比特币相关技术

中本聪初始论文

这篇论文写得并不算好，忽略了很多细节，所以建议配合bitcoin.org的官方文档来食用。

首先确定一些基础设定：比特币是一串交易序列，储存在大量的节点上，以p2p的方式进行通信，又名分布式账本。在一定的条件下（刻意进行攻击的节点算力比例不超过51%）可以让所有节点达成共识。

数据结构: https://en.bitcoin.it/wiki/Transaction
开发者指南: https://developer.bitcoin.org/devguide/transactions.html
例子: https://blockexplorer.com/txs/81ec83ccb823f03982bd030999580cc9ecde9916e1797b276eb60dc00a371ab7

Figure 1: 交易的传播来源: bitcoin.org

买家可以通过卖家的公钥来验证这笔交易，但是它无法确定卖家是否double spend（双重支付）了这笔钱，一种方式是引入可信的第三方（例如银行）进行验证，但这样就失去了中立性。另一种方式则是引入区块链的概念，将所有的交易历史暴露给大众，以某种机制去中心化地保证每笔交易的合法性。

一个区块包含了一组带时间戳的交易，区块之间以链式链接：每一个区块记录前一个区块的hash值。每笔交易产生之后（A->B），A和B都会向其它机器广播这个交易的细节，接收到交易信息的节点将会把这个交易记在它们正在处理的区块中。

一个节点接收到未验证过的交易信息之后，首先可以根据交易历史推断一笔交易是否有效（余额是否小于零），然后把有效的交易接上上一个区块的hash组成一个新的block：

Figure 2: 来源: bitcoin paper

只有开头有若干个0的区块是被认为有效的，对于一个未经验证的block（包含若干未验证的交易信息），我们需要从0开始枚举一个变量Nonce，将其与上一个区块的hash值和当前区块的交易信息拼接起来，计算SHA-256值，直到达到开头有若干个0的要求为止，详见bitcoin wiki¹。

每挖出一个新的有效的区块，节点将会全网广播，这个区块可能跟同期的其它节点产生的区块产生冲突（同一个前驱，但是内容不同），不一定会被接收。所有诚实（按照协议行动）的节点总是延伸最长的链（同等长度下最早）。每个被挖出的区块在其后累计产生了5个区块之后被认为是有效的。

以上计算hash的过程被称之为工作量证明，得到整个区块的过程被称之为为挖矿²，由于得到开头为0的SHA256值几率很低，因此造假的成本较高，比特币的机制可以保证，当50%的算力都掌握在诚实的节点上时，真实的交易链将会是最长的。

挖出一个区块奖励一定数量的BTC，产出数量随时间增长减半，总量为2100万个BTC。