難度值的調整是在每個完整節點中獨立自動發生的。每隔2016個區塊，所有節點都會按照統一的格式自動調整難度值，這個公式是由最新產生的2016個區塊的花費時長與期望時長（按每10分鍾產生一個取款，則期望時長為20160分鍾）比較得出來的，根據實際時長一期望時長的比值進行調整。也就是說，如果區塊產生的速度比10分鍾快，則增加難度值；反正，則降低難度值。用公式來表達如下：

新難度值=舊難度值*（20160分鍾/過去2016個區塊花費時長）。

工作量證明需要有一個目標值。比特幣工作量證明的目標值（Target）的計算公式如下：

目標值=最大目標值/難度值，其中最大目標值為一個恆定值

目標值的大小與難度值成反比，比特幣工作量證明的達成就是礦中計算出來的區塊哈希值必須小於目標值。

我們也可以將比特幣工作量的過程簡單的理解成，通過不停變更區塊頭（即嘗試不同nonce值）並將其作為輸入，進行SHA-256哈希運算，找出一個有特定格式哈希值的過程（即要求有一定數量的前導0），而要求的前導0個數越多，難度越大。

可以把比特幣將這道工作量證明謎題的步驟大致歸納如下：

該過程可以用下圖表示：

比特幣的工作量證明，就是我們俗稱「挖礦」所做的主要工作。理解工作量證明機制，將為我們進一步理解比特幣區塊鏈的共識機制奠定基礎。

Ⅶ 舉例說明 比特幣 幹啥的，概念性文字就不要發了

比如說世界上只有10蹲黃金。用這10蹲黃金作為貨幣。用的人越多，就越值錢

Ⅷ 擁有一個比特幣到底是擁有了一個什麼東西

你擁有了一個比特幣，實際上是擁有了一個價值物。

這個價值物擁有金融屬性，因為它可以交易和變現。它也是一個收藏品，可以收藏起來，雖然不是以太坊等主鏈通過鑄幣協議定義的NFT，但是確確實實你可以收藏它。

你的這個比特幣不屬於任何一個國家，只屬於一個錢包地址。它的產生實際上是一連串規則和共識機制構成下被產出的，就好像德州撲克全世界人都玩兩把，因為大家都遵守一個規則，輸贏很公平。比特幣就是這樣被全世界的礦工在這個規則下競爭記賬產生歸屬權挖掘出來的。規則沒人能改，因為鑄幣時就寫好了，總量2100萬枚，大家開始競爭記賬。

這個幣不難發現，它的價值來源於共識，如果全世界人民都認可，那麼流動性的價值很大，那麼幣的價格也會趨於穩定。就像黃金，你可以在世界任何市場上拿黃金換點東西，無論一頓飯也好，還是一台電視也好。

這個幣不受到任何國家的監管，因為是全人類記賬的獎勵。而不是一個國家發行的規則，因此是超脫國家層面的貨幣管理框架的。

這個幣真正屬於你是通過所有結點的確認誕生的，也就是說你擁有一個比特幣，事實上任何一個結點上的我們都知道這件事。無匿名，所有的轉賬信息全結點都知道並且不能篡改。

說到這里，你如何看待比特幣呢？

表面上像是擁有一個Q幣一樣，但是Q幣是中心化，也就是說有一個公司來發行的，但是比特幣它是一個去中心化的，不是由某個公司某一個人來控制的，也不受國家政權或者是機構的控制。比特幣真正做到了私有財產不可侵犯。法院可以查封你的任何資產，卻不能查封你的比特幣。當然前提是你不提供自己的私鑰。其實比特幣更像是黃金而不是貨幣。因為貨幣的話，它要保證一定的通脹。有很多人不了解你的，你說比特幣是騙局。這個也能理解，因為很多人根本就不了解什麼是貨幣。貨幣的本質是信用。比如說法定貨幣是國家信用背書。相信國家所以錢才值錢。但是你想一下，比如說有些什麼委內瑞拉這些國家，他們的國家信用肯定不行，貨幣大幅貶值。那這個時候比特幣的這個價值就體現出來了。比特幣的信用來自區塊鏈技術的不可篡改特性，這也是比特幣價值的由來。

一幣一夢，至於是夢醒時分還是美夢成真，你猜！

我在學習，慢慢定投，看什麼時候能擁有一個比特幣，我覺得它是財富列車上車的票。

這事不知道，你們就賭吧

首先我也不懂，然後就算你去找資料也看不懂，只要知道最後等於錢（錢多錢少不確定）就可以了

獲得了共識

獲得一組密鑰。公鑰與私鑰。

私鑰就是你的比特幣資產。

表示擁有了一個你信以為真的謊言，或者知道不存在比特幣，但是假裝比特幣是真的，從而可以進入全球比特幣大賭場，同時默默希望自己不是接最後一棒的人。

比特幣是一串特殊的代碼

存在你平台賬戶上，也可以儲存到數字貨幣「錢包上」

比特幣目前2.9W美金一枚，越來越多的人了解加入比特幣

Ⅸ 開創Pow共識機制的BTC價值邏輯是什麼

你所說的這種共同機制，它的設備的邏輯價值是用來升華。

Ⅹ 比特幣———一個幣值8萬多元人民幣

接觸過數字貨幣的人對比特幣都不陌生，它是數字貨幣的祖宗，如果你在2010年的時候用三美元買1萬個比特幣留到現在，那麼現在你的身價是8億多人民幣，是不是不可思議

區塊鏈技術被稱為是繼，蒸汽機，電，互聯網，之後的一個劃時代的標志，

比特幣的底層技術是什麼呢？

是區塊鏈技術，那麼區塊鏈技術又是什麼呢，舉個通俗易懂的例子，你去招商銀行存錢，存了100萬，有一天招商銀行的銀行系統被黑客攻擊了，並且把你的賬戶的錢轉走了50萬，你的存款單也丟了，這時候銀行不想把你丟了的錢補給你，你是不是要抓狂。區塊鏈就是有無數的存儲系統，而且裡面都存有相同的內容，沒有人可以修改已經生產的賬單，就像以前只有一個賬本，但是用了區塊鏈之後就有無數的記賬賬本，而且分布在各個地方。更專業一點說，區塊鏈技術是由利用塊鏈式數據結構來驗證和存儲數據，利用分布式節點共識演算法來生成和更新數據，利用密碼學的方式來保證數據傳輸和訪問的安全，利用由自動化腳本代碼組成的智能合約來編程和操作數據的一種全新的分布式基礎架構與計算方式。

但是現在是數字貨幣泛濫的年代，各種新的數字貨幣發行進行洗錢跑路，最後一地雞毛，對於目前國家提倡的區塊鏈技術和企業鏈改如果落到實地，這樣的數字貨幣還是可以持有的，我們知道只有大公司才能上市，但是所以公司都能上鏈

如果你對某個數字貨幣非常了解，並且知道它的運營情況，有沒有落地到實地幫助公司進行鏈改，技術支撐等，不然盡量不要去買。

回到BTC，BTC公鏈被稱為區塊鏈的1.0時代，採用的是POW共識機制，也就是工作量證明，你獲得多少貨幣，取決於你挖礦貢獻的有效工作，電腦性能越好，分給你的礦就越多，POW機制解決了拜占庭將軍問題，就是在互相不信任的情況下，只要多少人都信任，那麼就能保證系統的正確運作，但是也有一定的缺陷，就是處理交易的速度太慢，礦工們需要不斷的通過計算來碰撞哈希值，這是勞民傷財且效率低下的。TPS系統吞吐量（用戶並發量）7筆/秒。ETH這條公鏈被稱為區塊鏈的2.0時代，ETH提出了新的共識機制POW+POS（權益證明）簡單來說就是你持有的幣越多，你的權益就越高，因為你持有的幣越多，持有幣的時間越久，你的計算難度就會降低，挖礦會容易一些，TPS為21筆/秒。EOS被成為3.0的公鏈，DPOS共識機制（拜占庭容錯的委託權益證明）對於POS機制的加密貨幣，每個節點都可以創建區塊，並按照個人的持股比例獲得「利息」，出塊時間3秒，TPS為5000筆/秒。

一、從比特幣看區塊鏈技術

（一）比特幣（Bitcoin）是一種數字加密貨幣比特幣是一種數字加密貨幣，由中本聰（SatoshiNakamoto）2009 年1 月25 日設計上線。比特幣的產生、發行和交易機制與傳統貨幣不同。傳統貨幣的產生、發行和交易依託於中央銀行、商業銀行等中心化的二元模式；而比特幣的發行不需要中心化的金融中介，比特幣社區用戶可通過比特幣區塊鏈網路發行和管理數字加密貨幣。比特幣是以黃金模式發行，人們形象地將該過程稱為「挖礦（Mining）」，並將所有提供計算力的節點稱為「礦工（Miner）」。目前，比特幣挖礦的發行方式使每位礦工都可以從中獲取6.25 個比特幣的收益。實際上，比特幣的發行過程是求解多重哈希值解方程（Hash Function）的過程。節點挖礦獲得比特幣的過程，是通過計算機進行大量計算求出合理的哈希值來實現的。簡而言之，這個過程的主要目標是求解交易雙方的公鑰。每次求出的解都會作為下次計算的初始條件，節點在此基礎計算新結果。當一個節點解出一組之前未解出的哈希值時，系統向全網路發布，各節點查驗本地資料庫。如果各節點發現該解正確，並且資料庫中沒有此解記錄，將確認並記錄該解的合法性。當所有節點都確認並記錄完畢時，求出該解的節點便被獎勵一定數量的比特幣。作為比特幣最底層的核心技術，區塊鏈技術來源於2014 年10 月大英圖書館的一次研討會。比特幣是區塊鏈技術最成功的金融應用，它以公開賬本的形式在全網記錄所有交易信息。隨著比特幣的普及和應用，區塊鏈技術日益受到金融 科技 界的關注。

（二）區塊鏈是弱中心化的分布式賬本協議區塊鏈技術提供了一份公共的分布式安全賬本，是一種開放式的價值傳遞協議。實際上，區塊鏈是一個由使用密碼學方法相關聯產生的數據塊構成的弱中心化的資料庫，任何發生在此區塊鏈網路上的交易，均會以約定的演算法記錄到區塊鏈系統上。所有節點都保存一份完整的數據備份，包含自該區塊鏈系統形成以來的所有交易記錄。區塊鏈由一個個區塊組成。區塊是區塊鏈的基本存儲單元，記錄了10 分鍾內各節點的全部交易信息。每一個數據區塊中包含一次交易信息，用於驗證信息的有效性，並為下一個區塊的生成做准備。區塊由三部分組成：本區塊的地址、交易單和前一個區塊的地址。當區塊鏈上一個節點發起一筆交易時，該節點需要將信息向其他節點進行公告。該節點用私鑰加密信息，從而可有效防止信息偽造。由於了解 歷史 交易信息，收到信息的節點利用備份信息能夠判斷交易是否真實。各節點驗證成功後，將最後一個區塊的地址與交易信息結合，形成一個新區塊，並打上時間戳（Timestamp）連接到區塊鏈上，完成交易的全過程。由於每個區塊都擁有前一個區塊的地址，人們可以通過後一區塊地址找到前一區塊，直至初始區塊。因此，區塊鏈就是由根據時間順序相連接的區塊構成的完整交易信息鏈條。

（三）區塊鏈的特點

區塊鏈是一個全新的資料庫系統，具有弱中心化、不可篡改、包容性等特點。其中，弱中心化、不可篡改是區塊鏈技術區別於傳統技術的核心特徵。這兩個特徵使得由區塊鏈技術構建的系統能夠通過系統機制設置，實現「自信任」。

1. 弱中心化。區塊鏈系統的每個節點都保存著一份完整數據備份，能夠有效預防中央伺服器發生故障而導致的網路癱瘓和數據丟失，以及黑客對單個節點的惡意攻擊，從而保證數據的安全。除非有人能同時控制系統中超過51% 的節點，否則對於單個節點的攻擊不能影響其他節點數據的內容。

2. 不可篡改。區塊鏈系統是一個公共的總賬本，系統全部數據都公開、透明地記錄在該賬本上。所有數據通過網路共識演算法記錄，每筆基於區塊鏈交易的新信息都會向全網發布，經各個節點逐一確認、保存後，將收到的交易信息形成新區塊，確保區塊鏈系統信息不可篡改、無法作假、可以追溯。同時，區塊鏈技術使用隨機散列演算法和時間戳技術，節點在驗證時會蓋上時間戳，提供交易時間證明，保證同筆交易的唯一性。如果要修改某個區塊的交易信息，必須要完成該區塊及之後區塊的所有信息。由於修改後會造成哈希值與原來的哈希值不同，無法通過其他節點確認，將使得修改無效，大大提高了篡改信息的難度。因此，區塊鏈技術可以為交易提供可靠的信用保證。其不可篡改的特性為解決合同沖突提供了有效方案，可以應用於存儲並公證永久性記錄和需要確保信息真實性的領域。如，財產所有權的公證。

3. 包容性。區塊鏈技術以演算法為基礎，摒棄了不同國家文化和經濟差異，使各國機構可以建立統一的信用體系。此外，區塊鏈技術是對外開源和共享的：任何進入區塊鏈的機構和個人，不僅能提交記錄，還能得到完整的系統 歷史 交易記錄，並對信息所有者確權；同時，由於區塊鏈系統運行於互聯網，符合要求的任何機構和個人都能以節點的方式加入該系統。

4.溯源，公開透明。

因為區塊鏈或者說是數字貨幣涉及的知識與比應用比較多，感興趣的朋友可以點關注，我會整理和發布更多的區塊鏈和數字貨幣的知識