用人話(huà)解釋比特幣原理

2013年11月29日 11:17
來(lái)源：Tech2IPO

人參與條評(píng)論

究竟是什么讓一枚虛擬貨幣的匯率在3年間翻了25000倍，是什么力量讓央行副行長(zhǎng)“感興趣”但“不承認(rèn)”，拋開(kāi)投機(jī)與商業(yè)欺詐比特幣作為一種工具究竟有沒(méi)有價(jià)值?歡迎收看今天的走進(jìn)“偽”科學(xué)——用普通人也能理解的話(huà)解釋比特幣。

比特幣大熱，北京時(shí)間上周六下午五點(diǎn)多，比特幣網(wǎng)絡(luò)剛剛成交了有史以來(lái)最大的一筆交易——19 萬(wàn)比特幣被拋向了市場(chǎng)，按照當(dāng)時(shí)的價(jià)格 5000 左右計(jì)算，一個(gè) 10 億人民幣級(jí)的富翁就這樣誕生了，你們隨便感受下。

但是，這篇文章并不是教你如何投機(jī)的，小編也無(wú)意慫恿任何人進(jìn)入比特幣投機(jī)市場(chǎng)。請(qǐng)務(wù)必看準(zhǔn)這幾個(gè)大字再繼續(xù)往下閱讀：

比特幣市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)巨大，投機(jī)請(qǐng)異常謹(jǐn)慎!

好了，該打的預(yù)防針打了，接下來(lái)我們談?wù)拢哼@篇文章并不討論比特幣的商業(yè)邏輯，也不討論它是不是騙局，而是將比特幣的原理用通俗易懂、非極客也能聽(tīng)理解的語(yǔ)言進(jìn)行解釋?zhuān)尨蠹襾?lái)看看這個(gè)讓央行副行長(zhǎng)表示“有特點(diǎn)”而且“很有啟發(fā)性”的電子貨幣究竟是個(gè)啥東西。因?yàn)榭紤]到要做到淺顯易懂的原因，有些地方的解釋并不十分嚴(yán)謹(jǐn)，有基礎(chǔ)想要進(jìn)一步研究的同學(xué)可以去看這篇比特幣的原始論文《比特幣：一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的電子現(xiàn)金系統(tǒng)》。

下面，我們就開(kāi)始走進(jìn)比特幣……

首先，從比特幣的本質(zhì)說(shuō)起，比特幣的本質(zhì)其實(shí)就是一堆復(fù)雜算法所生成的特解。特解是指方程組所能得到無(wú)限個(gè)(其實(shí)比特幣是有限個(gè))解中的一組。而每一個(gè)特解都能解開(kāi)方程并且是唯一的。

以人民幣來(lái)比喻的話(huà)，比特幣就是人民幣的序列號(hào)，你知道了某張鈔票上的序列號(hào)，你就擁有了這張鈔票。

而挖礦的過(guò)程就是通過(guò)龐大的計(jì)算量不斷的去尋求這個(gè)方程組的特解，這個(gè)方程組被設(shè)計(jì)成了只有 2100 萬(wàn)個(gè)特解，所以比特幣的上限就是 2100 萬(wàn)。

到這里為止，比特幣本質(zhì)和挖礦的部分就解釋完了，很扯對(duì)吧?憑什么我知道了鈔票號(hào)碼錢(qián)就是我的?那我把錢(qián)花出去了還記著號(hào)碼不行么?

不行。

比特幣網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)在線(xiàn)系統(tǒng)，比特幣本身作為一串?dāng)?shù)(特解)離開(kāi)了比特幣網(wǎng)絡(luò)一點(diǎn)用處也沒(méi)有，這些數(shù)只有放進(jìn)比特幣網(wǎng)絡(luò)里才能正常運(yùn)作。換句話(huà)說(shuō)，在這里將比特幣比作下片的種子，將比特幣網(wǎng)絡(luò)比作下載用的網(wǎng)絡(luò)，離開(kāi)了下載工具，徒留你一大把種子也下不到瀧澤蘿拉不是么?

比特幣網(wǎng)絡(luò)被設(shè)計(jì)成了一種分布式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，換句話(huà)說(shuō)，就像你在銀行存了錢(qián)，銀行將這些錢(qián)拿出去借貸了但是你仍然能夠在你的網(wǎng)銀賬戶(hù)里看到錢(qián)數(shù)，其實(shí)就是銀行在數(shù)據(jù)庫(kù)里寫(xiě)下了你的賬戶(hù)金額。比特幣也存在這么一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，但是這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)并不存在某個(gè)中心的服務(wù)器里而是面向所有人公開(kāi)：每一個(gè)比特幣錢(qián)包都是一個(gè)節(jié)點(diǎn)，這些節(jié)點(diǎn)用類(lèi)似于 BT 下載的 P2P 網(wǎng)絡(luò)相連，現(xiàn)在比特幣錢(qián)包安裝后下載的數(shù)據(jù)大約為 7G，記錄著全世界所有人比特幣錢(qián)包里的數(shù)據(jù)。當(dāng)然，如果以后發(fā)展比特幣錢(qián)包繼續(xù)增大也可以?huà)仐壱恍╆惻f且無(wú)意義的交易細(xì)節(jié)。

為什么要這么做?

還記得比特幣只是一串?dāng)?shù)嗎?為什么能保證這串?dāng)?shù)在同一時(shí)刻只會(huì)擁有一個(gè)合法的主人呢?

答案來(lái)了：每當(dāng)你發(fā)起一次交易的時(shí)候，都會(huì)向整個(gè)比特幣網(wǎng)發(fā)出廣播，內(nèi)容如下：

“我是節(jié)點(diǎn) A，有特解 123，現(xiàn)在要轉(zhuǎn)賬給節(jié)點(diǎn)(錢(qián)包)B，你們看好了昂?”

比特幣網(wǎng)絡(luò)里的其他節(jié)點(diǎn)收到這個(gè)信息紛紛與自己的本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比對(duì)，并回應(yīng)：

“我?guī)敕匠趟懔讼?，這確實(shí)是個(gè)解，而且我看到了 A 是有 123，B 節(jié)點(diǎn)也存在，我承認(rèn)這筆交易?！?/p>

當(dāng)確認(rèn)的節(jié)點(diǎn)數(shù)達(dá)到一定量的時(shí)候(取決于收款方想要有多穩(wěn)妥)，交易就成功發(fā)生了。

接下來(lái)，越來(lái)越多的節(jié)點(diǎn)收到了這個(gè)消息，并且沒(méi)有人提出異議，這個(gè)交易記錄就被整個(gè)比特幣網(wǎng)絡(luò)所接受，從此特解 123 成為了 B 錢(qián)包里的所有物。

如果你在交易結(jié)束之后，欺騙本地客戶(hù)端，又讓 A 錢(qián)包發(fā)出信息：

“我是節(jié)點(diǎn) A，有特解 123，現(xiàn)在要轉(zhuǎn)賬給節(jié)點(diǎn) C，你們看好了昂?”(即之前提到的記人民幣號(hào)手法)。

其他節(jié)點(diǎn)收到信息與本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)一對(duì)比：

“不對(duì)，我這寫(xiě)著特解 123 在 B 手里，不承認(rèn)交易?！?/p>

越來(lái)越多的節(jié)點(diǎn)拒絕了交易，于是你的交易就失敗了。

挖礦也是同樣的原理，利用大量的計(jì)算力去計(jì)算方程組特解，而你的礦機(jī)程序會(huì)先與本地的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)自己這里從來(lái)沒(méi)有這個(gè)特解，于是向全網(wǎng)廣播：

“我是 A，我這有個(gè)新比特幣，叫 234，你們要沒(méi)見(jiàn)過(guò)我可就收下了?”

之后的原理與交易就相同了。

比特幣網(wǎng)絡(luò)有一定的容錯(cuò)機(jī)制，可以保證即便是有一定的欺詐者(一直發(fā)發(fā)布虛假信息)和搗亂者(一直拒絕承認(rèn)別人的交易)也不會(huì)影響到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)轉(zhuǎn)。

也因此，比特幣雖然是匿名的但是也是完全透明的，只要你想的話(huà)，你可以在本地的數(shù)據(jù)庫(kù)中追查到某個(gè)比特幣從被發(fā)現(xiàn)之時(shí)起所有交易經(jīng)過(guò)的節(jié)點(diǎn)。通過(guò)這些交易記錄與那些各大比特幣交易所的市場(chǎng)深度進(jìn)行對(duì)比，其實(shí)要人肉某個(gè)賬戶(hù)相對(duì)來(lái)說(shuō)也是比較容易的。

有人又會(huì)問(wèn)：既然比特幣的算法是開(kāi)源的，數(shù)據(jù)庫(kù)是開(kāi)放的，網(wǎng)絡(luò)是無(wú)人控制的，那么難道不能以舉國(guó)之力來(lái)“破解”比特幣網(wǎng)絡(luò)么?

知乎上有這么一個(gè)問(wèn)題：“如果用天河二號(hào)做比特幣挖礦機(jī)效果如何?”

簡(jiǎn)而言之就是比特幣網(wǎng)絡(luò)中現(xiàn)有的計(jì)算量已經(jīng)非常龐大，即便是讓國(guó)家級(jí)超級(jí)計(jì)算機(jī)加入比特幣網(wǎng)絡(luò)也不一定能獲得優(yōu)勢(shì)，考慮到比特幣的價(jià)格不穩(wěn)定說(shuō)不定還付不起超算的電費(fèi)。而且在算法上，比特幣保證了當(dāng)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算量提升的時(shí)候運(yùn)算難度也會(huì)相應(yīng)的提升，超算加入比特幣網(wǎng)絡(luò)大概也就只能領(lǐng)先一周左右。

還有同樣的來(lái)自開(kāi)源的問(wèn)題：如果比特幣的算法是開(kāi)源的，那么怎么能夠保證它的上限只有 2100 萬(wàn)，為什么不能修改?

誰(shuí)告訴你不能修改的?當(dāng)然可以修改

比特幣官方客戶(hù)端源代碼中這個(gè)文件的第 998 行附近：

int64_t GetBlockValue(int nHeight, int64_t nFees)

{int64_t nSubsidy = 50 * COIN;

// Subsidy is cut in half every 210,000 blocks which will occur approximately every 4 years.

nSubsidy >>= (nHeight / Params().SubsidyHalvingInterval());

return nSubsidy + nFees;

}只要修改那個(gè) 50 就可以增加比特幣上限值，但是問(wèn)題是比特幣是開(kāi)源的，標(biāo)準(zhǔn)是開(kāi)放的，網(wǎng)絡(luò)是沒(méi)有中心管理的?！肮俜健笨蛻?hù)端改了用戶(hù)不一定愿意用，第三方客戶(hù)端一看用戶(hù)不愿意用人家也不跟進(jìn)，所以某一家改了這個(gè)數(shù)字一點(diǎn)意義都沒(méi)有。除非有足夠大足夠多的節(jié)點(diǎn)統(tǒng)一采用了新上限的客戶(hù)端才會(huì)導(dǎo)致比特幣網(wǎng)絡(luò)的貨幣存量上限上升。

所以，比特幣的 2100 萬(wàn)上限不會(huì)增加并不是一個(gè)不能的問(wèn)題，而是一個(gè)大家都不想于是達(dá)不成統(tǒng)一意見(jiàn)的問(wèn)題(客觀上確實(shí)就是增加不了)。

針對(duì)商業(yè)上的邏輯就不好分析了，是不是旁氏騙局仁者見(jiàn)仁，不過(guò)比特幣所浪費(fèi)的計(jì)算力確實(shí)是貨真價(jià)實(shí)的浪費(fèi)，可不是像 SETI@Home 那樣給什么研究機(jī)構(gòu)做了貢獻(xiàn)。不過(guò)因?yàn)楸忍貛潘惴òl(fā)明人中本聰身世撲朔迷離，發(fā)表了開(kāi)頭的那篇比特幣初始算法和體系的論文之后就人間蒸發(fā)了，也說(shuō)不定人家是某個(gè)神秘科學(xué)家正在利用大家的計(jì)算量和宇宙未知力量作戰(zhàn)。

不過(guò)，有一點(diǎn)到值得一提，現(xiàn)在中美都有金融界的相關(guān)學(xué)者提到了這樣一個(gè)有趣的用途：比特幣的這套系統(tǒng)和算法可以被用來(lái)代替現(xiàn)有的 SWIFT 國(guó)際資金清算系統(tǒng)，它的結(jié)算速度比現(xiàn)有的結(jié)算系統(tǒng)更快速，而且也十分安全可靠(這里是指算法可靠)。

但是，即便真的比特幣算法被當(dāng)作一種新型的國(guó)際間結(jié)算標(biāo)準(zhǔn)使用，也不會(huì)使用現(xiàn)有的比特幣網(wǎng)絡(luò)來(lái)做。就像同樣采用 BitTorrent 標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)內(nèi)的某些下載客戶(hù)端可以保證只給自己的客戶(hù)端供源而無(wú)視其他客戶(hù)端一樣。銀行肯定會(huì)修改一定的算法作為一種銀行業(yè)專(zhuān)用的私有系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)算，現(xiàn)有的比特幣也肯定不會(huì)得到這個(gè)新私有網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)可，所以和大眾也沒(méi)什么關(guān)系，這并不算是一個(gè)十足的利好消息。

再吼一遍：比特幣風(fēng)險(xiǎn)巨大，投機(jī)異常謹(jǐn)慎。

作者：逍遙小妖

感謝 Hi-PDA 壇友速度七十邁 iamcj 對(duì)本文的貢獻(xiàn)。