解释比特币的运作方式

中国计算机与通信，2018年第12期，计算机工程应用技术，详解比特币工作原理 王倩（延边大学，延边，吉林133000） 摘要：近年来，比特币进入大众视野，受到越来越多的人关注。 人们投入。作者从金融的角度对比特币的发展进行了概述，以展示比特币的价值变化。 简要介绍比特币底层技术区块链的架构模型，分析比特币的特点，重点从技术层面阐述比特币的工作原理，以达到让人们深入了解比特币的目的。 关键词：比特币； 区块链； 权力下放； 矿业（延边大学，吉林延边133000） 摘要：近年来，比特币进入大众视野，吸引了越来越多的人进行投资。 作者从金融层面总结比特币的发展历程，论证比特币价值的变化。 本文简要介绍了比特币底层技术的区块链结构模型，分析了比特币的特点，并从技术层面阐述了比特币的工作原理，以达到让人们深入了解比特币的目的：Key Bitcoin ; 区块链； 去中心化； 挖矿1 比特币的出现和发展 2008年9月，拥有100多年历史的美国投资银行雷曼兄弟宣布破产。 美国次贷危机全面爆发，全球金融市场受到较大冲击。

11月，化名“中本聪”的人发表了一篇题为“比特币：一种点对点电子现金系统”的论文，描述了一种不需要信任基础的去中心化点对点交易系统。 2009年1月3日，中本聪挖出第一批50枚比特币，正式启动比特币金融体系。 一年之内，比特币只在一小部分极客圈子里流行起来。 然而，中本聪退休并从互联网上消失了。 2011年到2012年是比特币的黑暗时代。 这个时候，比特币还没有被认可。 比特币网络中参与挖比特币的矿工数量少，比特币价格低，交易量也低。 2013 年是比特币爆发的一年。 比特币逐渐被认可，矿工数量增加，比特币价格持续上涨，交易量激增。 随着市场理性回归等因素，比特币市场进入冷静期，价格企稳。 直到2016年比特币的强势复苏，比特币的概念才再次进入大众视野。 现在，除了比特币本身，还有比特币的底层技术——区块链。 2 比特币的底层技术——区块链 如今，越来越多的人开始炒作区块链的概念，但人们并不了解它的本质，甚至大多数人将其理解为各种币。 非常肤浅。 区块链技术被认为是计算范式的第五次颠覆。 区块链可以用六层架构模型表示，即数据层、网络层、共识层、激励层、合约层和应用层[1]。

第一数据层存储底层数据并形成分布式账本。 交易数据经过SHA256算法哈希后成为定长字符串。 Merkle 树用于在一个块中组织多个散列的固定长度字符串。 并为每个区块打上时间戳，以增加区块链的时间维度 [2]。 每个区块由区块头和区块体组成，它们按时间连接。 除了第一个区块（称为创世区块）外，其他所有区块都包含前一个区块头的哈希值，并且是时间顺序的，从而达到了区块不可篡改的目的。 第二网络层采用点对点网络——P2P网络连接区块链网络上的各个节点，广播机制传播交易信息，验证机制验证交易的正确性。 第三层共识使用 PoW、PoS 或其他共识机制在没有信任基础的情​​况下在各方之间建立信任。 第四层激励层利用激励机制保证每个节点提供算力来支持整个网络的运行[3]。 第五层合约层是利用一系列算法机制、脚本代码、智能合约等实现自动化运行和控制。 当触发条件满足时 作者简介：王倩（1997-），女，河北唐山人，本科。 研究方向：数字媒体技术。 — 20 — 2018年第12期 信息与计算机 中国计算机与通信 计算机工程应用技术 激活并履行合同。 第六层是应用层，即“区块链+APP”，将区块链技术应用到更多方面。

通过对区块链技术的了解，可以分析出区块链技术的典型应用特点是去中心化、无个人信息的匿名性、时间戳和链式结构保证的可追溯性、不可加入性。 门槛的开放性和通用性，区块内容保证的交易不可逆性不可更改。 结合比特币本身货币有限、无假钞风险、交易成本低等特点，不难看出比特币在未来社会的价值。 综上所述，区块链是集分布式数据库、加密算法、点对点传输、共识机制、激励机制等技术于一体的新型应用模式。 区块链技术的核心是利用技术为没有信任基础的群体建立信任[4]，这一技术必将给金融、经济乃至政治、文化等领域带来深刻的变革。 3 比特币网络工作原理 2009年，中本聪挖出第一笔赏金50个比特币，此时的币种总量为50个，之后每隔10分钟左右增加50个比特币。 当总数达到 1050 万（2100 万的一半）时，赏金减半为 25 个比特币，当再增加 525 万（1050 万的一半）时，赏金再次减半为 12.5 个比特币，以此类推。 因为比特币只能细分到小数点后8位，不能再细分为2140，即比特币发行完成后，此时总共发行2100万枚比特币。 3.1 挖矿原理如果你想加入比特币网络，参与比特币的产生（俗称挖矿）比特币的生产原理是什么，你需要有一个类似于银行卡号的比特币地址。 您可以通过下载比特币钱包或在比特币网站上注册来获取比特币地址。 一串 26-34 个比特币地址，由数字和字母组成。

每一台加入比特币网络的计算设备都是为比特币网络提供算力的节点，设备的拥有者俗称矿工。 挖矿不仅仅是为了产生比特币，而是为了在新的区块中确认和记录比特币网络在一段时间内（大约10分钟）发生的交易。 这么多矿工，谁来记账？ 这是为了争夺记账权。 矿工在自己的计算设备上安装挖矿软件比特币的生产原理是什么，不需要矿工自己动手，而是设备进行特定的运算（哈希算法）来寻找问题的解决方案。 因为没有固定的算法可以找到问题的解，只能通过随机哈希碰撞得到。 随着设备算力的提升，题目的难度也会动态增加，以保证在10分钟左右可以解决问题。 最先找到问题解决方案的人获得记账权，将未记录的交易信息打包成一个区块，并将该区块同步到整个比特币网络。 产生固定数量的比特币奖励记账员，从而激励所有矿工持续提供算力（每秒哈希碰撞次数，单位为HASH/s）。 比特币本质上是一串字符，类似于钞票上的序列号。 有了序列号，你就拥有了比特币。 因为区块链区块头包含了前一个区块的哈希值，所以需要六次确认才能保证交易记录不能被任何人篡改。 3.2 转账交易 2140年所有比特币被挖完后，矿工继续挖矿的动力来自于转账交易中的客户分红。 当比特币需要从一方转移到另一方时，就会发生转移交易。

转账时，您需要填写汇款人地址、收款人地址、转账金额、手续费等信息。 手续费是对矿工的奖励，通过竞争获得。 手续费按字节收取。 一笔普通交易（一个发送者和一个接收者）为250字节，费用一般为0.001到0.001 5个比特币。 如果有多个收件人，那么转账信息中包含的话越节省，需要的手续费就越多，因此跨境交易越实惠。 比特币转账发起后，会通过数字签名技术生成防伪字符串，对发起方进行验证。 首先向全网广播交易。 比特币网络中的节点收到交易后，将其存储在本地内存池中，并进行一些基本的验证（例如双重支付问题）。 当交易验证成功时，将被放入“未确认交易池”，如果验证失败，则标记为“无效交易”。 因此节点需要同时完成两个任务：找到问题的解决方案和验证交易以更新“未确认交易池”。 矿工每次从“未确认交易池”中选取近千笔交易进行打包。 因为区块内容有限，有些交易不能及时打包，会造成区块拥塞。 如果想增加被打包的可能性，可以增加手续费。 挖矿其实就是比较矿工之间的算力。 矿工的算力与全网算力的比值就是矿工挖矿的概率。 挖矿风潮的兴起，让Bitnet的算力成倍增长。 在经历了CPU挖矿、GPU挖矿和专业矿机挖矿之后，比特币挖矿进入了矿池挖矿阶段。 矿机中的挖矿芯片只进行一次争夺记账权的计算，其算力是普通计算机的数十倍、数百倍。 目前个人购买少量矿机挖矿的可能性很小。 因此，就会有一个矿池，大量矿工的算力连接在一起进行挖矿。

矿池的算力远大于单个矿工的算力，增加了挖出一个区块的可能性，然后根据每个矿工的贡献分配奖励。 比特币网络中的节点分为全节点和轻节点。 拥有所有区块链信息的节点就是全节点，否则就是轻节点，但两者的功能是一样的。 4 结语 比特币无信任基节点间的点对点交易实现了去中心化，具有匿名、可追溯、公开、全球通用、交易成本低、无假钞等特点。 与目前的各种货币体系相比具有一定的优势。 但也有一定的缺点。 比如每个比特币地址的所有转账记录都可以通过区块链查到，保证了交易的公开透明，但交易是人尽皆知的，人们没有隐私。 正如一位技术人员所说：比特币的优点就是它的特点，它的特点就是它的缺点。 参考文献 [1] SWAN M.区块链：新经济蓝图[M]。 加利福尼亚州：O'Reilly Media Inc，2015。 [2] 沉鑫，裴清琪，刘雪峰。 区块链技术概述[J]． 网络与信息安全学报, 2016,2(11):11-20.[3] 周宏达。 比特币的前世今生[J]. 中国金融家,2013(6):96-97,63.[4] 谢晖，王建。 区块链技术及其应用研究[J]． 信息网络安全, 2016(9):192-195.— 21 —