前言
最近看了李永乐老师的比特币课程，做了些笔记，也让我了解了比特币大概是个什么东西，下面主要以比特币是什么、他存在的问题、和特点三个方面讲述下比特币的原理。
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比特币是什么？
比特币是一种数字货币，是一种基于密码学的货币，在2008年的金融危机时候，出现了一个网络极客化名为中本聪发表了一片论文《一种点对点的电子现金系统》。
去中心化电子记账系统
点对点的电子现金系统，实际上就一个去中心化的电子记账系统。我们在交易的时候，最重要的就是记账，比如说我付给你多少多少钱，检查银行卡里还有多少钱，现在这个记账谁来记呢，银行来记，不管信用卡还是支付宝还是微信都是银行记账，我们信任银行，银行代表着国家的信用。
中本聪就说我们不需要一个中心化的记账系统，我们可以去中心化，每个人的账本信息都是公开的，这就叫去中心化电子记账系统。
案例
举个例子有ABCD四个小朋友用比特币进行交易。A支付B十个比特币，他需要把交易信息广播给所有人。
同理B支付C十个比特币也需要把交易信息广播给其他人。
上面这两个账单信息，我们会打包成一个块，这个块我们称之为区块，一个区块大概是1MB，可以存4000条左右的交易记录，打包好之后我们会将这个块接到前面的块上，形成一条链，就叫区块链。
存在的问题
为什么要记账
凭啥花我们的电脑资源要记录和自己无关的账单信息。是因为比特币有个规则，参与记账会获得相应的奖励。
手续费
手续费，A->B需要付一定的手续费给这个打包的人，要是用银行卡的话我们还是需要手续费，而且手续费挺高的，要是使用比特币的话，手续费就低了
打包奖励
打包奖励，只能是一个人打包，一个人会获得奖励，奖励是多少呢，中本聪在2008年提出这个系统的时候，设计了这么一个方案，每十分钟打一个包，最开始的包会奖励打包者50个比特币，过了四年后会奖励打包者25个比特币，没过四年减半。
一个小时有六个十分钟，每个十分钟50个比特币，一天24小时，一年365天，没过四年减半，大概是2100W个比特币。50*6*24*365*4*（1+1/2+1/4+...）= 2100W
账单以谁的为准
既然打包可以获得这么多奖励，每个人都会打包账单，人人都抢着打包，那以谁都包为准呢，就是通过工作量证明来验证，这个就是做一个很难都数学题，难到没有任何一个人能通过脑子给他做出来，只能通过穷举法，只要你把他尝试出来了，就是获得了奖励，这个过程称之为挖矿成功了。
首先我们要先了解下哈希算法：正着算很容易，反着算很难。传入一个字符串不管都长最后都会生成256位二进制数，就算传个电影进去也是一样。
区块的组成
区块链就是一连串的交易信息，这个块里不只是块里的信息，有个头部有个信息体，信息体里就是账单，但是每个人账单都不一样，他们都想在区块链上接快，然后就要算一个很难的数学题。
如上图现在有很多人都想去打包，因为打包有奖励，还有手续费，每个人都有自己都账单，这个账单是收集了周围一大堆人的账单，每个人的拿着自己的账单准备去接块。一般一个区块要包含如下的信息：
- 字符串：前块头部+账单+时间戳+随机数
- 对字符串两次hash运算，hash=sha256(sha256(字符串))
- 要求前n位必须是0:000000000，比如说有9个零，只要前面是9个零就算对了，你就有资格去打包，有资格去打包的意思就是说你要吧你这个hash值，作为一个新块的头部打一个包，打完之后再把这个包接到区块链后面去，接出一个新块就获得了想要的奖励，如何算出9个0呢就是要改变上述的随机数，因为其他内容是改不了的，只能改变随机数，每个人计算时候难度不一样，虽然前块的头部一样，但是每个人打包的账单是不一样的，时间也是不一样的，个人信息也是不一样的，造成随机数大小不同，有人运气好可能第一个就算出来了，运气不好，到死都算不出来，但是平均来说是谁都计算能力越强，谁更有希望打包这个块，挖到这个矿，所以为什么批量去买矿机。
区块产生频率确定
难度N的确定：上面的n的个数越多就越难，为什么呢？第一位是0概率是1/2，第二位也是1/2于是就是1/2*1/2…..最后就是1/2的n次幂，n越大越难，当时设计的时候保证每十分钟，需要出一个块，打包几千条信息
难度N的调整：如何保证十分钟出一个块就是调整n的系数？例如有1W台矿机，每台计算能力是14T/S=1.410的十三次方每秒。十分钟大概有810的19次方次运算， 这个大概是2的66次幂。这就情况下矿机就会把难度设置为66，第一个能算出来前66位都是0的人就能得到打包奖励，你不能保证你运气好，你只能做的就是拼命去买矿机去挖矿，这样就能更高概率获得比特币。
如何防伪
比特币的账单信息都是公开且透明的，比如B广播了一条消息，A支付了10个币给B，实际上A并没有支付，就是一条伪造的信息，我们怎么去防伪，怎么防止篡改。
身份如何进行认证：
- 传统方式：人脸识别、指纹、签名显然在电子支付系统上都很好伪造
- 电子签名系统，每个比特币用户在注册账户时都会生成一个随机数，除了随机数还有私钥公钥和一个地址，如果想让别人给你钱只要给地址就好了，如果你给别人钱就要给公钥和地址信息即可。
这边需要引入一个概念非对称加密,只有你可以加密，任何人都可以解密你加密之后的信息，例如：A付给B十个比特币，把上面这条交易信息加密成一个摘要信息，再用私钥进行加密成密文,公钥加密码解密成一个摘要，只要最后两个摘要不一样，就所有人认为这条消息是伪造的.
如何防止双重支付
场景：如果A给B十个比特币，但是A没有十个比特币怎么办，或者说A本来就十个比特币，但是同时发了两条消息，分别给BC两人各十个比特币，这种情况如何避免，如何解决双重支付问题？
余额检查
我们知道区块链是把很多交易信息，一块一块打包并链起来，每个人使用区块链时，都会把整个链下下来，包括最开始创世纪的块。
比如A有50个比特币，他同时发出两条交易信息，一条是A付给B十个比特币，第二条是A付给B六十个比特币，接受到消息的人都会去检查A的余额，发现A有十个比特币，则这条信息就被其他人所接受，如果发现A没有六十个比特币，这条信息就会被周围所有人拒绝。
双重支付
现实生活中卖房子，有人卖房子同时和两个买家签约这种就叫做双重支付。
如何防止篡改
比如有一个想篡改记录的人，他是不可能伪造别人的电子签名的，因为电子签名无法伪造，但他可以删掉某一条记录。比特币最长链原则，就是一个区块链能作为主链。
如果有一个人希望抹掉自己的一条记录，他可以在区块链中间一条块重新计算重新打包，计算出一条链来，这个工作量是很大的，全世界一起算十分钟出一个，你伪造出来一个块不含你的交易信息，但是你这个块别人不承认，因为不够长，所以你在你自己这条链下面继续算继续算，什么时候长过主链了信息也就篡改成功了。
所以你想篡改记录是和全世界人为敌，所以大额交易是要等几个块的，等六个块之后，别人想篡改也就不容易了
比特币的特点
1、比特币作为一种新的支付手段是非常新颖和漂亮的。
2、比特币又没有中心发行机构，不用担心主权危机。
3、比特币总量固定不会发生滥发的风险。
4、比特币天生具有防伪属性，而且可以追溯。
5、交易的时候手续费非常低。
6、因为比特币为匿名货币，在进行交易的时候只需要一个公钥和一个地址，不能知道真实身份，于是活跃于暗网，招到很多政府机关打击。
7、有些人把他当成投机手段，有人在一夜之间暴富，有人一夜之间倾家荡产。