比特币
笔记是一个简化版本，实际上会稍微复杂一点点
- 区块链（数据结构 + 哈希函数），保证账本不能被篡改
- 数字签名技术，保证只有自己才能动自己的账户
- P2P网络和POW共识，保证去中心化的运作方式
什么是区块链
将总账本拆分成区块（Block）存储
每个区块记录一段时间内的交易，例如：10分钟
每个区块上，有一个区块头。其中记录的一个信息是：父区块的哈希值
通过每个区块头存储父区块的哈希值，将所有区块按顺序连接起来，形成区块链
第一个区块不记录父区块信息，它被称为：创世区块
形成区块链后，篡改任一交易，会导致该交易区块哈希值和其子区块不同，发现篡改
即使基础篡改子区块头中的哈希值，会导致子区块的哈希值和孙区块中不同，发现篡改
只要记住最后一个区块的哈希值，任何篡改都能发现
比特币和区块链的本质：一个人人可见的大账本，只记录交易记录
核心技术：通过密码学 + 数据结构，保证账本记录不可篡改
核心功能：创造信任。法币依靠政府公信力，比特币依靠技术
如何交易
进行交易，需要有账号和密码，对应公钥和私钥
私钥：一串256位的二进制数字。获取不需要申请，甚至不需要电脑，自己跑硬币256次就可以了
地址有私钥转化而成。地址不能反推私钥
地址即身份，代表了在比特币世界中的ID
一个（地址、私钥）产生后，只有进入区块链账本，才被大家知道
与银行卡的区别
- 银行卡密码可以修改，私钥一旦生成，无法修改
- 银行卡需要申请，（地址、私钥）自己就可以生成
- 银行卡实名，（地址、私钥）匿名
- 个人申请银行卡有限，但（地址、私钥）可以无限生成
- 银行卡可以挂失，私钥不能挂失（如果你忘记私钥，相当于你的比特币丢失了）
张三已经有了（地址、私钥），想要转给李四10元。如何将这个记录加到区块链账本中？
签名函数Sign(张三的私钥、转账信息：张三转给李四10元) = 本次转账签名
验证函数Verify(张三的地址、转账信息：张三转给李四10元、本次转账签名) == True
张三通过签名函数Sign()，使用自己的私钥对本次交易进行签名
任何人都能通过Verify()，来验证此次签名是否由持有张三私钥的张三本人发出
Sign()和Verify()由密码学保证不被破解
张三将转账信息和签名在全网公布。在账户有余额的前提下（通过账本推算），验证签名是True后，会记录到区块链账簿中去（需要矿工）
支持一对一、一对多、多对一、多对多的交易方式
比特币世界中，私钥就是你的一切，不要把私钥告诉任何人，不要忘记私钥
去中心化记账
不管谁记账（比如银行、政府或微信），都不用太担心
因为除了我之外的任何人，都无法动用这笔钱，除非他有我的私钥
中心化机构记账，效率反而高，但是历史上所有有中心化机构的加密货币尝试都失败了
中心化记账的缺点
- 拒绝服务攻击（假设我是记账人，我知道某个转账地址是谁的，但是我很讨厌这个人，那么我可以拒绝帮他记账，或者我可以要挟他要一笔转账费用，否则这笔钱将永远无法转出）
- 厌倦后停止服务
- 中心机构易被攻击。比如：破坏服务器、网络、监守自盗、法律终止、政府干预等
所以比特币使用了去中心化记账
- P2P（Peer To Peer）
- 人人都可以记账，每个人都可以保留完整账本
- 任何人都可以下载开源程序，参与P2P网络，监听全世界发送的交易，成为记账节点，参与记账
去中心化记账流程
- 某人发起一笔交易后，向全网广播
- 每个记账节点，持续监听、传播全网的交易。收到一笔新交易，验证准确性后，将其放入交易池并继续向其他节点传播
- 因为网络传播，同一时间不同记账节点的交易池不一定相同
- 每隔10分钟，从所有记账节点当中，按照某种方式抽取1名（挖矿），将其交易池作为下一个区块，并向全网广播
- 其他节点根据最新的区块中的交易（先验证交易信息是否正确），删除自己交易池中的已经被记录的交易（没有被记录的交易保留），继续记账，等待下一次被选中
去中心化记账特点
- 每隔10分钟产生一个区块，但不是所有在这10分钟内的交易都能被记录
- 获得记账权的记账节点，将得到50个比特币的奖励。每21万个区块（约4年）后，奖励减半。总量月2100万枚，预计2040年开采完
- 记录一个区块的奖励，也是比特币唯一的发行方式
- 当然记录一个区块除了能获得奖励外，还能抽取一定比例的转账手续费（否则当比特币开采完后，矿工挖矿的意愿就会大幅减弱）
如何分配记账权，POW（Proof Of Work）方式
- 记账节点通过计算以下数学题，来争夺记账权
- 找到某随机数，使得以下不等式成立
- sha256哈希函数(随机数、父区块哈希值、交易池中的交易) < 某一指定值
- 除了从0开始遍历随机数碰运气之外，没有其他解法。解题的过程，就叫作挖矿
- 谁先解对，谁就得到记账权
- 某记账节点率先找到解，向全网公布。其他节点验证无误之后，在新区块之后重新开始新一轮计算。这个方式被称为POW
- 假设2个矿工交易池中的交易完全一致，他们所需要的随机数也是不同的（因为挖矿的奖励或手续费本身也算一个交易，收款地址是矿工的地址）
难度调整
- 每个区块产生时间并不是正好10分钟
- 随着比特币的发展，全网算力不断提升
- 为了应对算力的变化，每隔2016个区块（两周），会加大或减小难度，使得每个区块产生的平均时间是10分钟
攻击比特币
篡改交易
- 哈希函数
- 每个P2P节点都有完整的账本
拒绝服务攻击
- 去中心化记账
双花交易攻击（double spending）
- 矿工收入交易池的时候会对交易进行验证，假设他不验证并且争取到了记账权
- 当他把区块向全网广播的时候，其他节点就会来验证区块中的交易，如果存在非法交易，那么这个区块就无效
- 矿工就拿不到挖矿的奖励和交易的手续费，所以矿工不会这么干
分叉
- 如果2个矿工同时争取到了记账权，那么这2个区块都会被添加到区块链中去，然后向全网广播
- 有的节点先监听到了A区块，有的节点先监听到了B区块，那么他们会在A或B的基础上继续往下挖
- 随着时间的推移，所有节点都会知道A和B同时挖出了区块，他们可以根据自己的选择沿着A或B继续往下挖
- 直到A1或B1先挖出来，那么所有人继续沿着A1或B1继续往下挖，假设A1胜出那么B就废弃，同理B1胜出A就废弃
- 因为区块链有个规定，最长的那条链叫作主链，只有主链上的区块和交易才会被承认
- 当然如果有的矿工不服气，在短链上继续挖，想凭借自己的算力把短链挖成主链（在短时间内理论上是可能的，但是概率是极低的（除非你能超过全网51%的算力或运气极好）。时间拉长的话，概率就更低了）
当然如果有一个人能超过51%的全网算力，那么人们对比特币的信心就会有很大的影响，比特币的价格很可能会暴跌
比特币历史与未来
比特币之父：中本聪
- 2007年5月开始编写比特币代码
- 2008年注册域名bitcoin.org
- 2008年10月发布白皮书，随后公布源代码
- 2009年1月，比特币创世区块诞生，接下来两年，中本聪在社区持续活跃
- 2010年11月，交接项目，从此不再出现
如果有一个人跳出来说自己是中本聪，如何验证呢？
- 让他从创世区块中转一笔钱出来
谁决定比特币的发展方向
- 比特币软件如何更新
- 更新之后的节点不升级到最新版本怎么办
- 软分叉：新版本节点不接受老版本节点产生的区块。但老版本节点接受新版本节点产生的区块
- 硬分叉：新版本节点不接受老版本节点产生的区块。但老版本节点也不接受新版本节点产生的区块
- 核心开发人员、矿工、投资者、普通用户、商家、支付服务商等，共同决定了一个数字货币的未来发展方向