比特币和哈希值

❶ 比特币块哈希是怎么算出来的

比特币所采用的哈希算法，在比特币系统中，需要大量地进行哈希函数运算。比特币系统是这样规定的：每隔十分钟，大家都需要计算哈希函数，计算的值必须符合我的规定。谁计算的快，谁才会获得作为奖励的比特币。

❷ 什么是比特币挖矿

比特币挖矿是一种获得比特币的方式，简单来讲就是全网矿工一起来做一道题目，谁先做出来，谁就会得到比特币奖励，“矿工”需要在区块努力工作，就是消耗计算资源来处理交易，挖矿对于设备的配置要求相当高，提高设备配置，可以加强运算能力，也能更快的获得比特币。 比特币是一种电子货币，由开源的P2P软件产生，可以用来交易，也可以通过交易来获利，比特币挖矿运用的是哈希算法，在比特币系统里面，需要进行大量哈希运算，计算的值需要符合规定，谁运算的快，谁能挖到的比特币就越多。
拓展资料
比特币挖矿，是一种利用电脑硬件计算出比特币的位置并获取的过程。 挖矿是在比特币系统中进行记录数据的一个激励过程，在比特币系统个人用户通过利用CPU或者GPU进行哈希运算，当计算出特定的哈希值之后便拥有了打包区块的权利。 而为了奖励这个用户进行打包区块，系统就给予一定的比特币作为报酬。因为这个过程很像现实生活中“挖矿”所以大多数人就把这个过程叫做挖矿。除了比特币外，其他的电子虚拟货币也可以通过挖矿奖励获取，如以太坊、门罗币等等
挖矿风险：
1，货币安全
比特币的支取需要多达数百位的密钥，而多数人会将这一长串的数字记录于电脑上，但经常发生的如硬盘损坏等问题，会让密钥永久丢失，这也导致了比特币的丢失。
2，系统风险
系统风险在比特币这个里面非常常见，最常见的当属于分叉。分叉会导致币价下跌，挖矿收益锐减。不过很多情况表明，分叉反而让矿工收益，分叉出来的竞争币也需要矿工的算力来完成铸币和交易的过程，为了争取更多的矿工，竞争币会提供更多的区块奖励及手续费来吸引矿工。风险反而成就了矿工。

❸ 柚谈比特币：比特币元年，区块链元年（A.D.2009年）

2008年11月，中本聪在P2P网站公布的“比特币电子现金系统”在当时只是吸引了一小部分人的目光。毕竟再伟大的构想只有实现后才有意义。

比特币系统启动。伟大的构想终于实现，并且从比特币上线那天开始，网络上就有一台计算机一直在运行比特币挖矿程序，这台计算机应该就是中本聪的。

通过点对点技术，用户贡献出CPU的运算能力，运行比特币软件破解不可逆密码难题 ，作为奖励，这些贡献出算力的计算机会根据破解难题的数量来获得比特币。 破解密码获得奖励的行为我们称之为”挖矿“。

在破解计算的过程中， 存储单元被称为区块 ， 记录单位时间内所有区块节点的交流信息 。相当于每一台参与的计算机都在记账。 形成了一个分布式记账系统 。

区块之间通过哈希算法来实现链接 ，哈希算法因安全性高被称为“数字指纹”，新的区块包含上一个区块信息加密计算后的哈希值。中本聪将这称为”区块链“。

二零零九年一月三日，比特币系统诞生第一个区块，序号为0。

二零零九年一月九日，比特币系统的第二个区块产生，序号为1；同时序号为1的区块与序号为0的区块相连成链，这就是 最早的区块链的形成 。

简单的说就是互联网+点对点技术+解密算法+分布式记账+加密算法构成了区块链。

其人一直低调行事，从未向外界表明过真实身份，目前身份尚无定论。也许随着时间的推移谜团或在某一天会被解开。但我觉得 ”他“是一个纯粹的、脱离了低级趣味的人或团队。

”挖矿“难度随参与的算力大小动态调节

不论100台计算机或1000台计算机, 在单位时间内获得的比特币总数是恒定的 。参与的计算机算力越高，计算机每单位算力获得的奖励就越小，参与的计算机算力越少，计算机每单位算力获得的奖励就越高。

”挖矿“的奖励随着挖矿进度递减

采用存量每减少50%奖励就减少50%的方式。

比如：

在比特币开采量达到50%之前的区块奖励是50比特币，

在比特币总量开采达到1050万个后为25个比特币。

在1050万个基础上存量被开采50%（1575万个）后奖励再一次减半为12.5个

早期的比特币和现在的比特币并无本质区别，但在当时只是电脑爱好者员或极客手中的玩具（现在看可能是他们玩过最贵的玩具）,仅仅只是一串串一文不值的代码。比特币软件也只是大家下载用来测试的万千古怪软件其中之一。

或许你为早年拥有过比特币.而密码丢失而懊恼，别担心，和你一样的人可不少!

❹ 比特币哈希率是什么

比特币哈希率是一个度量指标，代表矿商在区块链上确认事务的速度。哈希率是衡量比特币网络安全的重要指标。哈希率越高，它就越能抵御诸如51%攻击等的恶意行为。因此，比特币哈希率的增加代表着网络安全性的提高，而这会提升比特币投资者的信心。

❺ 区块链常见的名词解释

1.区块链（BlockChain）

      区块链是一串通过验证的区块，其中每个区块都与上一个区块相连，一直连到创世区块。区块链是比特币等数字货币的底层技术，是一个去中心化的分布式共享账本。区块链与人工智能、大数据并称为金融科技的三大方向。

2.比特币（Bitcoin）

      比特币是区块链技术的第一个落地应用，最初是一种点对点的电子现金（Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System）。如今，比特币已经根据中本聪的思路设计发展成为开源系统，以及构建在其上的数字货币网络。

3.中本聪（Satoshi Nakamoto）

      中本聪是一个化名，他是比特币的创始人兼早期开发者，2008年，中本聪在密码朋克中发表了比特币的白皮书，Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System，构建了比特币系统的基本框架。2009年，他为比特币系统搭建了一个开源项目，正式宣告了比特币的诞生。但是当比特币渐成气候时，中本聪却悄然离去，销声匿迹于互联网上。

4.数字货币(Token)

      区块链最初的应用形式就是数字货币，区块链的出现本身也是为数字货币服务。目前来说区块链应用最好的领域是金融领域，这是因为区块链技术更适合于为金融场景服务。数字货币是电子形式的替代货币，它是属于虚拟世界中的虚拟货币。目前全世界发行的数字货币有成千上万种，它们可以通过交易所与现实世界中的货币进行交易，或者与其它数字货币进行交易。

5.挖矿（Mining）

比特币被比喻为数字黄金，在网络中，通过竞争计算能力获得区块的认可权，进而获得区块的代币奖励以及交易费的奖励，而这种方式就是在系统中获取初始比特币的方法，就好像当年金银被从地下开采出来一样，所以被称为挖矿。.

6.矿工（Miner）

通过提供算力进行挖矿的节点，就被称为矿工，当然有时候也是指节点的所有人。

7.公钥私钥（Public Keys/Private Keys）

      公钥和私钥，是非对称加密算法的方式，这也是对以前的对称加密算法的提高。对称加密算法用一套密码来加解密，知道了加密密码，也就可以破解密文；而非对称加密算法，则是存在两套密码，用公钥来加密，但是用私钥来解密，这样就保证了密码的安全性。在比特币系统中，私钥本质上是由32个字节组成的数组，公钥和地址的生成都依赖私钥，有了私钥就能生成公钥和地址，就能够对应使用地址上的比特币。

8.哈希值（Hash）

哈希算法将任意长度的二进制值映射为固定长度的较小二进制值， 这个小的二进制值就是哈希值。哈希值是一段数据唯一且极其紧凑的数值表示形式。哪怕只更改一段明文中的一个字母，随后产生的哈希值都将差别极大。要找到对应同一哈希值的两个不同的输入，从计算的角度来说基本上是不可能的。

9.共识机制（Consensus）

      区块链作为一种按时间顺序存储数据的数据结构，可支持不同的共识机制。共识机制是区块链技术的重要组件。区块链共识机制的目标是使所有的诚实节点保存一致的区块链视图，同时满足两个性质：

  （1）一致性。所有诚实节点保存的区块链的前缀部分完全相同。

  （2）有效性。由某诚实节点发布的信息终将被其他所有诚实节点记录在自己的区块链中

10.钱包（Wallet）

      比特币的钱包不存余额，在比特币的世界中也没有“余额”这个概念，这里的钱包是指保存比特币地址和私钥的客户端或者软件，可以用它来接收、发送和存储你的比特币。

❻ 详解比特币挖矿原理

可以将区块链看作一本记录所有交易的公开总帐簿（列表），比特币网络中的每个参与者都把它看作一本所有权的权威记录。

比特币没有中心机构，几乎所有的完整节点都有一份公共总帐的备份，这份总帐可以被视为认证过的记录。

至今为止，在主干区块链上，没有发生一起成功的攻击，一次都没有。

通过创造出新区块，比特币以一个确定的但不断减慢的速率被铸造出来。大约每十分钟产生一个新区块，每一个新区块都伴随着一定数量从无到有的全新比特币。每开采210,000个块，大约耗时4年，货币发行速率降低50%。

在2016年的某个时刻，在第420,000个区块被“挖掘”出来之后降低到12.5比特币/区块。在第13,230,000个区块（大概在2137年被挖出）之前，新币的发行速度会以指数形式进行64次“二等分”。到那时每区块发行比特币数量变为比特币的最小货币单位——1聪。最终，在经过1,344万个区块之后，所有的共20,999,999.9769亿聪比特币将全部发行完毕。换句话说， 到2140年左右，会存在接近2,100万比特币。在那之后，新的区块不再包含比特币奖励，矿工的收益全部来自交易费。

在收到交易后，每一个节点都会在全网广播前对这些交易进行校验，并以接收时的相应顺序，为有效的新交易建立一个池（交易池）。

每一个节点在校验每一笔交易时，都需要对照一个长长的标准列表：

交易的语法和数据结构必须正确。

输入与输出列表都不能为空。

交易的字节大小是小于MAX_BLOCK_SIZE的。

每一个输出值，以及总量，必须在规定值的范围内 （小于2,100万个币，大于0）。

没有哈希等于0，N等于-1的输入（coinbase交易不应当被中继）。

nLockTime是小于或等于INT_MAX的。

交易的字节大小是大于或等于100的。

交易中的签名数量应小于签名操作数量上限。

解锁脚本（Sig）只能够将数字压入栈中，并且锁定脚本（Pubkey）必须要符合isStandard的格式 （该格式将会拒绝非标准交易）。

池中或位于主分支区块中的一个匹配交易必须是存在的。

对于每一个输入，如果引用的输出存在于池中任何的交易，该交易将被拒绝。

对于每一个输入，在主分支和交易池中寻找引用的输出交易。如果输出交易缺少任何一个输入，该交易将成为一个孤立的交易。如果与其匹配的交易还没有出现在池中，那么将被加入到孤立交易池中。

对于每一个输入，如果引用的输出交易是一个coinbase输出，该输入必须至少获得COINBASE_MATURITY (100)个确认。

对于每一个输入，引用的输出是必须存在的，并且没有被花费。

使用引用的输出交易获得输入值，并检查每一个输入值和总值是否在规定值的范围内 （小于2100万个币，大于0）。

如果输入值的总和小于输出值的总和，交易将被中止。

如果交易费用太低以至于无法进入一个空的区块，交易将被拒绝。

每一个输入的解锁脚本必须依据相应输出的锁定脚本来验证。

以下挖矿节点取名为 A挖矿节点

挖矿节点时刻监听着传播到比特币网络的新区块。而这些新加入的区块对挖矿节点有着特殊的意义。矿工间的竞争以新区块的传播而结束，如同宣布谁是最后的赢家。对于矿工们来说，获得一个新区块意味着某个参与者赢了，而他们则输了这场竞争。然而，一轮竞争的结束也代表着下一轮竞争的开始。

验证交易后，比特币节点会将这些交易添加到自己的内存池中。内存池也称作交易池，用来暂存尚未被加入到区块的交易记录。

A节点需要为内存池中的每笔交易分配一个优先级，并选择较高优先级的交易记录来构建候选区块。

一个交易想要成为“较高优先级”，需满足的条件：优先值大于57,600,000，这个值的生成依赖于3个参数：一个比特币（即1亿聪），年龄为一天（144个区块），交易的大小为250个字节：

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

区块中用来存储交易的前50K字节是保留给较高优先级交易的。 节点在填充这50K字节的时候，会优先考虑这些最高优先级的交易，不管它们是否包含了矿工费。这种机制使得高优先级交易即便是零矿工费，也可以优先被处理。

然后，A挖矿节点会选出那些包含最小矿工费的交易，并按照“每千字节矿工费”进行排序，优先选择矿工费高的交易来填充剩下的区块。

如区块中仍有剩余空间，A挖矿节点可以选择那些不含矿工费的交易。有些矿工会竭尽全力将那些不含矿工费的交易整合到区块中，而其他矿工也许会选择忽略这些交易。

在区块被填满后，内存池中的剩余交易会成为下一个区块的候选交易。因为这些交易还留在内存池中，所以随着新的区块被加到链上，这些交易输入时所引用UTXO的深度（即交易“块龄”）也会随着变大。由于交易的优先值取决于它交易输入的“块龄”，所以这个交易的优先值也就随之增长了。最后，一个零矿工费交易的优先值就有可能会满足高优先级的门槛，被免费地打包进区块。

UTXO（Unspent Transaction Output） : 每笔交易都有若干交易输入，也就是资金来源，也都有若干笔交易输出，也就是资金去向。一般来说，每一笔交易都要花费（spend）一笔输入，产生一笔输出，而其所产生的输出，就是“未花费过的交易输出”，也就是 UTXO。

块龄：UTXO的“块龄”是自该UTXO被记录到区块链为止所经历过的区块数，即这个UTXO在区块链中的深度。

区块中的第一笔交易是笔特殊交易，称为创币交易或者coinbase交易。这个交易是由挖矿节点构造并用来奖励矿工们所做的贡献的。假设此时一个区块的奖励是25比特币，A挖矿的节点会创建“向A的地址支付25.1个比特币(包含矿工费0.1个比特币)”这样一个交易，把生成交易的奖励发送到自己的钱包。A挖出区块获得的奖励金额是coinbase奖励（25个全新的比特币）和区块中全部交易矿工费的总和。

A节点已经构建了一个候选区块，那么就轮到A的矿机对这个新区块进行“挖掘”，求解工作量证明算法以使这个区块有效。比特币挖矿过程使用的是SHA256哈希函数。

用最简单的术语来说， 挖矿节点不断重复进行尝试，直到它找到的随机调整数使得产生的哈希值低于某个特定的目标。 哈希函数的结果无法提前得知，也没有能得到一个特定哈希值的模式。举个例子，你一个人在屋里打台球，白球从A点到达B点，但是一个人推门进来看到白球在B点，却无论如何是不知道如何从A到B的。哈希函数的这个特性意味着：得到哈希值的唯一方法是不断的尝试，每次随机修改输入，直到出现适当的哈希值。

需要以下参数

• block的版本 version

• 上一个block的hash值: prev_hash

• 需要写入的交易记录的hash树的值: merkle_root

• 更新时间: ntime

• 当前难度: nbits

挖矿的过程就是找到x使得

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

上式的x的范围是0~2^32, TARGET可以根据当前难度求出的。

简单打个比方，想象人们不断扔一对色子以得到小于一个特定点数的游戏。第一局，目标是12。只要你不扔出两个6，你就会赢。然后下一局目标为11。玩家只能扔10或更小的点数才能赢，不过也很简单。假如几局之后目标降低为了5。现在有一半机率以上扔出来的色子加起来点数会超过5，因此无效。随着目标越来越小，要想赢的话，扔色子的次数会指数级的上升。最终当目标为2时（最小可能点数），只有一个人平均扔36次或2%扔的次数中，他才能赢。

如前所述，目标决定了难度，进而影响求解工作量证明算法所需要的时间。那么问题来了：为什么这个难度值是可调整的？由谁来调整？如何调整？

比特币的区块平均每10分钟生成一个。这就是比特币的心跳，是货币发行速率和交易达成速度的基础。不仅是在短期内，而是在几十年内它都必须要保持恒定。在此期间，计算机性能将飞速提升。此外，参与挖矿的人和计算机也会不断变化。为了能让新区块的保持10分钟一个的产生速率，挖矿的难度必须根据这些变化进行调整。事实上，难度是一个动态的参数，会定期调整以达到每10分钟一个新区块的目标。简单地说，难度被设定在，无论挖矿能力如何，新区块产生速率都保持在10分钟一个。

那么，在一个完全去中心化的网络中，这样的调整是如何做到的呢？难度的调整是在每个完整节点中独立自动发生的。每2,016个区块(2周产生的区块)中的所有节点都会调整难度。难度的调整公式是由最新2,016个区块的花费时长与20,160分钟（两周，即这些区块以10分钟一个速率所期望花费的时长）比较得出的。难度是根据实际时长与期望时长的比值进行相应调整的（或变难或变易）。简单来说，如果网络发现区块产生速率比10分钟要快时会增加难度。如果发现比10分钟慢时则降低难度。

为了防止难度的变化过快，每个周期的调整幅度必须小于一个因子（值为4）。如果要调整的幅度大于4倍，则按4倍调整。由于在下一个2,016区块的周期不平衡的情况会继续存在，所以进一步的难度调整会在下一周期进行。因此平衡哈希计算能力和难度的巨大差异有可能需要花费几个2,016区块周期才会完成。

举个例子，当前A节点在挖277,316个区块，A挖矿节点一旦完成计算，立刻将这个区块发给它的所有相邻节点。这些节点在接收并验证这个新区块后，也会继续传播此区块。当这个新区块在网络中扩散时，每个节点都会将它作为第277,316个区块(父区块为277,315)加到自身节点的区块链副本中。当挖矿节点收到并验证了这个新区块后，它们会放弃之前对构建这个相同高度区块的计算，并立即开始计算区块链中下一个区块的工作。

比特币共识机制的第三步是通过网络中的每个节点独立校验每个新区块。当新区块在网络中传播时，每一个节点在将它转发到其节点之前，会进行一系列的测试去验证它。这确保了只有有效的区块会在网络中传播。

每一个节点对每一个新区块的独立校验，确保了矿工无法欺诈。在前面的章节中，我们看到了矿工们如何去记录一笔交易，以获得在此区块中创造的新比特币和交易费。为什么矿工不为他们自己记录一笔交易去获得数以千计的比特币？这是因为每一个节点根据相同的规则对区块进行校验。一个无效的coinbase交易将使整个区块无效，这将导致该区块被拒绝，因此，该交易就不会成为总账的一部分。

比特币去中心化的共识机制的最后一步是将区块集合至有最大工作量证明的链中。一旦一个节点验证了一个新的区块，它将尝试将新的区块连接到到现存的区块链，将它们组装起来。

节点维护三种区块：

· 第一种是连接到主链上的，

· 第二种是从主链上产生分支的（备用链），

· 第三种是在已知链中没有找到已知父区块的。

有时候，新区块所延长的区块链并不是主链，这一点我们将在下面“ 区块链分叉”中看到。

如果节点收到了一个有效的区块，而在现有的区块链中却未找到它的父区块，那么这个区块被认为是“孤块”。孤块会被保存在孤块池中，直到它们的父区块被节点收到。一旦收到了父区块并且将其连接到现有区块链上，节点就会将孤块从孤块池中取出，并且连接到它的父区块，让它作为区块链的一部分。当两个区块在很短的时间间隔内被挖出来，节点有可能会以相反的顺序接收到它们，这个时候孤块现象就会出现。

选择了最大难度的区块链后，所有的节点最终在全网范围内达成共识。随着更多的工作量证明被添加到链中，链的暂时性差异最终会得到解决。挖矿节点通过“投票”来选择它们想要延长的区块链，当它们挖出一个新块并且延长了一个链，新块本身就代表它们的投票。

因为区块链是去中心化的数据结构，所以不同副本之间不能总是保持一致。区块有可能在不同时间到达不同节点，导致节点有不同的区块链视角。解决的办法是， 每一个节点总是选择并尝试延长代表累计了最大工作量证明的区块链，也就是最长的或最大累计难度的链。

当有两个候选区块同时想要延长最长区块链时，分叉事件就会发生。正常情况下，分叉发生在两名矿工在较短的时间内，各自都算得了工作量证明解的时候。两个矿工在各自的候选区块一发现解，便立即传播自己的“获胜”区块到网络中，先是传播给邻近的节点而后传播到整个网络。每个收到有效区块的节点都会将其并入并延长区块链。如果该节点在随后又收到了另一个候选区块，而这个区块又拥有同样父区块，那么节点会将这个区块连接到候选链上。其结果是，一些节点收到了一个候选区块，而另一些节点收到了另一个候选区块，这时两个不同版本的区块链就出现了。

分叉之前

分叉开始

我们看到两个矿工几乎同时挖到了两个不同的区块。为了便于跟踪这个分叉事件，我们设定有一个被标记为红色的、来自加拿大的区块，还有一个被标记为绿色的、来自澳大利亚的区块。

假设有这样一种情况，一个在加拿大的矿工发现了“红色”区块的工作量证明解，在“蓝色”的父区块上延长了块链。几乎同一时刻，一个澳大利亚的矿工找到了“绿色”区块的解，也延长了“蓝色”区块。那么现在我们就有了两个区块：一个是源于加拿大的“红色”区块；另一个是源于澳大利亚的“绿色”。这两个区块都是有效的，均包含有效的工作量证明解并延长同一个父区块。这个两个区块可能包含了几乎相同的交易，只是在交易的排序上有些许不同。

比特币网络中邻近（网络拓扑上的邻近，而非地理上的）加拿大的节点会首先收到“红色”区块，并建立一个最大累计难度的区块，“红色”区块为这个链的最后一个区块（蓝色-红色），同时忽略晚一些到达的“绿色”区块。相比之下，离澳大利亚更近的节点会判定“绿色”区块胜出，并以它为最后一个区块来延长区块链（蓝色-绿色），忽略晚几秒到达的“红色”区块。那些首先收到“红色”区块的节点，会即刻以这个区块为父区块来产生新的候选区块，并尝试寻找这个候选区块的工作量证明解。同样地，接受“绿色”区块的节点会以这个区块为链的顶点开始生成新块，延长这个链。

分叉问题几乎总是在一个区块内就被解决了。网络中的一部分算力专注于“红色”区块为父区块，在其之上建立新的区块；另一部分算力则专注在“绿色”区块上。即便算力在这两个阵营中平均分配，也总有一个阵营抢在另一个阵营前发现工作量证明解并将其传播出去。在这个例子中我们可以打个比方，假如工作在“绿色”区块上的矿工找到了一个“粉色”区块延长了区块链(蓝色-绿色-粉色)，他们会立刻传播这个新区块，整个网络会都会认为这个区块是有效的，如上图所示。

所有在上一轮选择“绿色”区块为胜出者的节点会直接将这条链延长一个区块。然而，那些选择“红色”区块为胜出者的节点现在会看到两个链： “蓝色-绿色-粉色”和“蓝色-红色”。 如上图所示，这些节点会根据结果将 “蓝色-绿色-粉色” 这条链设置为主链，将 “蓝色-红色” 这条链设置为备用链。 这些节点接纳了新的更长的链，被迫改变了原有对区块链的观点，这就叫做链的重新共识 。因为“红”区块做为父区块已经不在最长链上，导致了他们的候选区块已经成为了“孤块”，所以现在任何原本想要在“蓝色-红色”链上延长区块链的矿工都会停下来。全网将 “蓝色-绿色-粉色” 这条链识别为主链，“粉色”区块为这条链的最后一个区块。全部矿工立刻将他们产生的候选区块的父区块切换为“粉色”，来延长“蓝色-绿色-粉色”这条链。

从理论上来说，两个区块的分叉是有可能的，这种情况发生在因先前分叉而相互对立起来的矿工，又几乎同时发现了两个不同区块的解。然而，这种情况发生的几率是很低的。单区块分叉每周都会发生，而双块分叉则非常罕见。

比特币将区块间隔设计为10分钟，是在更快速的交易确认和更低的分叉概率间作出的妥协。更短的区块产生间隔会让交易清算更快地完成，也会导致更加频繁地区块链分叉。与之相对地，更长的间隔会减少分叉数量，却会导致更长的清算时间。

❼ 比特币 哈希值

哈希算法将任意长度的二进制值映射为固定长度的较小二进制值，这个小的二进制值称为哈希值。哈希值是一段数据唯一且极其紧凑的数值表示形式。如果散列一段明文而且哪怕只更改该段落的一个字母，随后的哈希都将产生不同的值。要找到散列为同一个值的两个不同的输入，在计算上来说基本上是不可能的。

消息身份验证代码 (MAC) 哈希函数通常与数字签名一起用于对数据进行签名，而消息检测代码 (MDC) 哈希函数则用于数据完整性。

比特币全网的基本信息如下：

所有需要挖矿的数字货币都是存在哈希值的，例如莱特币、瑞泰币、狗狗币、微盟币、点点币、元宝币等等。

❽ 比特币———一个币值8万多元人民币

接触过数字货币的人对比特币都不陌生，它是数字货币的祖宗，如果你在2010年的时候用三美元买1万个比特币留到现在，那么现在你的身价是8亿多人民币，是不是不可思议

区块链技术被称为是继，蒸汽机，电，互联网，之后的一个划时代的标志，

比特币的底层技术是什么呢？

是区块链技术，那么区块链技术又是什么呢，举个通俗易懂的例子，你去招商银行存钱，存了100万，有一天招商银行的银行系统被黑客攻击了，并且把你的账户的钱转走了50万，你的存款单也丢了，这时候银行不想把你丢了的钱补给你，你是不是要抓狂。区块链就是有无数的存储系统，而且里面都存有相同的内容，没有人可以修改已经生产的账单，就像以前只有一个账本，但是用了区块链之后就有无数的记账账本，而且分布在各个地方。更专业一点说，区块链技术是由利用块链式数据结构来验证和存储数据，利用分布式节点共识算法来生成和更新数据，利用密码学的方式来保证数据传输和访问的安全，利用由自动化脚本代码组成的智能合约来编程和操作数据的一种全新的分布式基础架构与计算方式。

但是现在是数字货币泛滥的年代，各种新的数字货币发行进行洗钱跑路，最后一地鸡毛，对于目前国家提倡的区块链技术和企业链改如果落到实地，这样的数字货币还是可以持有的，我们知道只有大公司才能上市，但是所以公司都能上链

如果你对某个数字货币非常了解，并且知道它的运营情况，有没有落地到实地帮助公司进行链改，技术支撑等，不然尽量不要去买。

回到BTC，BTC公链被称为区块链的1.0时代，采用的是POW共识机制，也就是工作量证明，你获得多少货币，取决于你挖矿贡献的有效工作，电脑性能越好，分给你的矿就越多，POW机制解决了拜占庭将军问题，就是在互相不信任的情况下，只要多少人都信任，那么就能保证系统的正确运作，但是也有一定的缺陷，就是处理交易的速度太慢，矿工们需要不断的通过计算来碰撞哈希值，这是劳民伤财且效率低下的。TPS系统吞吐量（用户并发量）7笔/秒。ETH这条公链被称为区块链的2.0时代，ETH提出了新的共识机制POW+POS（权益证明）简单来说就是你持有的币越多，你的权益就越高，因为你持有的币越多，持有币的时间越久，你的计算难度就会降低，挖矿会容易一些，TPS为21笔/秒。EOS被成为3.0的公链，DPOS共识机制（拜占庭容错的委托权益证明）对于POS机制的加密货币，每个节点都可以创建区块，并按照个人的持股比例获得“利息”，出块时间3秒，TPS为5000笔/秒。

一、从比特币看区块链技术

（一）比特币（Bitcoin）是一种数字加密货币比特币是一种数字加密货币，由中本聪（SatoshiNakamoto）2009 年1 月25 日设计上线。比特币的产生、发行和交易机制与传统货币不同。传统货币的产生、发行和交易依托于中央银行、商业银行等中心化的二元模式；而比特币的发行不需要中心化的金融中介，比特币社区用户可通过比特币区块链网络发行和管理数字加密货币。比特币是以黄金模式发行，人们形象地将该过程称为“挖矿（Mining）”，并将所有提供计算力的节点称为“矿工（Miner）”。目前，比特币挖矿的发行方式使每位矿工都可以从中获取6.25 个比特币的收益。实际上，比特币的发行过程是求解多重哈希值解方程（Hash Function）的过程。节点挖矿获得比特币的过程，是通过计算机进行大量计算求出合理的哈希值来实现的。简而言之，这个过程的主要目标是求解交易双方的公钥。每次求出的解都会作为下次计算的初始条件，节点在此基础计算新结果。当一个节点解出一组之前未解出的哈希值时，系统向全网络发布，各节点查验本地数据库。如果各节点发现该解正确，并且数据库中没有此解记录，将确认并记录该解的合法性。当所有节点都确认并记录完毕时，求出该解的节点便被奖励一定数量的比特币。作为比特币最底层的核心技术，区块链技术来源于2014 年10 月大英图书馆的一次研讨会。比特币是区块链技术最成功的金融应用，它以公开账本的形式在全网记录所有交易信息。随着比特币的普及和应用，区块链技术日益受到金融 科技 界的关注。

（二）区块链是弱中心化的分布式账本协议区块链技术提供了一份公共的分布式安全账本，是一种开放式的价值传递协议。实际上，区块链是一个由使用密码学方法相关联产生的数据块构成的弱中心化的数据库，任何发生在此区块链网络上的交易，均会以约定的算法记录到区块链系统上。所有节点都保存一份完整的数据备份，包含自该区块链系统形成以来的所有交易记录。区块链由一个个区块组成。区块是区块链的基本存储单元，记录了10 分钟内各节点的全部交易信息。每一个数据区块中包含一次交易信息，用于验证信息的有效性，并为下一个区块的生成做准备。区块由三部分组成：本区块的地址、交易单和前一个区块的地址。当区块链上一个节点发起一笔交易时，该节点需要将信息向其他节点进行公告。该节点用私钥加密信息，从而可有效防止信息伪造。由于了解 历史 交易信息，收到信息的节点利用备份信息能够判断交易是否真实。各节点验证成功后，将最后一个区块的地址与交易信息结合，形成一个新区块，并打上时间戳（Timestamp）连接到区块链上，完成交易的全过程。由于每个区块都拥有前一个区块的地址，人们可以通过后一区块地址找到前一区块，直至初始区块。因此，区块链就是由根据时间顺序相连接的区块构成的完整交易信息链条。

（三）区块链的特点

区块链是一个全新的数据库系统，具有弱中心化、不可篡改、包容性等特点。其中，弱中心化、不可篡改是区块链技术区别于传统技术的核心特征。这两个特征使得由区块链技术构建的系统能够通过系统机制设置，实现“自信任”。

1. 弱中心化。区块链系统的每个节点都保存着一份完整数据备份，能够有效预防中央服务器发生故障而导致的网络瘫痪和数据丢失，以及黑客对单个节点的恶意攻击，从而保证数据的安全。除非有人能同时控制系统中超过51% 的节点，否则对于单个节点的攻击不能影响其他节点数据的内容。

2. 不可篡改。区块链系统是一个公共的总账本，系统全部数据都公开、透明地记录在该账本上。所有数据通过网络共识算法记录，每笔基于区块链交易的新信息都会向全网发布，经各个节点逐一确认、保存后，将收到的交易信息形成新区块，确保区块链系统信息不可篡改、无法作假、可以追溯。同时，区块链技术使用随机散列算法和时间戳技术，节点在验证时会盖上时间戳，提供交易时间证明，保证同笔交易的唯一性。如果要修改某个区块的交易信息，必须要完成该区块及之后区块的所有信息。由于修改后会造成哈希值与原来的哈希值不同，无法通过其他节点确认，将使得修改无效，大大提高了篡改信息的难度。因此，区块链技术可以为交易提供可靠的信用保证。其不可篡改的特性为解决合同冲突提供了有效方案，可以应用于存储并公证永久性记录和需要确保信息真实性的领域。如，财产所有权的公证。

3. 包容性。区块链技术以算法为基础，摒弃了不同国家文化和经济差异，使各国机构可以建立统一的信用体系。此外，区块链技术是对外开源和共享的：任何进入区块链的机构和个人，不仅能提交记录，还能得到完整的系统 历史 交易记录，并对信息所有者确权；同时，由于区块链系统运行于互联网，符合要求的任何机构和个人都能以节点的方式加入该系统。

4.溯源，公开透明。

因为区块链或者说是数字货币涉及的知识与比应用比较多，感兴趣的朋友可以点关注，我会整理和发布更多的区块链和数字货币的知识

❾ 关于比特币的谜题（完结）

你可曾想过： 为什么矿机算力越大越好？（既然是解数学题那为什么不是拼谁的算法厉害啊喂！） 比特币的数量总和为什么是2100万？ 比特币盗窃是怎么回事？ 我不玩比特币，就真的与比特币无关了吗…… 🤔️

关于大众不再感到陌生的比特币，背后还有许多巧妙之处。本文介绍了比特币的基本原理和主要原则，并结合对部分技术细节的剖析，来对上述的一些疑问作出解答。全文较长，约7000字，阅读时间约为22分钟，建议收藏后阅读😁

文章可以分成以下几个部分：

* 比特币先验知识

        -- 密码学相关

        -- 比特币重要概念

* 交易的生命周期

* 区块链的构成

* 区块链的生长

         -- “挖矿”的数学本质

         -- “矿工”的收益

* 比特币的共识机制

          -- 比特币的去中心化共识

          -- “最长链优先”原则

* 比特币安全性

比特币作为第一个去中心化的数字货币，其设计中运用了不少的密码学相关知识，主要包括非对称加密技术、哈希函数等等。理解这些密码学知识，能帮助我们更好地理解比特币中的一些概念及规则。

以下是比特币的一些定义及概念解说，了解过的小伙伴们可以直接跳过～

在比特币这个创新的支付网络中，一个交易的生命周期大概可以分为几个阶段：创建、传播和被验证交织、被打包进区块记录到区块链中、获得更多的确认。图1对这几个阶段做出了示意。

注：

1⃣️一个支付方A在发起一个比特币交易时，会使用自己的私钥对交易信息的哈希值进行签名。因此A向全网广播的内容除了交易信息之外，还有自己的公钥信息、对消息的签名。其他矿工只要利用A的公钥即可对这个交易进行验证，判断是否真的由A创建。

2⃣️”交易传播和交易验证“交替意味着 各个节点基于一定的规则独立验证每个交易（共识基础1） , 一个节点只有认为这个交易有效才会把它继续传播出去。

比特币的底层技术是区块链。区块链系统是一种分布式共识系统，区块链网络中所有的参与节点将就交易的状态达成一致。

区块链到底是什么呢？你可以把它理解成一种分布式的交易的共享账本，以区块为基本单位链接在一起。交易信息将被整理并打包记录在区块中。每一个区块，包含区块头，以及紧跟其后的交易列表。区块头包含3个区块元数据集合：前序区块哈希(严格来说是前序区块头哈希，因为只有区块头被用于哈希运算)、元数据集（包括难度、时间戳、随机数等）、一个基于加密哈希来高效概括区块中所有交易的默克尔树（merkle tree)。了解这个结构，将帮助我们更好地理解挖矿的数学本质。

你可能听说过“挖矿”这个词，或者听说众人争相购买挖矿机器来发家致富。但让人疑惑的是：都说打包区块的本质是解数学难题，但单凭那些看似简陋的机器嗡嗡嗡疯狂耗费电力，就能确保自己解出比特币难题的胜率高了吗？比特币技术原理中，矿工们解决的数学题，难道是一个暴力破解题？

看了一圈，发现矿工们解决的题，还真有点暴力破解的意思，每次尝试解题的过程几乎都是茫茫然、去碰运气的。拼的是谁足够幸运，也拼谁算的足够快；算的快了么，试错次数多，自然胜算也就大了。

解题的背景是这样的—— 挖矿节点通过基于工作量证明算法（Proof-of-Work,POW）的证明运算，独立将交易汇聚到新区块中（共识基础2）。 当矿工从网络中接收到一个新的区块的时候，他发现自己已经在上一轮竞争中失败了，所以立即开始新区块的挖矿过程。为了创建一个新的区块，他从内存池中选择交易来填充区块（加入区块的第一笔交易是一个“铸币交易”，3.2节会给出详相关细节）。接下来是填充字段来创建区块头（包括前序区块的区块头哈希、交易的默克尔树（Merkel树）、时间戳、难度目标值、随机数），然后开始计算这个新区块的工作量证明。

这个计算的过程简单来说是对区块头部进行两次sha256运算，得到一个RESULT，如果这个RESULT满足特定要求，这个人才能算是算对了、才有权利去记账。满足要求的RESULT被称为“工作量证明”（中本聪论文中称为“proof of work”）。

关于这个计算过程，强调以下几点：

第一，区块头部，包含了前序区块头部的哈希、本区块交易信息的默克尔树、时间戳、难度目标值、随机数等信息（见图2）。

第二，哈希运算具有“知道y，无法推出使得h(x)=y成立的x”、“即使输入只改变一点点，输出也会差很多”、“利用任意长度的数据作为输入，生成一个固定长度的确定结果”的特性。所以大家也不知道什么样子的输入才能产生自己想要的结果，矿工只能不断尝试。

第三，前面说到，区块头哈希值需要满足一个特定要求才能成为工作量证明——小于某一阈值，或者说哈希值含有给定前缀。阈值的大小求和挖矿难度有关：挖矿难度是一个动态参数，其值越大，则阈值越小，说明哈希值符合要求的概率更小，矿工每次计算能成为工作量证明的概率越小。比特币有一个自我调节过程——通过对现有的挖矿算力情况进行估算，来对应调整挖矿难度，可以保证区块链每十分钟出一个块，达到控制发行速度的目的。（这个过程的基本思想类似产品笔试的数据估算题，根据“一个提供、一个需要“的思路去构造一个等式，然后求解等式一边的一个因子；想了解挖矿难度系统和调整方式的同学可以进一步查阅～）

综合以上三点来看，为了产生工作量证明，用户基本上会通过调整随机数来碰运气（因为其他字段基本不变）、进行多次运算直至符合要求，别无他法。如此一看，随机数就具有“幸运数字”的意味了。因此，平均来讲，谁计算的能力越强（尝试的次数越多），就更有希望打包块。

你可能会想，矿工这么心甘情愿地消耗算力去维护区块链，是受到怎样的利益驱使呢？简单来说，矿工的收益来源有二：1、计算出工作量证明，创造一个新区块所获得的新币奖励；2、记账矿工费。

当矿工找到工作量证明、打包一个新区块，并把区块传送给他的所有对等节点。 每一个挖矿节点都独立验证新区块、把合格的新区块整合进区块链（共识基础3） ，并把这个区块继续传给自己的对等节点。结果是，只有经过验证的区块才会在网络当中广泛传播，保证了诚实矿工挖出的新区块能被区块链所接纳。挖矿成功的个体节点或集体节点，可以同时获得新币奖励和记账矿工费。

新币奖励类似于货币的发行，其遵循规则是，第一个四年每一个新区块产生50btc，第二个四年每一个新区块产生25btc，第三个四年每个新区块产生12.5btc，如此周期指数递减。按照等比数列求和可知，到2140年，比特币产生的总和约为21000000（所以说比特币数量有限，天生紧缩）。届时，不再随区块的产生增加新的比特币，矿工不再拥有第一项收益。但现实中，由于挖矿成本高昂，挖矿成功的往往是是一个矿池的所有参与者。收益被分给矿池地址，矿池按照组内算力贡献比例来分摊收益的。

记账矿工费又称交易费用，以交易输入和交易输出之间的差值的形式存在；一个区块的总交易费用是对加入区块的所有交易的（交易输入-交易输出）求和。一般来说，矿工费越高的交易，会越快被处理。而矿工费在这里起到两个作用，一个是奖励矿工，另一个是防止主链滥用（防止大家发送交易垃圾信息，因为提出交易是有一定代价的）。

矿工的收益以什么样的形式被验证呢？这里不得不提到 “铸币交易” 。每个计算机节点在进行工作量证明计算之前加入区块的第一笔交易，正是“铸币交易”。这个交易从无到有生成比特币，其金额是新币奖励与记账矿工费的总和，被支付到挖矿矿工自己的比特币地址。如果矿工找到了一个工作量证明使区块有效，他就赢得了这个奖励，因为他构造的“铸币交易”生效了。

关于铸币交易和“新币奖励”，之前有一个读者问我：一个矿工把自己挖到新区块的消息公布出去，他的工作量证明 不会被别人剽窃 吗？

个人认为，至少“铸币交易”能防止这件事情发生。让我们来重申一下计算工作量证明的过程——一个矿工E在新区块里加入了奖赏自己的“铸币交易”，并利用时间戳、前序区块头哈希、随机数、本区块交易的merkle树等信息计算出一个符合要求的工作量证明。

在这个过程中，merkle树啥样子，取决于包括“铸币交易”在内的本区块所有交易信息。因此可以把铸币交易视为工作量证明的间接变量之一。那么，即使其他人拿到了E的工作量证明，这个工作量证明也是带有E的印记的、与奖赏E的铸币交易相关的，别人根本无法纳为己用。

你还可以通过设想以下的场景来加深对共识基础2“挖矿节点通过基于工作量证明算法的证明运算，独立将交易汇聚到新区块中”的理解。

为什么一个挖出新区块的矿工不悄悄使个心眼，在创建区块之初就把铸币交易的金额设成1000BTC呢？原因在于每个节点都是基于相同的规则来独立验证区块的。矿工必须创建完美的、符合公共规则的、正确依据工作量证明方法的区块；而一个无效的铸币交易会导致整个区块无效，并被其他节点拒绝，永远无法成为账本的一部分。可以预想，为了生成这个工作量证明，矿工们已经投入了巨大的算力和电量去挖矿，如果涉嫌欺诈而被否决，其为挖矿付出成本都付诸东流。

综上所述，矿工不能冒领他人的奖励，而拿到奖励的矿工也必须只能拿取符合规定的数额。

   比特币的卓越之处，在于建立了一种去中心化的自发共识。这种共识是自发产生的，是成千上万在网络中遵循着共同规则的节点，在异步交互中形成的，不依赖于任何中央机构的调解和干涉。

   关于比特币的4项主要共识基础，本文在讲解对应细节时有提及，下面做一个整合：

     这四个过程相辅相成、互相作用，形成了自发的全网共识，促使全网节点组合出可信、公开、权威的总账。  

你可能会想，比特币是一个去中心化的、基于大众信任的、依靠众人力量运转的一个东西。万一有一部分矿工被坏人收买了咋办呢？“51%攻击”指的又是什么？比特币交易所要求的“6个确认”又是怎么回事？

这里首先要提到比特币的一个规则“ 最长链优先 ”。意思是， 比特币的账单链在出现分叉的时候，每个矿工会独立选择长（累积了最多工作量证明）的链条，在上面继续挖矿工作（共识基础4） 。

这个原则主要涉及到两个问题：

当有两个矿工A和B同时挖矿成功（算出符合要求的数学答案）时，他们分别把自己计算出来的工作量证明作为下一个块的前序区块哈希，生成一个块衔接到原有的链后面，由此出现了两个分支。

这个时候，这两个成功的矿工广播了自己打包成功的消息。由于区块链是一个去中心化的数据结构，区块消息到达不同节点的时间点不一致，故不同的节点可能拥有不完全一样的区块链视图——有的矿工会先收到A的消息，有的则先收到B的消息。为了解决这个问题，收到消息的矿工们遵循一个原则：选择并尝试延长最长的链。

因此，这两条分支会各自成长一小段时间，直到他们的长度出现差异（不可能长度一直相同），比如说其中一条链的矿工们，更快地打包在支链后面又加上一块。按照“最长链优先“的规则，较短的链会被抛弃，原本工作在短链上的矿工们都回到长链上工作。

换言之，分叉只是不同节点暂时的不一致现象，当新区块被加入到其中某一分支时，最终收敛将解决这一个问题。[读者可以思考一下，为什么区块链被设置成每十分钟挖出来一个块：如果时间短了，是不是就增加了分支产生的次数？如果时间长了，是不是交易结算的效率就太低了？]

双重支付的本质其实也是区块链的分叉，但这种分叉却是“非自然恶意蓄谋”的产物。

我们假设小敏是密谋双重支付的一方，她把自己仅有的10BTC先给小强、交换一块黄金，待这条交易信息P被打包进区块Q后，她从小强手中拿到了黄金。这时，小敏使了个心眼，她想偷偷抹去、篡改区块Q上的交易信息P，“白嫖”这块黄金。为了实现这样的目的，根据“最长链优先”法则，小敏必须剔除该笔交易P后、重新进行结算工作，集中算力来形成分叉，并让分叉以更快的增速超过并取代Q所在的主链。如果小敏确实能让分叉更长，分叉就成为了主链，其他节点也会转向新主链上继续工作。这样，小强付出了黄金，却没有收到这10个比特币，“赔了夫人又折兵”。

在这个过程中，小敏需要和原链进行“抗争”，使新分叉成为最长的主链，这被称为“共识攻击”。“共识攻击”本质上是对下一区块的争夺，攻击方越“强壮”、哈希算力越大，就越容易成功。

“共识攻击“成功的可能性有多大呢？

大多数比特币交易所规定，一个交易传送到区块链上后需要6个「确认」来完成验证该笔交易。这一规定的根据是，假设意图造假的矿工拥有10%的算力（挖矿成功概率0.1），那么造假矿工要构造另一条伪链实施长度超越，必须至少成功挖矿6次。那么原链被取代、被抛弃的概率约为0.1的6次方，趋近于0。你可以把比特币理解为地质构造层，表层可能因为季节变换而有所改变，甚至可能被风刮走，但一旦深入到地下，地质层就能更加稳定、不受干扰。

而假设有一群拥有了51%算力的矿工，他们控制了一半以上的全网哈希算力，可以故意在区块链中制造分叉、进行双重支付交易 。但事实是，全网哈希算力的大量增加，个体矿工几乎不可能控制哪怕1%的哈希算力了（但矿池带来的算力集中化控制，存在一定的风险）。更何况，如果真有拥有如此强大算力的组织，他完全可以凭借自己强大的算力投入到挖矿中去获取开发新区块所获的的比特币奖励，诚实挖矿比双花更有利可图。

尽管实际上并未出现51%攻击的问题，但不可否认的是，算力的集中违背了比特币去中心化这一初衷，并成为其继续发展的一大隐患。

一个系统的安全性，往往取决于系统安全的最薄弱环节，这也就是所谓的“木桶原理“。与区块链系统相关的安全性问题包括但不限于以下几项：

（1）在区块链上被广泛使用的公钥系统基本上是安全的，但量子算法在理论上能够破解公钥系统；因此，区块链的算法安全性是相对的。

（2）区块链协议本身存在逻辑缺陷，例如受到黑客攻击的区块链系统共识机制。

（3）所有数字货币系统高度依赖私钥，私钥在存储、使用方面的安全性成为区块链系统安全性中至关紧要的一环。

尽管区块链是去中心化系统，但目前绝大多数数字交易所却是中心化的，存在着人为安全漏洞及技术安全漏洞。这些数字交易所拥有存放大量加密货币的私钥，这对于黑客来说无疑是最瞩目的目标；只要黑客偷走了这些私钥，就可以获取到这些加密货币。

作者会继续阅读相关资料、不断完善本文，目标是完成一篇通俗易懂的比特币科普文章。:)

**本文系网上信息与个人理解的结合，如有偏差及误读，欢迎读者指出。也欢迎给出关于文章结构上的指导～