深入浅出讲解比特币

我们曾讨论过的区块链技术，在当前的最大应用领域就是比特币及其为代表的加密货币。接下来我们将深入了解比特币。

若想理解比特币，就必须熟悉其加密方法——非对称加密。简单来说，这种加密方式需要用到两把不同的密钥：公钥和私钥。公钥是公开的，任何人都可获取；而私钥则是保密的，只有拥有者能够使用。利用他人的公钥加密信息并发送，接收者则需用自己的私钥解密，取出信息。反之亦然，你可以用私钥加密信息，并让他人用你的公钥解密，从而实现信息认证及防止篡改，这就称为“数字签名”。试想，如果公钥加密的内容并非一般的信息，而是一笔资金转账给你，会如何？1.因为你持有私钥，所以能解锁并取出这笔资金。同时，别人无法窃取这笔资金，因为他们并没有你的私钥。因此，这笔支付得以顺利完成。这就是比特币等数字货币的基本原理：通过非对称加密保障支付安全。

由于支付的资金需要私钥解锁，因此你是谁并不重要，关键在于谁拥有私钥。唯有掌握私钥，才能收取并转移支付的资金。

想要进行交易，就需要有自己的公钥和私钥。许多比特币交易平台会要求你首先创建一个比特币钱包。实际上，钱包并不是用来存储比特币的，而是用于储存你的公钥和私钥。软件会自动生成这两把密钥并放入钱包内。

根据协议，公钥的长度为512位。这一长度不利于传播，因此协议又规定要为公钥生成一个更易传播的、160位的指纹。这个指纹被称为钱包地址，它具有唯一性，确保每个钱包地址都是独一无二的。这也是为何钱包具有安全性。

当你要进行交易时，只需将自己的钱包地址告知对方，对方就可以向这个地址付款。由于你是钱包地址的所有者，所以你会收到这笔款项。但务必记住，一定要保管好自己的私钥，因为它至关重要。一旦私钥丢失或被盗，你的比特币也会随之消失，因为他人可以冒充你，将钱包内的资金转走。同样，你在向他人支付比特币时，也要确保正确输入对方的钱包地址，否则你的比特币就会支付给了其他人。

简而言之，比特币交易就是将一个地址的比特币转移到另一个地址，从而完成交易。所有比特币的交易记录都是公开透明的，任意一个地址拥有多少比特币都可以查到。因此，很容易验证支付方是否有足够比特币来进行此次交易。

此外，比特币协议规定，在交易过程中，除交易金额外，还需要提供以下信息：

前一笔交易的 Hash 值（显示你从何处获得这些比特币）

本次交易双方的钱包地址

支付方的公钥

支付方的私钥产生的数字签名

要验证这笔交易是否有效，需要进行三个步骤：

找到前一笔交易，确认支付方比特币的来源。

计算支付方公钥的指纹，确保与支付方的钱包地址相符，以此证明公钥的有效性。

使用公钥解密数字签名，证明私钥的有效性。

这三个步骤完成后，才能确定这笔交易是真实有效的。

四、确认交易

交易的有效性得到确认之后，并不代表交易就已经结束。交易数据还需写入数据库，才视为正式生效，收款方才能真正收到比特币。

比特币采用特殊数据库——区块链进行存储。关于区块链的具体介绍，请参见我们的《区块链入门教程第一期：区块链》。那么，如何将交易数据写入区块链呢？

所有交易数据都会传输到矿工处，由他们负责将这些交易数据写入区块链。

根据比特币协议，每个区块的最大容量为 1MB，一笔交易约为500字节，因此每个区块最多能容纳2000多笔交易。矿工会将这些交易打包成一个区块，并计算区块的哈希值。

计算哈希的过程称为挖掘，需要大量的计算机运算能力。矿工之间存在着竞争，谁能最先计算出哈希值，就有权将新区块添加至区块链中，并从中获得全部收益，其他矿工则无所得。

一旦交易数据被写入区块链，就意味着这笔交易不可更改。需要明确一点：比特币并不会储存在钱包或其他位置，它仅存在于区块链上。区块链记录了你所参与的每一笔交易，包括你获取了多少比特币，又支付了多少比特币，由此可以计算出你所拥有的资产。

五、矿工的收益

我们在之前的《区块链入门教程第二期：挖矿》中有详细描述，这里再次简述。

矿工在交易确认中扮演着重要角色，并享有丰厚的收益。

比特币协议规定，成功挖掘新区块的矿工将获得奖励，最初（2008年）的奖励为50个比特币，此后每四年减半，现在的奖励为12.5个比特币。这也是比特币供应量的增长机制，新增的比特币就是这样诞生的。

需要注意的是，预计在2140年，矿工将不再获得任何奖励，届时比特币的供应量也将停止增加。此时，矿工的主要收入将来源于交易手续费。

所谓的交易手续费是指，矿工可以从每笔交易中抽取一定比例作为报酬，具体金额由支付方自行决定。当然，你也可以选择分文不给，但这样你的交易将无人处理，长时间无法写入区块链，得到确认。矿工会优先处理手续费更高的交易。

目前由于交易量激增，手续费也随之上涨，一个区块2000多笔交易的总手续费可达到3~10个比特币。如果你给出的手续费太低，可能会发现等待一周都无法确认交易。

矿工成功挖掘新区块后，可以获得奖励金12.5个比特币以及手续费，总收入相当可观，按现行价格计算，可达75万元人民币左右。因此，不少人都愿意尝试成为一名矿工。

六、比特币的点对点交易

比特币是一个全球开放的网络，只要你有服务器，就可以加入该网络，成为一个节点。每个节点都将保存完整的区块链（目前约 100 多 GB），并通过不断地与其他节点同步信息来更新区块链状态。

当你进行一笔支付时，你所在的节点就会将这笔交易信息通知另一节点，直到整个网络都知晓这笔交易的发生。矿工从网络上搜集到新发生的交易，将其打包写入区块链。一旦写入成功，矿工所在的节点的区块链就成为了最新版本，其他节点会立即复制并新增区块，确保全网的区块链保持一致。

最终，你所在的节点也会接收到最新的区块链，从而证实你先前的交易已经被写入其中，交易成功确认。

七、什么是比特币？

到这里，你可能已经对比特币有所认识。然而，仍有一个核心问题尚未解答：比特币的本质究竟是什么？

从根本上来说，比特币只是一种区块链上的记录。例如，矿工获得12.5个比特币的奖励，实际上是区块链上有这样一个记录：“某个地址获得12.5个比特币”。这条记录使得矿工得到了丰厚的回报。同理，如果区块链上突然出现一条记录，表示你的地址获得了1000个比特币，那你实际上就拥有了1000个比特币。

那么，比特币为何能够充当货币，甚至引发如此狂热的现象？赋予它价值的又是什么呢？这个问题将在我们的下一篇文章中进一步探讨。