十分钟搞懂什么是区块链与比特币？

Posted 2021-06-23 苍山有雪，剑有霜

文章目录

• **想知道的问题**
• • **什么是hash码？hash函数？**
  • **什么是区块链？**
  • **MerkleHash可以保证交易？**
  • **什么是比特币？**
  • **比特币怎么交易？**
  • 比特币怎么交易的？
• **参考资料**

想知道的问题

什么是hash码？hash函数？

举一个最简单的hash函数：%100（对100取余）：

输入5，那么它的hash码就是5；输入156，hash码就是56…

hash函数的作用就是对输入的数据做一个复杂的函数计算，输出另一个数据（一般是字母数字的组合），而且对于不同的输入，输出很大可能是不会相同的（不能有同样的身份证）。

hash函数输出的结果就是hash码，代表输入这个个体的唯一ID。

注：hash函数是单向的，从结果无法反推输出。

什么是区块链？

区块链就是一个不断增长的全网总账本？伪造需要拥有超过51的算力；

区块链由一个个区块构成的单向链表，其中每个区块指向前一个区块：

​

并且每个区块都记录了一些重要参数，如下：

​

• 区块hash码是区块的唯一标识，类似于身份证号，全网唯一。值得注意的是，区块哈希码不是直接记录在某个区块，而是由区块的头部数据计算hash所得，区块的头部数据主要包括：

​

• 上一区块是该区块前一个区块的hash码；

• MerkleHash是用来确保交易记录没有被更改；

• 区块的主体部分就是一系列的交易数据，Coinbase是挖矿奖励，其他是各个区块之间的交易信息；

MerkleHash可以保证交易？

MerkleHash是对该区块链记录的所有交易信息的hash，若一个区块记录有四个交易信息：tx1、tx2、tx3、tx4，两两进行hash得到b1、b2，再对b1和b2进行hash计算得到最终的MerkleHash值如下：

​

其中任何一个发生变动，最终算出来的MerkleHash就不一致了。而且之前介绍了一个区块哈希值就是由MerkleHash以及其他数据计算出来的，如果MerkleHash不一致，最终的区块哈希也就不一致，这个区块就是不被信任的，没法用了。

什么是比特币？

数字货币是基于加密技术的不可伪造的数字货币系统，电子货币只是纸质货币的电子化？

比特币是基于区块链技术实现的分布式数字货币系统；

相比于传统由中心政府发放货币，而后统一记账的货币体系，比特币是基于区块链技术实现账本完全公开，无需中心机构处理交易；

比特币怎么交易？

比特币的交易基于P2P。啥？P2P？

P2P即（Peer-to-Peer），不像传统有国家或者某银行来专门进行交易的记录，而是两个节点之间直接进行交易——那这…可信嘛？只要满足条件，就是可信的。

举个例子，小明说自己给了小红1万元：

​

只要能验证小明确实做了这样的事情，并且他有1万块钱，那么这笔交易就被认为是有效的。那么问题来了——如何验证是小明说的呢？

通过数字签名的方式，可以验证小明到底有没有说过这样的话。

签名就类似于以前在合同上写自己的名字，不过数字签名是通过加密解密手段实现的：用户有两个密钥——公钥和私钥，公钥全网可见，私钥自己保管好，如果某条信息用公钥加密，那么只有用私钥才能解释出原来的信息；如果用私钥加密，那么只有公钥才能解释。关于签名算法具体可以参考：数字签名算法。

比特币怎么交易的？

说起比特币的交易就有点意思了，**有点反人类，**下图是一小段区块链：

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其中in表示给钱的人，out表示钱给谁了。左边第一个区块第一行就表示小明给了小红2个比特币。

但是，如果小明自己努力挖矿，资产高达50比特币，只给小红2个，那么就不能像上面那样写，必须这样：

​

因为比特币规定所有的资产必须一次性花完，自己给自己也算花钱。

如果小红收到另一个小伙子小军的1.5比特币，然后都想给小白，那就得这样：

​

这是比特币规定的多输入1输出的情况。

另外在交易过程中还会产生手续费，这些手续费会付给当前正在挖矿的人。

如何验证一个交易呢？举个例子？

当我们要简单验证某个交易的时候，例如，对于交易f36abd，它记录的输入是3f96ab，索引号是1（索引号从0开始，0表示第一个输出，1表示第二个输出，以此类推），我们就根据3f96ab找到前面已发生的交易，再根据索引号找到对应的输出是0.5个比特币，所以，这笔交易的输入总计是0.5个比特币，输出分别是0.4个比特币和0.09个比特币，隐含的交易费用是0.01个比特币：

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注意！注意！比特币的地址是通过比特币持有者通过公钥计算Hash所得出来的，仅提供地址并不能让其他人得知公钥。通常来说，公开公钥并没有安全风险。实际上，如果某个地址上有对应的资金，要花费该资金，就需要提供公钥。如果某个地址的资金被花费过至少一次，该地址的公钥实际上就公开了。

有关比特币交易更详细的可参考。

• 怎么挖比特币？

在比特币的P2P网络中，有一类节点，它们时刻不停地进行计算，试图把新的交易打包成新的区块并附加到区块链上，这类节点就是矿工。因为每打包一个新的区块，打包该区块的矿工就可以获得一笔比特币作为奖励（还记得之前说过交易有费用么？这就来了）。所以，打包新区块就被称为挖矿。

• 为什么比特币这么贵？
• 硬盘挖矿又是什么？

（未完待续）

参考资料

廖雪峰的网站
https://www.liaoxuefeng.com/wiki/1207298049439968/1207298477260480