区块链技术指南-比特币项目介绍

我是沉关关，我有动力做最骚的quant

一、比特币简介

比特币是一种基于密码学、计算机科学、经济博弈等综合学科相结合的数字货币。 也是历史上第一个经过长时间大规模测试的加密数字货币系统。

2008年10月31日，中本聪发布比特币白皮书：《比特币：一种点对点电子现金系统比特币：一种点对点电子现金系统》。

2009年1月3日，中本聪在芬兰Helkissin的一台小型服务器上挖出了第一批50个比特币，并在当天的泰晤士报头版刊登了头条新闻：The Time 03/Jan/2009 Chancellor on brink of对银行的第二次救助。

2.挖矿

一、原理及过程：

数字货币挖矿不同于传统意义上的挖矿。 比特币挖矿是指参与比特币网络维护的节点，通过协助新区块的产生获得一定数量的比特币奖励。 当用户发布交易时，需要有人确认交易，然后将其写入区块链，形成新的区块。 比特币网络决定谁将通过“挖矿”来完成这个。

当一笔交易发生时，参与者根据前一个区块的哈希值、10分钟内验证过的交易信息，以及自己的一个随机数，使新区块的哈希值小于比特币网络中给定的区块。 一个号码。 接下来每两周（即2016个区块后，24*60/10*14），系统会根据上一个周期的挖矿时间调整挖矿难度（通过调整限制数量的大小）来调整生成区出块时间稳定在10分钟左右。

2、如何查看挖矿

早期很多人通过挖矿的方式囤积了大量的比特币，但是​​当时的比特币价格比现在低很多，所以很多人挖出来的比特币没有保存完好比特币的项目特点，被黑客盗走了。 因此，目前有大量比特币永久丢失。 随着比特币价格的暴涨，矿机的价格也随之水涨船高。 目前参与挖矿的算力太大，获得比特币的收入难以覆盖电费。 因此，挖矿收益、成本、数量等相关因素一直处于动态平衡状态。

三、参与工具

1.客户

客户端分为三种类型：完整客户端、轻量级客户端和在线客户端。 其中完整客户端可以存储所有的交易历史记录，功能最齐全； 轻量级客户端不保存交易副本，交易需要别人发送给Query； 在线客户端通过网页方式浏览第三方服务器提供的服务。

2. 钱包

钱包分为冷钱包和热钱包。 冷钱包是不需要连接到互联网的离线钱包。 热钱包需要联网，主要是交易所钱包。 不同于传统的互联网钱包，它不会包含某种资产或某种代币，而是一个密钥管理器（包括公钥和私钥），其中公钥用于生成地址，私钥存储在用户手中它用于签署交易以证明其有权输出交易。 交易信息不存储在钱包中，而是存储在区块链中。

3、矿机

在早期，CPU 可以用来挖矿。 随着全网算力的增加和挖矿难度的增加，出现了一些专为“挖矿”而设计的硬件硬件，包括基于GPU和ASIC的芯片。

4.脚本

意思是当一笔交易发生时，执行输入的解锁脚本和输出的锁定脚本，来验证交易的合法性。

4. 共识机制

目前主流的共识机制有四种，包括Pow（工作量证明）、Pos（权益证明）、Dpos（权益委托）和PBFT（实用拜占庭容错）。 比特币区块链系统采用工作量证明（Pow）机制来达成共识。 Proof of系列中比较知名的共识协议有Pow和Pos，都是通过经济惩罚来限制恶意参与。

1. Pow（工作量证明）

工作量证明是通过计算来猜测一个值（nonce）来求解指定的哈希值（源自hashcash）。 这些哈希问题是不可逆的。 因此，目前除了暴力计算外，还没有有效的算法来解决它们。 保证在一段时间内系统中只会出现少数合法提案。 这些少量的法律提案会在网络中广播，接收到的用户会在验证后根据自己认为的最长链继续计算难度问题。 在这个过程中，系统可能会有一个Fork（分叉），但最终会有一条链成为最长的链。 当某个节点拥有全网一半以上的算力时，它就可以从概率上控制网络中的链。 这就是所谓的 51% 算力攻击。 如果有人恶意攻击，会损失不少钱。 毕竟51%的算力并不是那么容易掌控的，而且从人的角度来说，拥有大量算力的人越多，就越想维护整个生态的和谐发展，否则生态被破坏，付出的成本就白费了。

2.Pos（股权证明）

股权证明，类似于现实中的股东机制，个人拥有的股份越多，越容易获得记账权。 在交易中，通过押金（代币、资产、信誉等具有价值属性等），以合法区块押注合法区块成为新区块，收益为交易方的利息抵押资金和交易服务费。 恶意参与者将面临存款被没收的风险，即经济利益的损失。

Pos试图解决Pow的海量资源浪费问题，但也面临后期玩家机会减少的劣势。

5. 闪电网络

闪电网络试图解决比特币交易网络交易性能低（全网每秒7笔交易）的缺陷，其主要思想是将大量交易置于比特币区块链之外。

1. RSMC（可恢复序列到期合约）

中译为“revocable sequential maturity contract”，类似于准备金机制。

假设双方之间存在一个“小额支付通道”（资金池），双方在“小额支付通道”中预存部分资金，每次交易后共同确认资金分配交易后的计划，同时签字取消旧的。 当需要体现时，最终的交易结果将被写入区块链网络并最终确认。 该方案的任何版本都需要双方签名和认证才合法。 提款需提供双方签署的资金分配方案。 在一定时间内，如果对方提交证明该计划之前已经失效的证明（不是最新的交易结果），资金将被没收给成功的挑战者，以确保不会有任何旧的交易结果被用于提取现金。 即使双方都确认了某笔提款，最先提款的一方也会比对方晚到。 这样保证大家会尽可能的选择在链下完成交易。

2. HTLC（哈希时间锁合约）

中文翻译为“Hash's contract with a clock”，即限时转账。

通过智能合约，双方约定转账方先冻结一笔资金，并提供哈希值。 如果有人可以在一定时间内提出一个字符串，哈希后的值可以匹配已知值（实际上是指转账方授权接收方提取现金），那么钱就转给了接收方。

6. 侧链

允许资产在比特币区块链和其他链之间进行交互，减少核心区块链上的交易数量。 通过简单地重复使用现有的比特币，比特币和其他账本资产可以在多个区块链之间转移。

7. 比特币原理与设计

一、原理

比特币网络是一个分布式的点对点网络。 网络中的矿工通过“挖矿”完成交易记录的记账过程，以维持网络的正常运行。

比特币通过区块链网络提供一个公开可见的“账本”，记录已经发生的交易的历史信息。 每发生一笔交易，用户都需要向比特币区块链网络写入一条新的交易记录，等待网络确认后，交易才算完成。 每笔交易都包含一些输入和一些输出。 未花费的交易输出（Unspent Transaction Outputs，UTXO）可以作为合法输入被新交易引用。 对于每笔交易，转账方都需要签名确认，总输入不能小于总输出。

2. 账户/地址

比特币账户地址实际上是用户的公钥通过一系列哈希（HASH160，或SHA256，再RIPEMD160）和编码运算生成的一个160位（20字节）的字符串。 账户采用非对称加密算法。 用户保存私钥，对自己发送的交易进行签名和确认，并公开公钥。 账户不直接是公钥，而是哈希后的值，避免公钥过早暴露和私钥反向解密。

3.交易

交易发起中包含的信息经网络中的节点校验后，即可在网络中广播。

交易可能包含以下信息：

●付款人地址：合约地址和公钥分别经过SHA256和RIPEMD160两次哈希比特币的项目特点，得到一个160位的哈希串。

●付款人对交易的签名确认：确保交易内容不被篡改。

●付款人资金来源交易ID：交易的输出作为本次交易的输入

●交易金额：是多少，与输入的差额为交易手续费

●收款人地址：法定地址

●收款人公钥

●时间戳：交易适合生效。

当交易发生时，网络节点检查交易是否通过，交易是否合法，交易输入的总和是否大于输出的总和。

4.脚本

脚本包括输出脚本（scriptPubkey）和认领脚本（scriptSig）

输出脚本一般由支付方设置，用于锁定交易，用于控制对象（收款人）可以使用交易输出（如待消费交易的输出）的权限。 包括P2PKH和P2SH两种，其中P2PKH允许用户向一个或多个典型的比特币地址发送比特币（证明自己拥有公钥），前导字节一般为0x00。 P2SH为payer创建一个输出脚本，其中包含另一个脚本（claim script）的hash，一般用于需要多重签名的场景，前导字节一般为0x05。

claim脚本主要用于证明其能够满足交易输出脚本的锁定条件，即对某笔交易的输出（比特币）的所有权。

五、设计理念

比特币的设计是基于经济博弈的原则。 在一个开放的网络中，不可能通过技术手段保证所有人都合作，但可以通过经济博弈手段让合作者受益，让非合作者蒙受损失或风险。

比特币网络要求所有参与者（矿工）首先支付挖矿成本和消耗算力。 他们越是想获得新区块的决策权，就越需要抵押更多的算力。 一旦失败，算力就会被没收，成为沉没成本。 当网络中有很多参与者时，个人试图获得新区块的决策权的算力成本是巨大的，这意味着作恶的成本已经超过了可能获得的收益。

比特币网络类似于生物负反馈调节。 比特币网络中的矿工越多，系统越稳定，比特币的价值就越高，但挖矿难度也越大。 因此，比特币的价格理论上应该稳定在一个合理的价值区间，这个价格乘以挖矿概率应该刚好满足矿工的盈利预期。