区块链科学：比特币白皮书

概述

2010 年，比特币的价格从最初的 10,000 比特币购买 2 个比萨饼（约 30 美元），到 2017 年的最高 20,000 美元一个比特币。8 年时间，比特币上涨了 6,666,667 倍。这样的投资收益是每个人都想得到的，但是如何抓住这样的机会呢？

报告报告

区块链设计初衷

区块链是一个综合性的新事物。了解以比特币为代表的各种区块链项目，需要具备计算机科学、密码学、经济学、金融学、数学、博弈论等背景知识。

在当今世界，我们经常需要信任第三方来完成与其他人的交易。例如，我们信任银行，所以我们通过银行将钱转给其他人。我们信任淘宝，所以我们会用支付宝在淘宝上买东西。但淘宝、银行等第三方并不直接参与交易，只是协助完成交易，在交易过程中因不信任而使用银行和淘宝。但我们付出的代价是增加交易成本，向银行、淘宝等第三方支付一定的费用。交易能否在没有第三方参与的情况下安全完成，避免冗余成本？

区块链最初就是为了解决这些问题而设计的。区块链通过各种技术手段建立起庞大的网络体系，让每个人都可以在没有信任的情况下安全交易。

区块链不等于代币（TOKEN），不等于数字货币，不等于比特币。这里的比特币是指在市场上交易的价格，其符号是BTC。

代币（TOKEN）就像航空公司给你的里程积分，你每搭乘一次航班，你就可以获得对应数量的里程积分。每个航空公司都会发行自己的积分，相当于每个航空公司发行自己的代币（TOKEN）。数字货币相当于比特币产生的时代背景，当您用积分兑换机票或其他商品时，此时使用的积分相当于数字货币。最大的航空公司，比如国航，发行的积分/代币（TOKEN）最多，国航的积分相当于比特币。现在有了国航积分，只能换国航机票了，但是如果要换海南航空的机票怎么办？于是有人提供了一个地方，让持有国航积分和海航积分的人聚在一起，帮助国航积分兑换海航积分。这个地方就是数字货币交易所。比特币网络或比特币系统是指不断产生比特币（BTC）的去中心化网络系统。比特币（BTC）是区块链技术首次应用的产物。

区块链技术的目的不是生成比特币（BTC），也不是在市场上出售。比特币最初来源于一篇论文“比特币：一种点对点的电子现金系统”。显然最初的目的是建立一个点对点的去中心化交易系统。BTC是本系统对每个参与节点计算交易确认的奖励。正是因为这种去中心化的交易系统是基于密码学的，所以交易的结果和奖励是可信的，不可篡改的，这导致了大众媒体的过度夸大稀缺性。才开始各种金融概念、货币概念、物流溯源。比特币系统最初的目的很简单，就是建立一个整体成本更低、没有传统信任基础的系统，并且没有可信的第三方机构（如银行）来完成交易。当然，随着科技的发展，科技确实在很多地方产生了一些革命性的变化。从大家最关心的钱/价格/投资收益来看，BTC确实从一文不值变成了2万美元一块，着实令人惊叹。

比特币网络交易流程

一旦比特币交易被发送到连接到比特币网络的任何节点，该交易将由该节点验证。如果交易被验证为有效，该节点会将交易传播到与该节点相连的其他节点；同时，交易发起者会收到一条返回消息，表明交易有效并被接受。如果交易被验证为无效，节点将拒绝接受该交易并向交易发起者返回一条消息，表明该交易被拒绝。

比特币网络是点对点网络，这意味着每个比特币节点都连接到其他一些比特币节点（这些其他节点是在点对点协议启动时发现的）。整个比特币网络形成了一个松散连接的“蜘蛛网”，没有任何固定的拓扑结构或任何类型的结构——这使得所有节点都是平等的。有关比特币交易（包括交易和区块）的信息被传播——从每个节点到它所连接的其他节点。刚刚验证并交付到比特币网络中任何节点的交易被发送到三个或四个相邻节点，每个节点会将交易发送到三到四个相邻节点。节点。以此类推，在几秒钟内，

涉及名词

加密：公钥和私钥。公钥加密，私钥解密；私钥签名，公钥验证。

私钥：实际上是一组随机数。

公钥：私钥通过椭圆曲线加密算法生成，但无法通过公钥逆向计算得到私钥。公钥的作用是在与对方交易时使用自己的私钥对信息进行加密，然后对方使用自己的公钥解密得到原始信息。这个过程通常称为签名。

地址：由于公钥太长不方便在交易中使用，所以使用SHA256、RIPEMD160、Base58算法对公钥哈希进行加密生成地址。

对称加密，例如：小A想向小B发送信息，但通信网络可能被窃听。为了解决这个问题，小A和小B事先协商了一个秘钥，小A用秘钥将加密信息加密后传递给B，B接收到信息再用这个秘钥解密. 因为加密和解密使用相同的密钥，所以称为对称加密。但是，这样做的前提是小A和小B之间应该有足够的安全通信通道来保证密钥的传输，这显然是对称加密的一个缺点。

非对称加密：用公钥加密，用私钥解密。小A向小B发送信息时，需要用小B的公钥对信息进行加密，小B收到信息后用自己的私钥解密。即加密和解密使用接收者的公钥和私钥。由于公钥是公开的，所以发送消息时只需要知道对方的公钥，而私钥不需要相互透明，因为它是用来解密的。

假设这样一个场景：某天，小A给小B转了10个比特币，然后广播到区块链上，别人怎么知道这笔交易确实是小A操作的，会不会有其他A冒名顶替呢？这时候就需要用到公钥和私钥了。为了解决这个问题，小A需要在发布交易时用自己的私钥对交易进行签名，其他人收到交易后使用小A的公钥验证信息。交易签名的正确性判断交易由小A操作。

使用“私钥”签署交易

比特币钱包之间的转账是通过交易实现的。交易数据由外发钱包“私钥”的拥有者生成，也就是说有了“私钥”，钱包的比特币余额就可以花掉。交易的产生过程如下：交易的原始数据包括“转账金额”和“转入钱包地址”，但这还不够，因为无法证明交易产生者有权使用“转出钱包地址”的余额。因此，原始数据需要用“私钥”进行签名。生成“转出钱包公钥”，此过程与第二步生成“钱包地址”相同。添加“

比特币关键技术——账户体系

UTXO 模型：未使用的交易输出

比特币不是基于账户的方案，而是基于 UTXO 的方案。比特币规定，每笔新交易的输入必须是某笔交易的未花费输出，每一个输入也需要由上一次输出对应的私钥签名，并且每个比特币节点都会将当前的UTXO存储在整个区块链上，全网节点通过UTXO和签名算法验证新交易的合法性。通过这种方式，节点可以验证新交易的合法性，而无需回溯历史。

这与传统银行账户的思维完全不同。张三拥有 10 个 BTC。事实上，在目前的区块链账本中，几笔交易的输出（UTXO）的接收者都是张三的地址比特币产生的时代背景，这些 UXTO 的总量是 10。这个地址收到的 UTXO 总量必须由比特币钱包，所以钱包中显示的余额实际上是输出指向你地址的比特币的价值。

在支付系统的账户模型中，会遇到常见的“双花攻击”。在比特币交易系统中，没有账户余额的概念，但有某个地址的净未花费交易输出的数量。这个数值计算是从上到下的。一次扫描所有进出同一个地址，建议立即等待。你只需要等待6个区块的确认时间就可以确保你没有被双花，因为交易是经过全网确认的。

结论

区块链（Blockchain）是比特币的一个重要概念，在中本聪的白皮书中提出。区块链是一系列数据块（称为“块”，block）。新添加的数据块始终可以链接到前一个块，即整个区块链的尾部。比特币点对点网络将所有交易历史存储在“区块链”中，因此区块链可以看作是记录比特币交易的账本。因此，从比特币开始，区块链的概念就正式诞生了。在本系列的下一部分中，我们将详细讨论如何在区块链概念中抓住机遇。

风险提示：