小白也能读懂比特币，比特币到底是什么？

比特币是 2017 年、2018 年最热门的词汇之一，随着热度的不断上升，比特币从原来的一种概念、一种技术、一种想法，已经成为了一种真正意义上的货币，时时刻刻地影响着我们的生活，那么比特币到底是什么？

说到比特币就不得不说当前最热门的技术之一："区块链"技术。区块链技术不断的被各大媒体争相报道，在技术社区也是非常火的热点，但类似"区块链到底是什么"这样的文章却非常少，今天我们就来通俗易懂的讲解一下，到底什么是区块链。当今互联网，无论是 QQ、微信还是微博，它们保存的用户数据，是高度中心化、集中化的，如果互联网服务提供商的服务器出现宕机、损毁、断网等问题，那么用户也就无法再获得服务器中存储的数据。

区块链，是一种分布式数据库。

数据库的主要目的，是为了存储数据、读取数据。区块链也一样，但区块链是彻底的无中心、无管理员的，也就意味着每个人的电脑都可以成为区块链中的一个节点，每个节点保存着整个区块链中的所有数据。正因为区块链数据库的无中心，也就代表区块链无法通过关闭、修改单一数据库来控制区块链中的数据；正因为区块链无管理员，也就意味着区块链数据库可以被所有人写入数据。

有人就会问了，人人都可以写入数据库，那数据库中的数据安全吗？又有谁愿意提供自己的电脑、服务器来做区块链的节点呢？毕竟任何计算机的运行都是需要电能来支撑的，而电能是需要费用支出的，关于这一点让我们继续往下了解。

区块链，由一个一个区块组成，每个区块当中又包含"区块头"和"区块体"。在"区块头"中记录了上一个"区块"的特征，包括这个区块的时间、区块体的特征，等等数据，而区块体中就记录了要存储的数据。

每一个区块的头部，都可以通过其中记录的上一块区块的特征不断向上找到上一块区块，直到第一块区块，所有区块像一个链条一样连起来，这就是区块链了。

而每个区块的特征都是唯一的，每个区块中的区块体改变，区块的特征也就随之改变，这也就保证了每个区块中保存的数据都无法被恶意修改和破坏。如果数据被修改了，并且还要让后面的区块继续能够连接到修改的区块，就必须同时修改后面的所有区块，并且所有节点都需要同步进行修改，这是非常耗时的一件事，并且每个区块的特征的计算，需要计算机消耗非常多的算力，正因为这些机制，才保证了区块链数据库的安全性和自身的可靠性，只要数据写入，数据就像永远的被记录，从此无法被修改。

每个区块的后面，都只能跟着一个区块，并且新产生的区块也只能跟随在最新产生的区块下面，每个新的区块中的数据很可能是不一样的，那么我们怎么保证新区块的数据是能够被认可和写入的呢？

比特币之父中本聪故意让新区块的产生和添加变得非常缓慢，起初他的设计是平均每 10 分钟才能产生一个新的区块，一个小时也就产生6个。这种限制并不是通过约定限制的，而是通过设计非常复杂的"算法"让计算机的运算能力计算缓慢从而达到限制新区快的产生，因为计算量大，所以就算要快也快不起来。

计算机在计算新的区块的过程，就是"采矿"。

因为计算每个区块的特征都是非常困难的事情，并且能被认可的特征是无法被猜中的，这就像你在大海中，需要找到符合要求的那一滴水一样。

那么为什么只被认可特征的区块才能进入到区块链呢？那么认可的标准又是什么？在每个区块的头部都包含了一个"难度系数"，这个系数决定了计算特征的难度，第100000个区块的难度系数是 14484.16236122。

目标=产量/难度系数

区块链的协议规定，使用一个产量除以难度系数，可以得到目标值，当难度系数越大的时候，目标值也就越来越小。只有小于目标值的特征才是有效的，否者这个区块的特征无效，也就无法加入到区块链当中。

在区块头中，还有一个参数，记录了特征的计算次数，第 100000 个区块，计算了 2.74 亿次才成功的将这个区块记录到了区块链中，可见一个区块要加入区块链需要的算力有多高。

即便采矿本身很低效，也无法保证 10 分钟正好可以出现一个新的区块，有时候运气好瞬间也就得到了，有时候可能一辈子也无法得到新的区块，但总体来说，随着区块链节点的不断加入，计算机的计算能力一定会越来越高，这样的话，总有一天新区块的产生时间会比预计时间要快。

为了保证新区块出现的速度恒定不变，中本聪规定每两周调整一次难度系数，如果在这两周内平均生成速度是 9 分钟，就意味着速度快了 10%，那么难度系数就需要调高 10%，如果平均生成速度是 11 分钟，那么对应的难度系数就需要调低。随着算力的不断增高，难度系数也越来越大，也就导致了采矿的难度越来越高。

即便区块链的规则设计是可靠的，但是如果有两个人都同时计算出了可以被认可的特征，那么又如何确定哪个区块是可以被使用的呢？区块链规定，新的产生、被认可的区块如果连起来达到 6 个，那么首先达到 6 个的那一部分区块就会被认可，而之前没有达到的其他区块就会全部被抛弃，这也就意味着，算力最强的计算机，也就拥有了最正宗的区块链。

区块链是可靠、稳定、无中心、无人管理、公开的分布式数据库，但由于数据插入的局限性，也就意味着区块链无法和传统的中央数据库的写入速度媲美，而区块链本身最大的应用场景，也就是以比特币为代表的加密货币了。

在我们了解区块链的原理之后，我们终于可以开始了解比特币了。区块链数据库的公开性，似乎决定了比特币本身也是公开的，那么我们要怎么知道每个比特币是属于谁的呢？比特币又如何产生交易呢？

非对称加密算法，保证了包含比特币在内的所有金融机构的安全。

小明有两把钥匙 A 和 B，小明可以用 A 钥匙加密数据，但对方只能用 B 钥匙解开数据，对方使用 B 钥匙加密数据以后，我也可以使用 A 钥匙打开数据，这样就保证了只有握有正确的钥匙的人，才能打开数据。

比特币钱包就是利用了这样的原理，拥有比特币钱包必须要拥有两把钥匙，也就公钥和私钥，比特币钱包中也没有比特币，而是记录了你的两把钥匙，通过两把钥匙就可以找到你有哪些比特币了。

通过秘钥可以生成一个钱包地址，通过钱包地址就可以转账汇款了。

比特币的一笔交易，就是将一个地址的比特币，换到另一个地址中，由于区块链是公开的，所以比特币的交易记录也是公开的，因此完成这笔交易，双方是否能够交易是可以轻易查询到的。

在区块链认证了比特币转账记录的正确性后，还需要将交易信息写入到区块链数据库当中，对方才能够真的收到钱，根据比特币协议，一个区块的大小是 1MB，最多记录 2000 多笔交易，当比特币交易发起时，收到交易的节点需要修改每个区块重新计算所有相关区块的特征码，然后就会产生一个新的区块链，所以比特币的转账也是非常缓慢的过程，

之前我们提到一点，没有人会愿意无偿将自己的计算机提供出来作为区块链的节点，那么每个节点的收益如何保证呢？因为比特币转账必须依赖节点，在比特币转账过程中，所有节点都可以抽取手续费。谁给的手续费高就优先处理谁的转账记录，一个区块包含 12.5 个比特币，再加上手续费，每个节点的收益还是非常可观的，这也是现在比特币如此火热的原因了吧。

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来源：中币网  https://www.zhongbi.net/news/bitcoin/37647.html
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