一文看懂区块链与比特币

区块链技术最近受到广泛关注，有人把它比做早期的互联网技术，区块链技术诞生于比特币。本文简单介绍比特币及比特币的底层技术区块链，分析区块链技术的特点及应用场景。

什么是比特币

比特币的概念最初由中本聪在2009年提出，根据中本聪的思路设计发布的开源软件以及建构其上的P2P网络构成比特币系统，比特币的底层技术是区块链。比特币是一种P2P形式的数字货币。但数量有限、上限是2100万，目前已经挖出1500万个左右。所以比特币本质上类似黄金，总的数量有限，每年新增的数量很少，挖取的难度不断加大，全世界不同国家的人都认可接受（当然现在比特币的认可程度比黄金要差很多），没有人可以完全控制它。

史上最贵的比萨饼

2010年5月21日，一位昵称为laszlo的人在论坛上发帖，想出售10000比特币，要价50美元。但是，没有人买。不过，有人表示，愿意用价值25美元的比萨饼优惠券换这10000比特币。Laszlo答应了。也就是说，按25美元或者150元人民币的折算，当时比特币的汇率比价大约是1比特币=1.5分钱人民币。而现在的比特币是1比特币=3850人民币，6年时间涨了25万6千倍。人类的金融、货币和商品史上，从来没有上演过如此疯狂的传奇。

比特币的价格波动比较厉害，如下图，目前整个比特币的价值也就几百亿人民币，现在投资比特币的最大风险是，交易所经常被黑客攻击，比特币被盗取。比如前不久刚发生的中国香港的一家比特币交易所比特币被盗取。导致比特币价格暴跌。

比特币及区块链技术的发展历程

如下图所示，值的一提的是，2013年4月，欧盟和德国打着反洗钱的幌子，通过对存款人增税的方式来应对塞浦路斯的债务危机。塞浦路斯的储户人人自危，比特币作为去中心化和超主权的网络货币得到了欧洲避险资金的青睐，短短几天从30多美元飙涨到265美元。引发全世界媒体的广泛报道，比特币开始为世人所知，同时比特币也拥有了类似黄金一样的避险功能。

比特币的交易方式

只要有一个比特币地址，就可以接收比特币，比特币地址类似银行卡号，比特币密钥类似银行卡密码，比特币钱包类似电子银行的客户端。

比特币钱包 -> 电子银行的客户端

比特币地址 -> 银行卡号

比特币密钥 -> 银行卡密

什么是区块链技术

对于传统的电子货币，交易记录保存在银行中，但是由于比特币是基于P2P网络的，是去中心化的，所以需要所有用户共同维护一个全球统一的交易记录，并将数据储存在每个客户端中。 如何维护一个全球统一的交易记录，这就要用到区块链技术。如下图所示：用交易单保存交易记录，过去10分钟，全网所有新产生的交易单保存在一个新的区块中，所有的区块串联起来形成区块链。所以区块链相当于一本分布式的账本。全网中的每个节点共同参与维护这个账本。每10分钟产生一个新区块，并同步更新到全网中的所以节点。全网确认后，就无法更改。

所有的区块以双向链表的方式链接起来，且每个区块都会保存其上一个区块的Hash值（这样区块之间的顺序一旦确定就无法更改）。如果修改替换某个区块，则依据它算出来的散列值就会不同，又必须修改下一个区块……最终必须把它后面的所有区块都改一遍，这太难了。区块链全网唯一，每个节点都有相同的备份。区块链一旦有更新则全网通知。

什么是挖矿

为鼓励大家参与维护比特币区块的创建，每个新增的区块中包含有一定数量的比特币，这些比特币归产生该区块的人所有。比特币协议规定：第0个 – 第21万个Block,每个Block里有50个比特币，第21万-第42万个Block，每个Block里有25个比特币，依次递减，最后比特币全网中只会有2100万个比特币。

如下图所示，节点尝试寻找一个随机数（又称“幸运数”），使得将最后一个区块的hash值、当前世界中尚未被加入到任何区块的交易单、随机数三部分组织起来送入SHA256算法计算出散列值X（256位），如果X满足一定条件（比如前20位均为0），那么该节点初步获得创建Block的权利。所以挖矿过程，就是不断寻找随机数的过程。通常需要反复尝试上亿次才能成功找到一个满足条件的随机数。

为了争夺区块制造权，人们最初用CPU，后来发现用显卡更有效率，再后来发明了更先进的ASIC（专用集成电路），并且持续的改进它。这种现象被称为“算力军备竞赛”，使得系统算力持续飙升，早已超过全球最快的500台超级电脑算力之和。系统更强大更安全，但是成本也在同步飙升。

(大规模矿场)

矿工越来越多，一个矿工挖到一个块需要很长时间，收入不稳定。于是出现了若干矿池，矿工们把自己的算力加入到矿池中联合挖矿。矿池挖到区块，扣除矿池管理成本后，把收益按贡献的算力比例分配给矿工。围绕专门芯片的研发，矿机的生产，宽池的组织，以及比特币的交易以及形成一个完整的产业链。

区块链技术解决什么问题

如果说互联网技术解决了人类的信息获取问题，那边区块链技术则解决了人类之间的信任问题。传统人与与人之间的交易，一般都通过一个权威的中心进行，如通过银行转账，通过中介，政府的介入才能进行房屋买卖。而区块链让全网所有的节点共同维护一个账本，每个节点都有一份账本，交易记录一旦确定就无法修改等特点保证了交易记录的真实可靠，无法篡改。所以陌生人之间可以基于区块链技术直接进行各种交易，并保证交易的真实可靠和完全可信。