科普 | 比特币的动机是什么？ 它能解决什么问题？

文章有点长，但看完之后，你一定会了解比特币的三生三代，包括提出比特币的动机，它能解决什么问题，关键部件和设计方案都在本文中得到了充分展示。

有个叫“比特村”的村子，他们的交易方式就是以物易物。 为什么要以物易物？ 而不是像我们一样直接用钱购买？

1.一开始，以物易物的日子很满足

比特村与世隔绝，过着自给自足的生活。 村民没有进行过大规模的交易活动，只是围绕着鸡、鸭、鹅、兔等商品的直接交换，没有中间流通媒介，也就是说没有货币流通. .

2、实物货币的出现

老张不想背着沉重的面粉去换老李的羊。 他想用中间流通介质代替面粉，直接去老李家买羊。 也就是说，社会的发展是由“懒人”推动的。 在大家讨论决定分割出一些稀有金属或者贝壳来作为商品等价的流通媒介之后，这个过程就需要再细分了。 例如，1 克黄金等于 1 袋面粉。 比特村由此进入实物货币时代。

3、进一步发展为符号货币

好景不长，因金属过度磨损、丢失或故意囤积，全损严重。 一开始10g黄金交易100次可以买10袋面粉，现在只能买9袋，中间的损失不知道谁来承担。

这时，村长提出“纸黄金”。 村里很多德高望重的人集体在纸上写上10克黄金，那么这张纸就可以代表10克黄金，而且很难伪造，也不会出现通货膨胀。 ，大家再次达成共识。

如果磨损严重，可以找村长等人重新写一个，之前的就作废了。 此时，比特村进入了符号货币（纸币）时代。 老村长承担了政府和银行的职责。

4.中央系统虚拟货币

过了几年，老村长积劳成疾去世了，他的儿子二狗子成了新的村长。 年轻人总是有很多新想法。 村民的钞票他都收了，谁要交易，都得经过他的记账，再一次达到大家的常识。

二狗子担任中级记账员。 比如老张要用1克黄金跟老李换一只羊。 老李，二狗子拿出账本，看看老张名下有没有1克黄金。 如果是，老张的名字减去1克，老李的名字加1克。 老李在电话里听到二狗子确认转账已经完成，这才放心，老张一定会把羊带走的。

此时比特币可以赠送吗，比特村已经进入了中央系统虚拟货币时代。 每个村民都不需要实物支付，支付过程变成了二狗子维修台账上的数字变更。

5.分布式虚拟货币

二狗子开始有了野心，他开始觊觎村民账本上的黄金。 二狗子从老张的账户里私自转了10克黄金给自己。 这个账本，村民们都可以查。 老张发现自己账户里少了10克黄金。 二狗子没想到老张也有记账的习惯。 老张对照了自己的账本和二狗子的账本，发现了那笔没有经过老张审核的转账。

发生了一些事！ 比特村炸了。 二狗子被众人弹劾下台。 但是，大家也发现了中心化账本掌握在一个人手中的弊端：

· 该系统完全依赖账本持有人的个人信用。 如果这个人不遵守规则，随意篡改账本，整个货币体系就会崩溃

· 如果这个人的家着火了或者账本被盗了，也会给整个系统带来毁灭性的打击

6. 比特币虚拟货币体系

由于来的急，村里早已乱成一锅粥，大家都守着自己的钱包，不再相信任何人。

这时，村里一位名叫中本聪的宅男科学家走上台来，告诉大家他设计了一种不依赖任何中央处理器的虚拟货币系统比特币，可以解决上述问题。 然后他慢慢地描述了他的计划。 我们先来看看他的计划是什么样的？

一、基础设施建设 1、账面公开机制

Satoshi Nakamoto首先说明现有的账本应该修改如下：

1、账本不再记录每个村民的余额，只记录每一笔交易。 即记录每笔交易的付款人、收款人和付款金额。 只要确定了账本的初始状态，每笔交易记录都是可靠的，有时间作为依据，就可以计算出每个人目前持有多少钱。

2. 账本由私有改为公开。 只要有村民需要，都可以获得当前完整的账本。 账簿记录了从创建账簿到现在的所有交易记录。

公开的账簿是村民不能接受的。 为什么别人要知道自己的资产数额，隐私就完全暴露了？ 针对村民的各种担忧和疑虑，中本聪表示，一种方法是身份和签名机制（公钥加密系统）。

2. 身份和签名机制（公钥加密系统）

在这种机制下，没有人使用真实身份交易，而是使用唯一码交易。

他炫耀着手中的神奇之物，说这两样东西分别叫做保密印章和印章扫描仪。 以后，他还要给村里的每户人家发保密印章和印章扫描仪。 两者的工作方式如下：

· 保密章可以盖在纸上，每张盖上的印章都包含一串全村独一无二的字符，但肉眼是看不到的。 也不可能通过观察来制作相应的印章。

· 邮票扫描器可以扫描某一枚邮票，读出隐藏的信息，并在液晶屏上显示一串字符。

有了这两个神奇的东西，每个人都可以在不暴露真实身份的情况下进行交易，而封印中隐藏的那一串字符，就是这个家族的代号。

4.建立虚拟矿工组织（矿工组）

中本聪为全村招募虚拟矿工。 招聘要求如下：

· 矿工的单位是组，组可以是单户，也可以是几户组合成组

· 成为矿工不影响币种的正常使用

· 矿工每天都会花一定的时间从事比特币“挖矿”活动，但与淘金不同的是，虚拟矿工无需携带工具下地作业，在家即可完成工作

矿工有一定的获得报酬的可能性，在挖矿活动中付出的越多，获得报酬的可能性就越大

· 矿工可以随时退出，也可以随时加入新矿工

很快，大约1/5的村民加入了比特币矿工组织，他们分成了7个小组。

2.建立初始账本（创世区块）

中本聪表示，以二狗子手中的账本为依据，将抵押的黄金全部按照账本上记载的余额返还给每个村民，然后将账本彻底销毁。

再用一本新的账本，在账本的第一页记录一些交易记录。 和之前不同的是，这些记录的付款人一栏都是“系统”，收款人是每个印章对应的账户。 隐藏字符。

代表初始时刻，系统默认给每家每户分配一定数量的比特币，但数量很少，只有几家，甚至有些倒霉的村户没有拿到比特币。

随后中本聪表示，由于市面上的比特币很少，大家可以回到黄金作为货币的时代。 由于我不是村长，我无权强制大家承认比特币，大家可以自行决定。 不接受比特币。

但是随着比特币的流通和矿工的活跃，比特币会逐渐增加。

三、支付与交易

下面我们以老张付给老李10个比特币为例，详细看一下交易过程。

1.付款人签署交易单

为了支付10个比特币，老张首先需要向老李要标识串，比如“ABCDEFG”，而老张也有标识串，比如“HIJKLMN”，转账单就出来了，内容就是“HILKLMN Pay 10 bitcoins to ABCDEFG”，老张盖上了自己的保密印章（保护隐私），然后把这张单子交给了老李。

为了便于追溯资金来源，还需要在清单中注明资金来源记录在哪一页。

比如老张的10个比特币，就是在建立账本时系统赠送的，记录在账本的第10页。

2.收款人确认单据签字人

老李拿到表格后，需要确认是否是“HIJKLMN”（即老张）这个人的签名。 这并不难。

因为表格上肯定有保密印章，所以老李拿出印章扫描仪核实了一下。 如果液晶屏显示的字符与付款人的字符一致（此处为“HIJKLMN”），则可以确认表格确实是付款人的签名。

3.收款人确认付款人余额

在之前的中央虚拟货币系统中，二狗子负责检查付款人的余额，并通知收款人交易是否有效。 现在二狗子已经开通了，谁来负责记账和确认每笔交易的有效性呢？

这个系统是一个分布式的货币系统，不依赖于任何一个中心化的人，所以不会有一个或几个人来负责这件事比特币可以赠送吗，最终承担这个工作的是矿工组织。

4.矿工的工作

矿工的工作是整个系统的核心，也是复杂度最高的地方。 我们来看看矿工的工作内容和目的。

一、矿工工具

比特币矿工不需要铁棍、铲子和探照灯等工具，但他们确实有一些必需品。

初始账本。每组先自己复制一份初始账本，初始账本只有1页，记录系统的第一份礼物

空账本纸。 每组有若干账本纸，每页只有账本结构，没有内容，如下：

代码生成器（哈希函数）。 中本聪给矿工组织的各个小组分发了若干代码生成器。 这东西可以把一张填好账本的账本纸放进机器里，机器会自动打印在账本纸的“票号”栏里。 由“0”和“1”组成的一串数字，共256个。最神奇的是数字生成器有以下功能：

生成的数字只与账簿填写的内容有关，与填写人、字体、填写时间等因素无关

· 内容相同的账本生成的数字总是相同的，但如果内容改变哪怕一个字符，数字也会完全不同

· 代码生成器在打印代码时需要将所有填写的交易单放入账本中。 机器会扫描交易单和填写的交易单的一致性，尤其是保密章。 如发现保密印章与付款人不符，将拒绝打印代码

把打印好的台账纸放进去，机器会判断号码是否为机器打印有效，并判断号码是否与内容相符，这个号码是无法伪造的

· 交易单收件箱。 每个矿工团队需要在门口挂一个箱子来收集交易订单。

· 布告栏。 每个矿工群还需要一个公告板来发布一些信息。

有了以上工具，矿工组织就可以开始工作了！

2. 收集交易单据

中本聪规定，每笔交易的发起人不仅要将交易单交给收款人，还要复印几张相同的交易单，投递到每个矿工群的收件箱中。

矿工团队的成员定期去他们的收件箱取出收集到的交易订单。

3.填写账簿

这时，小队里的人拿出了一本空账本，在“交易列表”栏中填入了这些交易，同时找到了当前账本的最后一页，将最后一笔的编号抄了下来。页面进入“最后的帐单编号”栏。 ”。

注意这里还有一个“幸运数字”，你可以填任何数字，比如12345。然后，把这样的账本纸放入数字生成器，打印数字，一个账本就完成了。

如果你认为矿工的工作就这么简单，那你就大错特错了。 中本聪有个变态的规定：只有数字的前10个数字全为0，这页账本才有效。

根据前面对号码生成器的描述，如果要修改号码，只能修改账纸的内容，但是“交易清单”和“最后的账纸编号”是不能随便改的，所以你只能改幸运号。

如果数字的每一位都是随机的，那么平均写1000多张不同幸运数字的纸就可以得到一个有效数字。

因此，为了生成有效的账本纸，组内的矿工不停地复制账本纸，但每张纸的幸运数字都不一样，然后反复将纸放入编码器中。 如果生成的数字不符合规定，那张纸就算没用了，重复这个过程，直到生成一串有效的数字。

记得我说过矿工是有报酬的，这就是矿工的动机。

中本聪规定，每张账本纸的交易列表中的第一笔交易是“系统支付50个比特币给这一组”。 换句话说，如果你生成了一个有意义的账本，并且被所有挖矿团队接受，那么就意味着这笔交易也被接受了，你的挖矿团队获得了50个比特币。

所以这些矿工才会拼命的做这件看似毫无意义的事情。

比如下面是一个挖矿过程。 该小组的公共比特币账户是“UVWXYZ”。

当幸运数字达到“533”时，系统生成有效账簿。

4.确认账本

当一个挖矿组有幸生成一个有意义的账本时，为了获得奖励，它必须立即要求其他组确认他们的工作。

前面说了，目前村里有7个矿工组，所以这个组要复印6份有效的账本，发给另外6个组确认。

中本聪规定，当一个团体收到其他团体发送的账本纸时，必须立即停止手头的挖矿工作，以确认账本。

需要确认三项信息：

1.账号有效

只要将发送的账簿纸放入发码器进行验证，验证通过即为号码有效。

2、账簿上一页有效

需要将账簿页码中的“账簿上一页页码”与本组当前保存的有效账簿末页页码进行比对。

如果相同，则确认； 如果不同，则需要顺着已有的账本往前比较，直到找到这个编号的那一页。

如果找不到与指定的“最后一本书的论文编号”对应的页面，则该团队将丢弃该页面。 还没有确定。

3.交易清单有效

就是确认每笔交易的当前付款人有足够的余额来支付这笔钱。

交易信息包括钱是怎么来的，还包括记录来源交易的账单号。

比如HIJKLMN要给ABCDEFG 10个比特币，说明这10个比特币来自OPQRST之前支付给HIJKLMN的一笔交易。 确认时，首先确认之前的交易是否存在，同时确认HIJKLMN在此之前没有将这10个比特币支付给他人。

这些都确认之后，交易的有效性就确定下来了。

如果上述验证全部完成并通过，本集团将认可上述账本的有效性，然后将本账本纳入本集团主账本，放弃当前正在进行的工作，后续挖矿工作将根据本书更新的总账进行。