Bitcoin比特币与BlockChain区块链

Posted 2020-08-29

一、比特币的历史

比特币现在大火，一枚7000多人民币，遥想当年1万枚才买一张价值25美元的披萨优惠券，如果上天能给我回到当年的机会的话，我一定买买买！！！

比特币有很高的开采及投资价值，被我们中国人搞清楚这个事情后，于是资本涌入，它不火都不行，搞到现在全世界挖矿主力矿机算力及比特币交易基本都集中到中国来了，这不得不为我中华上国洋洋得意啊！

如果你是小白，自然搞不清楚比特币与挖矿有什么关系，和区块链有什么关系。

这个需要从比特币的开天辟地说起：

• 2008 年 10 月 31 日，一个网名叫中本聪（英文翻译过来滴）的家伙发布比特币唯一的白皮书：《Bitcoin：A Peer-to-PeerElectronic Cash System/比特币：一种点对点的电子现金系统》，拉开了比特币的序幕。
• 2009 年 1 月 3 日，中本聪在位于芬兰赫尔辛基的一个小型服务器上挖出了第一批 50 个比特币，并记录下当天泰晤士报的头版标题：“ The Times 03/Jan/2009 Chancellor on brink ofsecond bailout for banks ”。
• 2010 年 5 月 21 日，第一次比特币交易：佛罗里达程序员 Laszlo Hanyecz 用 1 万 BTC 购买了价值 25 美元的披萨优惠券。这是比特币的首个兑换汇率：1: 0.0025 美金。
• 2010 年 7 月 17 日，第一个比特币平台成立。
• 2011 年，开始出现基于显卡的挖矿设备。2011 年底，汇率约为 2 美元。
• 2012 年 9 月 27 日，比特币基金创立，此时比特币价格为 12.46 美元。
• 2012 年 11 月 28 日，比特币产量第一次减半，即每个新区块新币奖励为25个。
• 2013 年 3 月，1/3 的专业矿工已经采用专用 ASIC 矿机进行挖矿。
• 2013年 4 月 10 日，BTC （比特币）创下历史最高价，266 美元。
• 2013 年 6 月 27日，德国会议作出决定：持有比特币一年以上将予以免税，被业内认为此举变相认可了比特币的法律地位，此时比特币价格为 102.24 美元。
• 2013 年 10 月，世界第一台可以兑换比特币的 ATM 在加拿大上线。
• 2013 年 11 月 29 日，比特币的交易价格创下 1242 美元的历史新高，而同时黄金价格为一盎司 1241.98 美元，比特币价格首度超过黄金。
• 2014 年 2 月，全球最大比特币交易平台 Mt.Gox 宣告因 85 万个比特币被盗而破产并关闭，造成大量投资者的损失，比特币价格一度暴跌。
• 2014 年 3 月，中国第一台可以兑换比特币的 ATM 在香港上线。
• 2014 年 6 月，美国加州通过 AB-129 法案，允许比特币等数字货币在加州进行流通。
• 2015 年 6 月，纽约成为美国第一个正式进行数字货币监管的州。
• 2015 年 10 月，欧盟法院裁定比特币交易免征增值税。
• 2016 年 1 月，中国人民银行在京召开了数字货币研讨会，会后发布公告宣称或推出数字货币。
• 2016 年 7 月 9 日，比特币产量第二次减半，即每个新区块新币奖励为12.5个。
• 2017年2月4日，比特币价格为1008美元/枚。

通过https://blockchain.info/zh-cn/charts/market-price?timespan=all可以查到比特币实事价格。

二、区块链及比特币的关系

简单的说，一个叫中本聪的家伙搞了一个开源的很牛的区块链技术的系统，根据系统规则，他通过解数学难题的方式创建了第一个区块，叫创世区块，做为创建报酬，他获得50个比特币及区块中所含交易的交易费奖励，任何人都可以接入这个区块链系统，大家都通过解数学难题的方式创建新的区块，链接在第一个创世区块上，然后一个接一个向后排，形成一个区块链，一但有人率先解出难题，就向所有接入者广播，当成功得到共识验证后，将创建这个新的区块并得到同样的奖励——50个比特币及区块中所含交易的交易费奖励，不过比特币奖励会约每隔4年减半，到现在只有12.5个的奖励了。比特币可以在参与者之间进行储存和流通，它的总数量固定为2100万枚，约在2140年被挖光，如此这样形成的一个网络叫比特币网络。

比特币这么值钱，有台电脑按规则解难题成功就能得到比特币，钱途一片光明啊！咱不用在这看扯犊子了，扛台笔记本开挖啊！不过！！！如果你只有几台破笔记本还是洗洗睡吧，估计你解到有流星砸中你的时候，未必能解开一个！这活得专业设备才行，还得成片啊！因为觖一个新的难题需要巨大算力，就像挖矿一样，所以这些专业设备叫矿机（如下图）。

专业地说：比特币是基于密码学和经济博弈的一种数字货币，是一个基于数字货币生态系统而形成的概念与技术的集合，也是历史上首个经过大规模长时间运作检验的数字货币系统。它是区块链技术的衍生品，区块链狭义来讲, 区块链是一种按照时间顺序将数据区块以顺序相连的方式组合成的一种链式数据结构, 并以密码学方式保证的不可篡改和不可伪造的分布式账本。广义来讲，区块链技术是利用块链式数据结构来验证与存储数据、利用分布式节点共识算法来生成和更新数据、利用密码学的方式保证数据传输和访问的安全、利用由自动化脚本代码组成的智能合约来编程和操作数据的一种全新的分布式基础架构与计算范式。

三、区块链技术的特点：

• 去中心化：区块数据存储在所有加入这个系统的电脑中，每一个都可以是服务器。
• 高可靠：因为去中心化，且基于点对点网络，区块链网络中只要还有一台电脑正常工作，服务就不会中断，所以高可靠。
• 安全性：主要体现在分布式、51%攻击，即使49%节点被攻击或宕机也不会影响网络的运行。
• 集体维护：由区块链网络中所有电脑共同维护数据，通过共识机制达成一致。
• 不可篡改：一致提交后的数据会一直存在，几乎不可被销毁或修改。
• 可追溯：可以追溯区块链中任何时期的记录。
• 数据透明：全网共享账本，每一个节点都能够存储全网发生的历史交易记录的完整、一致账本。
• 密码学技术：区块链中使用Hash算法、非对称加密、数字签名、数字证书等密码学技术。
• 源代码开源：区块链网络中设定的共识机制、规则等都可以通过一致的、开源的源代码进行验证。

四、区块链的分类：

• 公有链：任何人均可自由参加和退出，比如中本聪发起的比特币网络。
• 联盟链：加入和退出需要经过联盟授权，比如全球多家公司发起的联盟链。
• 私有链：权力完全控制在一个组织中，比如公司内部使用的私有链。

五、区块和区块链原理及结构：

区块（Block）：由记录着区块大小信息、区块头信息、交易计数器、交易具体内容等的区块文件作为基本存储单位，记录着一段时间内发生的交易和状态结果，是对当前账本状态的一次共识；

链（Chain）：由每个区块头信息中记录的上一个合法区块值进行链接，构成一个以时间为序的区块链是整个系统状态变化的日志记录。

区块链（BlockChain):由记录着区块大小信息、区块头信息、交易计数器、交易具体内容等的区块文件作为基本存储单位，并通过每个区块头信息中记录的上一个合法区块值进行链接，构成一个以时间为序的区块链

交易（Transaction）:一次操作，导致账本（区块）状态的一次改变，如添加一条记录；

区块结构：

区块中区块头结构：

区块链，即区块的链式链接：

六、比特币网络中新区块的产生：

• 对区块头和nonce进行哈希运算（sha256(str(header)+str(nonce))），将所得哈希值与目标哈希值（target=2**（256-Difficulty))进行比较，如果当前nonce值计算的哈希值小于目标哈希值，则挖矿成功。成功后将新区块发送给其它结点进行共识验证，并继续传播此块。成功创建新区域将得到两种类型的奖励：1）创建新区块的比特币奖励。2）区块中所含交易的交易费。其中，难度值Difficulty是节点自动调整的，调整规则为 New Difficulty= Old Difficulty*（Actual time of last 2016 Blocks/ 20160 minutes）.即：最新2016个区块花费时长与20160分钟（2周，即这些区块以10分钟一个的速率所期望花费的时长）比较所得。
• 新区块每10分钟出来一个块，每个区块大小是1MB，全网每秒7笔的交易速度（这个是相当的慢），同时，等待 6个块的可信确认导致约1个小时的最终确认时间。
• 挖矿就是计算哈希值的过程（寻找nonce过程），具体步骤如下：

七、区块链技术架构：