精通比特币系列第一篇：前沿

当下，要问最火爆的概念是什么，那么这个桂冠必定被”区块链”摘得，自正月以来，“比特币”、“区块链”、“ICO”等等概念铺天盖地，占据了各大版面，刷爆了我们的朋友圈，币市井喷式的爆发让很多传统行业的人惊掉了下巴，同时又匪夷所思的发问：比特币到底是什么?区块链又是什么?两者有什么关系?比特币在哪里?能拿在手里么?...

从时间顺序讲，是先有比特币，后有区块链;从从属关系讲，区块链是从比特币上抽离出来的概念，比特币是区块链上的应用，由于比特币是区块链的始祖，虽然其与时下区块链概念有一些区别，但它仍极具代表性，所以，在这里我们主要介绍比特币(BTC，bitcoin)，我们将用一系列文章，从最基本的概念聊起，细数一下比特币的前世今生，从多个角度看看比特币，从比特币入手，逐步开启认知区块链的大门。

关于区块链，我们听到最多的描述是：区块链是一个去中心化的，不可伪造，匿名的，基于密码学的分布式账本，    这里面涵盖的信息比较多，我们先了解一下比特币的基本信息，如下图：

说说中本聪：

比特币的创始人“中本聪”是一个神秘人士，至今无法确定其身份，他是“密码朋克”组织成员之一，“密码朋克”一个汇集精英IT极客的加密邮件系统，维基解密网创始人阿桑奇、万维网发明者Tim-Berners Lee爵士等都是其成员。在2008年金融危机爆发之后，政府和银行管理经济的能力遭到各方质疑，信用降入谷底，政府随意增发美元，导致物价飞速上涨，中本聪对这种中心机构随意影响市场的现象十分不满，他想建立一个无需中心机构参与的金融系统，重塑金融秩序，即将货币去中心化，所以他在2008年10月31日发布了比特币白皮书，即《比特币：一种点对点的现金支付系统》， 并在次年(2009年1月3日)发布了首个比特币系统客户端，公诸于世，最初比特币系统仅有几个人共同使用，且由中本聪自己负责维护代码，后期随着比特币社区人才的加入，中本聪逐渐隐退，从此销声匿迹，将所有维护工作交给社区人员，现在比特币有一个专业的核心开发团队维护，社区良性发展。

说说比特币系统：

比特币系统是一个开源的软件，它对所有人都是开放的，每个人都可以下载并运行，只要在上面创立账号，每个人都可以参与到比特币的交易中来，包括接收和发送比特币。

我们都知道比特币系统是一个电子交易系统，既然存在交易，那么就一定需要货币媒介，在比特币系统里面，起到流通媒介的货币我们称之为比特币(BTC)，那么它从哪里来呢?比特币系统是去中心化的，没有中心发行货币机构，那它到底如何产生呢? 对此，比特币系统有一个独特的发行比特币机制，即挖矿，挖矿使得比特币从无到有的产生，并且比特币系统制定了一个挖矿产生BTC数量的递减规则，随着挖矿的进行，货币持续发行量逐渐减少，最终完成全部比特币的发行工作，使系统内比特币数量稳定在一个2100万这个数值，且永不增发。

至此我们了解到比特币的产生来自于挖矿，挖矿又是什么?谁负责挖矿?想深入了解比特币网络，我们需要先了解几个概念。

说说比特币的相关概念：

节点：每一个运行比特币客户端的设备都是一个节点，节点与节点间互联，同步数据，从而构成整个比特币网络

矿工：每个拥有强大计算能力的节点都可以成为矿工，他们通过运行比特币的挖矿程序进行挖矿

挖矿：由矿工执行挖矿，矿工在设备上(也可能是专业的挖矿设备)上运行一个程序，这个程序会拼命的找一个满足要求的数字，如果找到了，那么这个矿工就有会争取到记账的权利，有权对网络中存在的转账交易进行打包，并且记录到账本中，进而得到比特币奖励，这个过程很像开采埋藏在地底下矿物的过程，所以我们称之为挖矿，并且该过程没有捷径可走，从而有效避免了作弊的可能

算力：算力即计算的能力，上面说了，挖矿要运行计算程序，找到目标数字，这个算力就是矿工设备的计算能力，即每秒钟能做多少次运算查找，查找这个数字的过程是运行一个哈希算法(一个密码学算法)，我们称之为“哈希碰撞”，算力的单位是hash/s，即每秒种能碰撞多少次，算力越强，计算速度越快，获得记账权的几率就越大

共识机制：是指被整个区块链网络共同认可的、能够让陌生节点间达成共同认可的规则，只要节点按照这个规则做事，做出来的结果就会得到对方的认可，从而达到彼此信任的目的。比特币网络使用的共识机制是POW(Proof of Work，工作量证明)，上述所说的比特币挖矿过程就是POW共识机制，共识机制还有很多其他的方式，如POS(Proof of stake，权益证明)，DPOS(Delegated Proof of stake，股份授权证明机制)等等

区块，区块链：所谓区块就是账本的一页，里面记录了在一个时间段内(比特币系统10分钟出一个区块)整个比特币系统产生的所有交易，每个区块被打上时间戳(时间戳就是把产生这个区块的具体时间)，按照严格的先后顺序，连接起来，形成一个账本，这个账本就是”区块链“

介绍的概念比较多，我们整理一份导图，梳理一下：

现在我们模拟一下整个交易流程，以方便大家理解比特币系统：

Alice是一个客户，她想买一杯咖啡，向Bob支付0.1个比特币，具体过程如下：

Alice登录自己的钱包(比特币客户端，或者其他比特币钱包)，输入对方Bob的地址(相当于银行卡号)，输入转账金额0.1BTC，选择交易手续费(手续费可以为零，那么这条交易被写入区块链的优先级会降低，转账就会被延迟)，点击发送，那么这条交易就会被发送到比特币网络中去，当某个矿工收到这笔交易之后，会先校验一下这笔交易的有效性(校验过程我们后续再讲)，当确定这是一笔有效的交易之后，会把这笔交易暂存到本地的“待确认交易池”中，同时将这笔交易广播到其他节点，每一个节点都可以独立验证这笔交易的有效性，然后再向外传播，通过这种P2P网络，这笔交易迅速的在整个网络中发布。当一个新的挖矿周期开始时(10分钟)，矿工会从“待确认交易池”中取出合适的交易，将交易打包，随即开始挖矿，即做哈希碰撞，试图最先找到那个符合条件的目标数字，一旦某个矿工A算出这个数值，矿工A便向整个网络公布结果，所有其他矿工收到这条消息后，立刻停止运算，验证这个数值是否有效，当其他节点确认该数值有效后，矿工A得到记账权，将他打包的区块添加到区块链上，同时获得新生的比特币奖励，整个网络同步最新的账本，随即进入下一轮挖矿竞争中去，循环往复。

当包含Alice的这笔转账的区块被矿工写入到区块链之后，Bob的账户中便会收到Aclie的转账。实际网络中，需要6个区块确认之后，Bob才能使用这笔转账，这是比特币系统为了安全而设置的限制，我们后续再讲。

同样，我们画一个图，便于理解：