Bitcoin Hacking Institute 招聘（比特币交易员招聘）

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比特币机制研究

当今世界的电子支付系统非常发达，我们的日常消费基本上可以在支付宝和微信上轻松结算。 然而，支付宝和微信本质上都依赖于中心化的金融体系。 即使系统在大多数情况下运行良好，由于信任模型的存在，仍然会存在仲裁纠纷。 这意味着不存在不可撤销的交易，因此对于不可撤销的服务，一定比例的欺诈是不可避免的。 在比特币出现之前，没有引入中心化受信方的通信渠道支付解决方案。

比特币的强大之处在于它是一种基于密码学的电子支付系统，而不是依赖中心化机构。 它允许任何愿意交易的双方直接进行交易，而无需受信任的第三方。 不可撤销的交易数学计算将保护提供不可撤销服务的商家不被骗，用于保护买家的程序化合约机制也比较容易实现。

假设网络中有 A、B、C 三个人。

A支付给B 1个比特币，B支付给C 2个比特币，C支付给A 3个比特币。

如下所示：

为了刺激比特币系统中的用户记账，记账有奖励。 奖励的主要来源有两个：

比特币的每一笔交易都会有手续费，手续费会交给记账员

记账打包块会有奖励。 中本聪在 2008 年设计的计划是：每 10 分钟做一个包，每个包奖励 50 个比特币，每 4 年一次打包的奖励数量减半。 即4年后每包奖励25个比特币，再过4年奖励12.5个比特币……这样一来，我们其实可以算出比特币的总量：

为了解释打包的记录是基于谁的，我们需要引入一个众所周知的拜占庭一般问题（拜占庭失败）。 拜占庭将军问题是由 Leslie Lambert 提出的点对点通信中的一个基本问题。 这意味着试图通过在不可靠的通道上传递消息并丢失消息来达成共识是不可能的。

假设有9名将军相隔较远，将拜占庭帝国团团围住，除非有5名或以上的将军一起进攻，否则拜占庭帝​​国只能被打败。 而这9名将领互不信任，不知道他们中间有没有内奸，如何让他们通过远距离谈判取得胜利呢？

口头协议有 3 个默认规则：

1.每条消息都能准确收到

2. 收件人知道是谁发给他的

3. 谁没发消息大家都知道

4.接收方不知道转发信息的转发者是谁

如果将军们按照口头规则，就是下面的场景：将军1向其他8位将军发送消息，然后将军2~9转发消息（广播），每个将军都是消息的接收者和转发者。 这样一轮下来，总共会进行9×8=72次传输。 这样，将军就可以根据手中的信息，选择多数人的投票结果。 这时候就算有奸细，因为少数服从多数，只要大多数将军同意攻打拜占庭，他们就会自己行动。

这个方案有很多缺点：

1、首先是发送量大。 9名将军之间共有72次派遣。 随着节点数量的增加，工作负载呈几何级数增长。

2. 再者，也无法查出谁是叛徒，因为是口头协议，接收方不知道转发方是谁，各将领手中的数据只是数量上的对比：

这里我们假设有3个叛徒。 在最极端的情况下，叛徒转发信息时，总是改成“不攻击”。 那么我们最坏的结果就如上图所示。 将军1根据手中的信息可以断定他要进攻，但他无法知道将军中谁是叛徒。

所以我们有选项二：书面协议。

书面协议，就是军队收到信息后可以签字，每个人都可以辨别签字是不是自己的。 也就是说，如果有人篡改了签名，所有人都可以知道。 与口头协议相比谁有比特币方面工作介绍下，书面协议增加了认证机制，所有消息都被记录下来。 一旦发现有人给的信息不一致，就是追查奸细。

经书面约定，一般1手上的资料如下：

可以清楚的看到，在叛徒总是转发“不许进攻”信息的最坏情况下，7、8、9号将军就是队伍中的叛徒。

该方案解决了口头协议中历史信息无法追溯的问题，但在发送量上没有任何提升。

在我们的例子中，比特币系统中的每个用户发起一笔交易并使用自己的私钥对其进行签名，私钥由一个数学公式表示：

所以之前的块变成了这样：

这样每笔交易都由交易发起者通过私钥进行数字签名。 由于私钥不公开，交易信息无法伪造。

如书面协议末尾所述，书面协议未能解决过度交换信息的问题。 当比特币系统中有数千万个节点时，如果需要互相广播验证，请求响应的数量会非常多，这显然会造成网络拥塞和节点处理缓慢。 为了解决这个问题，中本聪干脆让10分钟出一个块。 谁来打包发行这个区块？ 这里使用工作量证明机制（PoW）。 工作量证明，说白了，就是解决一道数学题。 谁先解决数学问题，谁就有权打包积木。 在拜占庭将军的例子中，谁先解决了数学问题，谁就成为将军中的统帅，其他将军听从他的指挥。

首先，矿工会对区块头占用的128字节字符串进行两次sha256计算，即：

这样就得到了一个值Hash，与目标值进行比较。 如果满足条件，则认为工作量证明成功。

工作量证明成功的条件写在区块链头的难度数字字段中，要求最后两次sha256运算的Hash值必须小于设定的目标值； 如果不是，则更改块头的随机性。 通过一次又一次地重复计算直到满足条件来检查随机数。

另外，比特币有自己的难度控制系统，可以让比特币系统在全网不同的算力条件下保持10分钟出块的速度。 这也意味着难度值必须根据全网算力的变化进行调整。 难度调整策略是通过比较最近2016个区块花费的时间与预期时间（预期时间为20160分钟或两周，是按照每10分钟出一个块的速度计算的总时间）得到的，根据实际持续时间与预期持续时间的比率进行相应调整（更难或更容易）。 换句话说，如果出块速度快于10分钟，难度就会增加，如果慢于10分钟，难度就会降低。

PoW 在比特币中实际上做了以下三件事。

这样可以避免一台高性能机器同时运行数万个节点，因为每个任务都必须有足够的计算能力。

拥有经济奖励会加速整个系统的去中心化，鼓励大家不要作恶，而是按照原有的执行方式积极执行协议。 （所以，无币区块链其实是行不通的，无币区块链肯定会导致中心化。）

换句话说，每个节点都无法通过自身的硬件条件来控制速度。 目前的比特币平均每 10 分钟产生一个区块，任何性能最好的机器都无法打破这个规则。 这保证了区块链可以汇聚到一个共同的主链上，也就是我们所说的共识。

综上所述，共识只是 PoW 的三大功能之一。 实际上，PoW 设计至少具有三个功能。

Merkle树的概念其实很简单，如图

这样，我们的区块结构就大致完成了，分为区块头和区块体两部分。

区块链的每个节点都保存着区块链从创建到现在的每一个区块，也就是每一笔交易都保存在节点上，现在有几百GB。

每当比特币系统中产生新的交易时，新的交易就会被广播到所有节点。每个节点收集新的交易并生成相应的Merkle根。 拼接好区块头后，开始调整区块头中的随机值，然后开始计算数学题

将计算出的结果与网络中的目标值进行比较，如果小于，则在网络中广播答案。 其他矿工收到这个信息后，会立刻放下算盘，开始下一个区块的计算。

例如，节点 A 目前正在挖掘 38,936 个区块。 一旦挖矿节点A完成计算，它会立即将这个区块发送给它所有的相邻节点。 这些节点收到并验证这个新区块后，也会继续传播这个区块。 当这个新区块在网络中扩散时，每个节点都会将它作为第 38936 个区块（之前的区块是 38935）添加到它的区块链副本中。 当挖矿节点收到并验证这个新区块时，他们将放弃之前为构建这个相同高度的区块而进行的计算，并立即开始计算区块链中的下一个区块。

整个过程如下图所示：

简单来说，双花问题就是一笔钱被花掉了两次。 具体来说，双花问题可以分为两种情况：

1.同一笔钱多次使用；

2. 一笔钱只被使用过一次，但通过黑客或欺诈手段，将这笔钱复制并再次使用。

在我们所处的数字系统中，由于数据的可复制性，同一个数字资产可能会因为系统操作不当而被重复使用。 为了解决双花问题，日常生活依赖于第三方信托机构。 这些机构集中管理数据，并通过实时修改账户余额来防止重复支付。 比特币作为一种去中心化的点对点价值传输系统，通过融合UTXO、时间戳等技术解决了双花问题。

UTXO的英文全称是unspent transaction outputs谁有比特币方面工作介绍下，意为未花费的交易输出。 UTXO是一种不同于传统记账方式的新型记账模型。

银行传统的记账方式是以账户为基础的，主要记录某个用户的账户余额。 UTXO交易方式是基于交易本身，甚至没有账户的概念。 在UTXO的记账机制中，除了货币发行，所有的资金来源都必须来自之前的一笔或几笔交易。 任何一笔交易的总金额必须等于交易输出的总金额。 UTXO记账机制使得比特币网络中的每一笔转账都可以追溯到上一笔交易。

比特币挖矿节点获得新区块的挖矿奖励，如12.5个比特币。 这时它的钱包地址得到一个UTXO，就是这个新区块的基于币的交易（也叫造币交易）的输出。 . Coinbase交易是一种特殊的交易，它没有输入，只有输出。

当A要转一笔比特币给B时，流程是用私钥在A的钱包地址中签名一个UTXO，然后发送到B的地址。 这个过程是一笔新的交易，B拿到的是一个新的UTXO。

这就是为什么有人说这个世界上没有比特币，只有UTXO，而你地址中的比特币指的是未花费的交易输出。

以 Alice 向 Bob 转账的过程为例：

UTXO 与我们熟悉的账户概念有很大的不同。 我们每天接触最多的就是账号。 比如我在银行开户，账户里的余额就是我的钱。

但是比特币网络没有账户的概念，你可以有多个钱包地址，每个钱包地址有多个UTXO，你的钱就是所有这些地址中UTXO的总和。

中本聪发明比特币的目的是创造一种点对点的电子现金。 UTXO的设计可以看成是参考了现金的思路：我们可能会把现金放在这个口袋里，在柜子的角落放一些现金。 在这种情况下，没有账户，你到处都有的现金加起来就是你所有的钱。

采用 UTXO 设计还有一个技术原因。 这种特殊的数据结构可以让双花更容易验证。 相比：

比特币是一个大骗局吗？ 玩比特币的人多吗？

如果比特币是一个骗局，为什么这么多年后它仍然坚挺？ 因为是大势所趋，周围很多人都在研究和捧着。

加上9月4日中国的禁令政策，比特币已经死了130次。 而其国内报价已破4万。 这是不可阻挡的。 这种趋势不是一个国家可以改变的。 当年清朝闭关锁国，认为没有必要对付洋鬼子。 最后，洋人用中国人发明的火药打开了城门。 如今，比特币已被多个国家禁止。 不但没死，反而用事实打了那些看空的人耳光。

比特币是一种天然的好货币。 货币市场有一个原则，就是“劣币驱逐良币”。 也就是说，人们倾向于留良币，用劣币，于是良币不再流通，市场上只剩下劣币。

法定货币的自然通货膨胀性降低了未来的购买力，货币发行量过大的问题一直是威胁货币市场的严重疾病。 但是，比特币的总量是恒定的，具有通货紧缩的特性。 随着应用场景的分配和市场价格的提升，其收藏价值也越来越明显！ 未来，我们会发现比特币成为一种超级避险资产，它的流动性会降低，但它的价值会增加。

政府通过滥发货币掠夺财富的时代，将随着数字货币的全面普及而终结。 没有中心化货币体系的支持，税收无从谈起。

比特币的火爆，是世界人民对世界各国无底洞超发货币，稀释人民财富的无声反抗！

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