比特币:一个虚幻而真实的金融世界-第10章
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上千台电脑，最后全球的电脑形成一个密密麻麻的网络。P2P网络的一大特点就是，一旦启动，就无法关闭。
在这个P2P网络上的所有电脑都直接或者间接地联通起来，某个节点上发出的信息最终可以扩散到全球所有的节点。举例而言，A在中国，B在美国，A和B的联通方式可以是直接连接，也可以是通过位于欧洲的C的电脑搭桥间接地连接。
P2P网络的联通不成问题，但是信任的问题比较突出。例如，A发出一条信息，目标对象是B，B通过P2P网络最终接收到此信息——可以是直接从A电脑传递过来的，也可能是通过多台电脑转手传递过来的——B会产生两个问题：第一，这条信息到底是不是A电脑发送的？第二，信息传递过程中如何确保不被帮忙传递信息的C、D甚至更多人偷窥到信息原始内容。
这就回到了我们讲过的非对称加密技术。在刚才的例子中，假如A要发送一条信息给B，确保这个信息只有B才能解密，那么A就用B的公钥（公钥是公开的，整个P2P网络都知道B的公钥）加密原始信息，这条信息传播到整个P2P网络，虽然所有电脑都有B的公钥，但是用公钥无法解密这条信息，最后B收到这条信息，用自己的私钥就能够轻松地解密这一信息。
那么，A怎么证明自己是这条信息的发送者呢？在网络上，任何人都可以把自己伪装成任何人，B收到信息时，可能传递信息给B的那台电脑会声称它就是A，那么B是否就轻易相信那台电脑就是A呢？不能，因为很可能是那台电脑伪装成A。
A要想证明给B的信息是由自己发出的，只需完成下面这两个步骤：第一步，用A的私钥对原始信息做第一层加密；第二步，在上一步获得的数据基础上再用B的公钥做第二层加密。第一层加密的目的是为了证明这个信息是由A加密并发出的，因为只有A的私钥才能完成这样的加密，这一步也叫作数字签名；第二层加密的目的是确保信息只有B能够解密，因为B的私钥只有B电脑才有。
B收到这个加密的信息后，以相反的顺序做两次解密操作即可：第一步，用B的私钥解密收到的信息；第二步，在第一步获得的数据基础上用A的公钥再次解密。第一步顺利完成，可以确保信息只有B自己能够解密，其他人是无法解密的；第二步顺利完成，B就获得了原始信息，同时也表明这条信息确实是由A的私钥加密生成，排除了是被别人伪造的可能。
有了这一技术保障，即使在匿名的互联网环境中，我们也不必再纠结于通信的安全性，而可以将注意力集中在比特币的体系架构上来。
比特币的本质
在网络上浏览比特币相关的网页时，总是可以看到各种印着“B”符号的硬币，仿佛那就是比特币。实际上，那只是爱好者自己铸造的玩具，和比特币没有丝毫关系。比特币并不是任何有形的硬币，也不是大家想象的一段数据，同样也没有办法把某些比特币从整个系统中分离出来。比特币的本质是一个互相验证的公开记账系统，其工作就是记录所有账户发生的交易。每个账号的每一笔资金流动都被记录在账本里。而且，每个人手上都有一份完整的账本，每个人都可以独立统计出比特币有史以来每个账号的每一笔流动，当然，也能算出任意账号当前的余额是多少。
这里最关键的一点在于：每人手上都有完整的账本，这个系统里没有任何人拥有唯一决定权。这意味着没有人可以决定向这个系统增加货币或者改变规则，因为个体的修改会被整个网络否决。除非有人可以修改50％以上的人手上的账本，这就是比特币系统里所谓的51％攻击。
比特币客户端Bitcoin…QT启动时会进行大量的数据同步，Bitcoin…QT只告诉我们说这是在进行数据同步，但我们并不知道这是什么数据以及为什么要这么做。实际上，同步的是比特币世界的所有交易记录，这部分数据保障了整个体系的去中心化和每个客户端的一切知情权。而不需要下载交易数据的轻客户端，如Electrum则是去几个提供交易数据查询功能的服务器查询特定账号的记录，由于这些数据全部是公开的且带有严密的校验，任何查询服务器都没有必要也不可能伪造数据。所以，即使轻客户端带来了部分中心化效果，实际上对全局的去中心化并没有什么影响。
比特币还有几个令人十分困惑的问题，就是我的地址里拥有的那些币究竟在哪里？备份钱包是把里面的币备份了吗？在现实中，我们知道钱是什么，因为可以直接掏出来看；我们也知道自己的钱在哪里，要么是现金，要么存在银行，要么在诸如证券交易所一类的机构。而比特币系统只是所有交易的记录，这里只关心某个账号里是否有币、有多少币，而币本身是抽象的，大家并不知道它具体是个什么东西。某个地址拥有的比特币数额存在每个人的客户端数据里，大家都知道你有币就可以了。所以当我们备份钱包时，其实只是在备份对自己比特币地址的所有权。
地址是什么
在现实生活中，如果需要一个银行账户，就需要去银行排队开户，然后拿到银行分配的一串数字账号，之后才能使用银行功能。而在比特币体系里，我们的账户似乎并不需要谁来开设，本地客户端自动生成即可；我们不需要向任何第三方公布，对方就可以直接向我们的账户转账；账户的形式也非常奇特，比如1H4AG73nXz5to9zWkH4GUZEH1Nuey8EVjJ。
刚接触比特币的用户印象最深的大概就是这一长串乱码般的地址，它给人的第一感觉是不明觉厉＇3＇，第二反应就是特别容易输入错误。幸运的是，绝大部分时候并不需要手工输入比特币地址，通常是通过复制粘贴或者二维码扫描的方式。即便万一需要手工输入，比特币地址的校验机制也会提醒你账号不正常，以免出错。
可是，这一串地址到底是什么？会不会和别人的重复？
这里先回忆一下前面讲过的非对称加密技术。简单来说就是通过一套数学办法，产生一对密钥A和B，若使用A加密一份数据，必须使用B来解密；而使用B来加密数据，则必须用A才能解开；而且根据A可以很轻松地计算出B，反过来则不行。A就叫私钥，B叫公钥。顾名思义，A是保密的，B是公开的。
所以，比特币地址其实就是一套非对称技术的公钥，这套技术就是椭圆曲线算法，而和公钥对应的私钥实际上就在钱包文件里藏着。因为公钥和私钥需要使用特殊的算法成对生成，所以比特币地址不能像普通密码一样人为设置，而且看起来也没有什么规律。按照私钥保密、公钥公开的原理，比特币地址可以告知任何人，但钱包文件则必须妥善保管，一旦丢失，钱包就不安全了，而且由于整套体系的去中心化和匿名性，没有任何人有权力或能力找回丢失的比特币。
至于地址有多少，会不会和别人的重合？可以这么形容：如果每粒沙子里面都有一个地球，那么地址数大概等于地球上所有沙子里面的地球的沙子数的总和。如果你幸运地生成了一个有余额的其他人的地址，那你真的是太幸运了！如果愿意，这笔比特币就归你了！
支付的背后
由于比特币不存在现金交易的概念，一切交易都依靠账户间的转移，所以比特币的支付概念类似于银行转账。先看一下银行的转账过程：我们首先需要填写对方的账号和转账金额，本地一般会先检查一下余额是否充足，如果充足就把这个转账请求发送到银行数据中心，银行确认密码、U盾、对方账号等信息正确后，就把保存在银行数据库中的本地账号减去一个金额，同时给对方账号加上一个金额，然后返回成功或失败的信息。
当存在银行这一官方机构时，上面的操作过程安全可靠，但比特币体系中并不存在任何类似于银行的这种可信机构，这里每个人都是平等的，同时每个人都不一定是可信的。事实上，比特币的转账机制也很简单。
假设A有100个比特币，他要转账给B。那么A写一条信息：从A的地址转账100个比特币到B的地址，然后用自己钱包里的私钥加密并将其传播到整个比特币网络上，网络上的人都用A的地址（公钥）解密验证这条信息确实是由A发出，而通过历史交易数据计算出A的地址确实拥有100个比特币，于是整个网络公认此次转账操作，A钱包中存款减少100个比特币，B钱包中存款增加100个比特币。
非对称加密技术可以使这个转账过程顺利实现，一切看起来都非常完美，但是其中有4个隐藏的问题：
1。整个网络这么大，什么时候才算转账成功？
2。上面说的是转账体系，那么货币创造体系是怎样的？没有央行负责统一发行，A的100个比特币最初是从哪里来的？
3。A如果作弊怎么办？方法一：A如果没有100个比特币而发出转账信息，整个网络则不理会他，因为大家都拥有网络中所有的交易信息，一计算就会发现A根本没有那么多钱，因此转账无效。方法二：A确实有100个比特币，但他同时向网络发出两个转账信息，一个是转账100个比特币给B，另一个是转账100个比特币给C。由于网络上电脑非常多，网络传递也有随机性，所以有的电脑是先收到转账给B的信息，有的电脑是先收到转账给C的信息，那么最终这个网络以哪条信息为准？
4。所有账户余额都是基于历史记录算出来的，那么如何确保历史记录安全而完整？假如有人要攻击比特币体系，他没有办法伪造他人转账信息，但作为比特币体系中的一员，他如果恶意删除自己的部分历史转账记录会怎样？
比特币系统创造性地发明了“挖矿”的概念，一举解决了上述4个问题。
天才的挖矿
挖矿是比特币体系里让新人特别费解的事情，居然可以从网络上挖出比特币，从哪里挖？拿什么挖？挖矿的本质是什么？
比特币的本质就是一个互相验证的公开记账系统，而挖矿的本质就是争夺记账权！从工作内容来看，挖矿就是将过去一段时间内发生的、尚未经过网络公认的交易信息收集、检验、确认，最后打包加密成为一个无法被篡改的交易记录块，从而成为这个比特币网络上公认的已经完成的交易记录，永久保存。
在比特币的世界里，大约每10分钟就会在公开账本上记录一个数据块，这个数据块里包含了这10分钟内全球被验证的交易。所有的挖矿电脑都在尝试打包这个数据块并提交，但以谁提交的为最终结果则是需要争夺的。
争夺记账权有什么好处？最终成功生成那个交易记录块的人，可以获得伴随这些交易而生成的交易费用外加一笔额外的报酬。交易费用一般都是转出资金方自愿提供给挖矿者的，因此不是系统新增的货币；额外的报酬是新生成的比特币，这就是比特币系统新增货币的方式。
比特币的有限性就由额外报酬的数量控制。依据比特币系统的设置，大约每10分钟可以生产一个交易记录块，最初每生产一个交易记录块可以获得50个比特币的额外报酬，这意味着比特币网络每天增加7 200个比特币，但是该报酬每隔4年就会减半，因此最终整个系统中最多只能有2 100万个比特币。目前已经经历了第一次减半，当前每个记录块的收益是25个比特币。截至2013年7月14日，被生产出来的比特币一共是1 140万个。
随着整个网络计算能力越来越强，截至2013年7月中旬，整个比特币网络的算力已经超过世界前500位超级计算机总和的20倍以上，而且这个算力还在飞速上涨。普通电脑的算力几乎没有任何机会抢到记账权。于是，“矿工”（参与者）们就自己构建矿池模式，和游戏组队打BOSS（难度较大、奖励较高且出现在最后的关键时刻的人物或怪物）一样，如果矿池抢到了记账权，那么就按照计算贡献来分配这次获得的收益。
那么，电脑是靠什么机制争夺记账权？在算力急速上升的情况下，它们又是如何使整个网络的交易记录块生成速度，保持在10分钟左右一个？事实上，电脑是在玩一个叫哈希的密码游戏，更具体点就是SHA…256算法。大家比的就是，在10分钟内谁能找到一个值和上一个数据块的哈希值以及10分钟内验证过的新交易记录合起来可以算出最小的哈希值。算出最小哈希值的那个人就抢到了记账权。同样，至少要小于某个值才有转发权，这个值越小，对应的就是比特币网络的难度系数越高。由于哈希值的结果相当随机，无法预知大小，所以只能不断苦算，纯粹是拼算力。如果在这10分钟内没能抢到记账权，那之前的努力就白费了，拿到新的区块后会重新进入下一轮。
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