你想知道的关于比特币和区块链技术的一切都在这里！ 【深入取胜】

小英说：

比特币是最近几天资本市场上最热门的投资品种之一。 自成立以来，累计涨幅超过500万次。 也就是说，如果你8年前花了20块钱买了比特币，你今天持有（赚他1亿）的小目标就达到了。 本文将解释比特币和区块链技术。

1.四年百次

截至8月15日，根据比特币交易平台火币网的交易中间价，1比特币的价格接近3万元人民币。 2013年，我国刚开始交易比特币时，价格还不到300元，而比特币的价格在过去四年里上涨了100倍。 这种投资回报杀房地产市场、股票市场、期货市场、外汇市场……

尤其是在两个月前比特币勒索病毒爆发后，比特币的价格一直在上涨。 很多人此时不禁感慨，“如果老天再给我一次机会，我会说卖掉房子买比特币！”

当然，仍然有很多人不看好比特币。 他们认为比特币只是一种虚拟货币，与Q币无异。 它就像许多资产泡沫一样被炒作。 事实上，它没有内在价值。 一文不值。

去年国家打击炒作比特币，价格一度回落。 但自去年12月31日外汇管理条例出台以来，加上人民币贬值预期，比特币成为资产转移海外的新方式，价格屡创新高。 为此，央行今年成立了数字货币研究中心，并招募了数名从事区块链的计算机专业人士，开始研究比特币。

为什么要招计算机专业的和从事过区块链的人才来研究数字货币？ 接下来小影作为学术文章为大家一一解答。

2、什么是区块链？

目前流行的比特币、莱特币等虚拟货币背后的技术都是区块链技术。 为了方便以后理解比特币和区块链的原理，我们先简单说一下两个知识概念，作为铺垫。

(1) 非对称加密

非对称加密是相对于对称加密而言的，通常用于谍战剧中。 发送者和接收者都必须持有相同的密钥（通常是一本书）。 消息通过密钥翻译成密文发送给对方，对方再使用密钥将密文翻译成消息。 对称加密方式的缺点是显而易见的。 如果有人知道密钥和加密方式，就可以根据加密方式逆向解密。

这种情况直到非对称加密才有所改变。 非对称加密有两种不同的密码：公钥（public key）和私钥（private key）。 公钥是可以向世界公开的密钥。 比如你和谷歌通信，用谷歌给的1024位公钥加密，发给谷歌只有他有对应的私钥，只有他才能解密，所以通信安全有保障。

(2) 数字签名

上述非对称加密算法可用于数字签名。

举个通俗的例子，比如皇上要传圣旨给将军：“爱卿请八日夜迁营”。 为防止篡改，您可以这样做：

皇帝首先将他的公钥交给将军； 他也可以同时给别人

用皇帝自己的私钥加密圣旨的内容，比如加密后的“e;lakjlaksdj/,v”。

圣旨内容为“爱卿请八夜迁营e;lakjlaksdj/,v”

将军接到圣旨，拿出皇上赐予的公钥，解密出下面的密文，果然一致。 将军知道这一定是皇帝的圣旨，没有人动过手脚。

这就是数字签名的过程，比萝卜印章更有效。

如果皇帝还想保密内容，他会索取将军的公钥，并用将军的公钥加密签署的诏书“艾青，请移营e;lakjlaksdj/,v”，然后发送是给将军的，圣旨的内容只有将军才能看得懂。

此外，散列函数也可用于数字签名。

散列函数（Hash Function），又称散列函数，给定一个输入x，它会计算出对应的输出H(x)。 哈希函数的主要特征是：

哈希算法的作用主要是用于消息摘要和签名，换句话说，它主要是用来验证整个消息的完整性。 比如我们登录邮箱需要输入密码。 如果邮箱的服务商以明文方式保存这个密码，那么黑客很容易盗取大家的密码登录，尤其不安全。 于是服务商想了个办法，用哈希算法生成加密签名，服务商只在后台保存签名值。 由于哈希算法是不可逆的，即使黑客获得了签名，也没有任何用处； 如果您在网站登录界面输入密码，服务商后台会重新计算哈希值，与网站中的签名一致。 比较存储的原始哈希值。 如果相同，就证明你有这个账号的密码，就可以登录了。银行也一样。 银行从来不敢保存用户密码的原文，只保存密码的哈希值。

比特币使用的椭圆曲线签名算法ECDSA，哈希算法HASH。

了解了以上两个基础之后，我们来揭开比特币与区块链的关系。

(3) 比特币交易流程

其实比特币是没有钱包的，只有交易单，整个比特币就是很多交易单，比如：

每一张账单都是一个数据，在你签名后发送到全网，将数据结构倒转成通俗易懂的中文解释如下：

下面是“中本聪”（比特币的发明者）发表的比特币论文中的交易流程示意图。 为了给所有者2转钱，每个比特币所有者1需要向自己出示所有者0的转账记录，证明自己有钱，并用自己的私钥签名。 以确保这笔钱不被他人使用。 账单将被发送到全网进行验证和记账。

可以看出，交易过程采用了非对称加密技术和数字签名技术来保证交易的安全性。 然而，这只是比特币交易的基础。 为了实现无第三方可信中介和分布式记账，还需要保证所有账户的一致性。 比特币是如何做到的？

3.去中心化的分布式记账系统

比特币采用的共识机制解决了分布式记账中账本不一致的问题。 共识机制包括工作量证明机制和最长链机制。

(1) 工作量证明机制

如何解决去中心化记账系统的一致性问题，中本聪设计的比特币区块链通过竞争记账的方式很好地解决了这个问题。

所谓竞争记账，是一种以各节点的算力即“算力”来竞争记账权的机制。 在比特币系统中，大约每十分钟进行一轮算力竞赛（算力将决定一轮竞赛获胜的概率，算力大的节点赢得算力竞赛的概率更高），而比赛的获胜者是获得一次记账的权力，这样在一定时间内，只有比赛的获胜者才能记账并将新的账本信息同步到其他节点。 同时每10分钟产生一个区块。

当然，这种竞争是需要成本的，没有利益谁也不会去竞争。 相应的，比特币区块链系统会对比赛的获胜者进行奖励，而这个奖励本身就是比特币。

算力竞争的结果是人人可见、人人可验证的。 这就是比特币使用的工作量证明（POW）机制。

这怎么可能？ 让我给你一个简单的例子。 比如你要生产一些玩具，我早上给你一些零件。 晚上回来，会看到桌上放着自己需要的玩具。 虽然我没有看着你从早到晚做玩具，但我也想确定你真的付出了这么多。 这就是工作量证明的简单理解——通过一个特定的结果（每个人都可以验证），可以确认（竞争的）参与者完成了相应的工作量。

比特币区块链构建了这样一个正向的经济体系，这不仅是对竞争者的激励比特币有涨停板吗，也是货币的发行。 从2009年至今8年，比特币在没有政府、大型机构和中心化组织的推动下，依然可以自然生长。 中本聪建立的经济体系功不可没。 的。

下图展示了工作量证明的流程：

比特币网络中的任何一个节点，如果要生成一个新的区块并将其写入区块链，就必须解决比特币网络的工作量证明难题。 本题的三个关键要素是工作量证明函数、区块和难度值。 工作量证明函数是这道题的计算方式，区块决定了这道题的输入数据，难度值决定了这道题需要的计算量。 就像我们在上一节的例子中使用的哈希函数一样，比特币系统中使用的工作量证明信正是 SHA256。 举个例子，给定一个基本的字符串“Hello, world!”，我们给出的工作量要求是可以在这个字符串后面加上一个叫做nonce的整数值，在进行SHA256哈希运算的变化（加上nonce）之后，如果得到的哈希结果（以十六进制表示）以“0000”开头，验证通过。 为了实现这个工作量证明的目标。 我们需要不断增加nonce值，并对得到的新字符串进行SHA256哈希运算。 根据这个规则，我们需要经过 4251 次计算才能找到恰好前 4 位为 0 的哈希值。比特币网络中的工作量证明难题如下图所示：

也就是说，最早解决包含交易信息的区块信息难题的节点将记录该区块并获得奖励。 为了获得奖励，每个节点都会花费大量的精力去解谜，只有解谜才能获得奖励。 该技术不仅可以防止一些黑客或不诚实的节点为了个人利益而伪造交易历史； 也实现了货币的发行。

下面是块的一般结构。 区块头包含比特币工作量证明的输入字符串，以及交易列表和区块生成的时间戳。

(2) 最长链机制

但是，由于网络延迟的问题，可能会有多个节点建立区块，并在不同的区块链基础上继续记账，这意味着仍然可能存在不一致的情况。 在这种情况下我该怎么办？

最长链机制可以解决这个问题。 最长链机制是比特币网络中所有节点都遵循的协议。 本地保存的所有区块链必须是本地节点验证的最长链。 区块链不同于其他节点发送的区块链，会被最长的区块链代替。 这样可以保证计算速度最快、最早的区块链是网络唯一认可的链，保证了账本的一致性。

4. 比特币交易流程总结

可以看出，中本聪结合了现有的加密算法，如加密算法、签名算法、工作量证明机制等密码学算法，发明了最长链机制等技术。 一套区块链技术诞生了。 完美解决了去中心化分布式记账所需的账本一致性、安全可靠、避免“双花”问题，这也是比特币经久不衰的原因。

5. 比特币与专利

由此可见，比特币之所以如此火爆，对经济社会产生如此大的影响，是因为它融合了很多优秀的科学技术，优秀的技术，当然还有大量的专利保护。

从与比特币相关的专利申请数量来看（下图），2013年之后，随着比特币的火爆，专利申请量也呈爆发式增长。 这主要是因为各国政府开始转变对比特币的态度，开始接受比特币的合法地位，传统的以银行为主导的中心化记账方式暴露出弊端。

2013年，德国率先正式承认比特币作为“货币”的合法地位，随后比特币的合法性逐渐得到多国认可。 比特币开始受到广泛追捧，价格开始上涨； 塞浦路斯冻结银行转账引发的恐慌进一步推动了比特币价格的上涨。 在此背景下，全球区块链和虚拟货币相关产业技术的研发热情也从2013年开始爆发。

从全球范围来看，美国作为比特币技术的发源地，当然是比特币专利申请的主力军。 我们来看一张各国比特币专利申请数量的图表。

虽然美国的申请量排名第一，但我国的技术创新积极性也很高，专利申请量紧随美国之后。 可见，在比特币这个新兴技术上比特币有涨停板吗，国内企业未来大有可为。

来看看国内有哪些公司在申请比特币领域的专利。

可见，国内专利申请量大的企业，大多是创业型企业。 简单查询后发现，专利申请数量与公司规模基本吻合。

国内应用数量最多的几家公司主要提供区块链基础技术服务，如排名第1、2、5、6、8的布比网络科技有限公司、江苏同富盾科技有限公司、杭州复美科技有限公司、杭州云翔网络科技有限公司、深圳市淘淘谷信息科技有限公司等，这些创业公司受到了大量创投机构的追捧，其产品已提供给阿里巴巴、美的、国有银行等金融机构。 ，制造业客户，用于构建低成本、安全可靠的数字资产记账系统。

其中，排名第一的布比网络科技有限公司是一家区块链服务商，专注于区块链技术和产品的创新，为客户提供高性能的区块链基础服务平台。 其产品应用于数字资产、股权债券、数据安全等领域。 2016年入选钛媒体评选的年度金融科技公司。

比特币行业涉及比特币挖矿计算设备的公司也在积极投入研发，比如比特大陆在挖矿计算设备方面保持全球领先地位。

六，结论

2009年诞生于美国的区块链技术，以比特币为载体，以P2P技术为基础，结合非对称加密、数字签名、工作量认证等信息安全技术的记账系统为依托。 该技术无需第三方可信中介的参与，解决了数字货币可靠、安全的交易和记录，避免了数字货币的双花问题。 除了数字货币领域，区块链在数字货币、众筹、清算结算与审计、智能合约、版权与许可、公证等领域也有着广阔的应用前景，全球区块链技术的研发也在蓬勃发展.

随着比特币的火爆，比特币近期快速上涨（一个半月暴涨40%！），与区块链相关的A股个股近期也频频涨停。 6月初写完这篇文章的小英当时就后悔当初为什么不买比特币（不过今天听到一个美国男子在2010年用2万比特币换了一个披萨的消息后，小英心里释然了很多).

比特币未来会涨还是会跌，小影真的无法预测，因为未知因素真的太多了：第一，比特币未来会不会被世界认可，成为公认的数字货币，都是未知数。 除了比特币，还有莱特比等各种数字货币，很难说哪一种会成为法定货币。

第二，即使比特币成为公认的货币。 还有很多未知因素，最大的未知因素是比特币的固定数量。 比特币总量与世界黄金储备一样，是有限的（比特币总量设计为2100万枚）。 2140年前后，世界上所有的比特币都将被挖出。 循环，保持总量不变。 有人会说，有了一定数量的货币，随着世界国民生产总值的增加，单个比特币所代表的价值在不断增加。 在通货紧缩的情况下，人民币的汇率一定要升值，还是买吧！ 购买！ 购买！ 但正如前文所述，通过争夺算力获得挖矿奖励，是保证记账安全、防止被黑客篡改或攻击的有效途径。 当比特币的上限到了，如果挖矿没有奖励，哪里还有人愿意去竞争挖矿？ 如何保证去中心化记账的安全性？

因此，比特币的未来还是未知数，拭目以待！ 在遭遇不断的猜测后，小影必须提醒自己和大家：

比特币和股市都有风险，投资需谨慎！