比特币的研究人员 比特币的发明人

一、世界各国央行行长如何看待比特币

据外媒报道，随着比特币的知名度不断扩大，世界各国央行行长也纷纷对这种数字货币发表了自己的看法。

美国联邦储备银行

在去年12月，在美国联邦储备银行举行的货币政策会议上，联邦储备委员会主席珍妮特-耶伦（Janet Yellen）被问到她对于比特币有何看法。

耶伦称，这种数字货币是“高度投机的资产”，“无法成为法定货币”。她还补充称，它在“支付系统中扮演的角色微不足道”，而且它“不是稳定的价值储存手段”。

“联邦储备银行不会针对比特币制定任何政策，相反我们只会确保我们监管的银行机构密切关注数字货币，恰当管理它们与该市场上的交易者之间的互动关系。而且，我们会监督这些银行机构是否履行了它们打击洗钱活动、确保银行安全的责任。”耶伦说。

在去年11月底，即将在今年2月接替耶伦担任联邦储备委员会主席的杰罗米-鲍威尔（Jerome Powell）也对加密货币发表了自己的看法。他说，加密货币“现在并不重要”，因为“它们的规模还不够大。”

鲍威尔称，数字货币带给金融市场的金融风险是微乎其微的。“它们的规模还不够大，现在并不重要。”他说。

欧洲中央银行

在去年10月，欧洲中央银行总裁马里奥-德拉吉（Mario Draghi）称，加密货币现在还不够“成熟”，还不足以让中央银行来进行规范管理。

“对于任何新事物，人们总是充满了期待，同时也感到很不确定。现在，就比特币和其他加密货币而言，我们认为，它们还没有成熟到需要我们考虑进行规范管理的程度。”他说。

德拉吉指出，像比特币这样的工具有利有弊，我们需要仔细权衡考量。

“大金融危机的一个教训就是金融创新。就比特币而言，它是金融和技术创新，我们在关注它的同时应该密切留意它的潜在风险。”他说。

加拿大银行

在去年12月，加拿大银行行长史蒂芬-波洛兹（Stephen Poloz）也花了一些时间探讨加密货币。他声称购买数字货币是赌博，而不是投资。

“它们的真正价值是什么，也许没有人说得清。人们顶多可以这样说：购买数字货币就是购买风险。这使得它更接近于赌博，而不是投资。”波洛兹说，“对于想购买加密货币的人，我想说的是，你应该阅读附属细则，确保你知道你在投资什么。”

波洛兹认为，数字货币的需求在未来将会出现增长。他还补充称，加拿大中央银行正在研究是否发行自己的数字货币。

“银行工作人员正在研究在何种条件下中央银行才比较适合发行自己的数字货币，用于零售交易。”他说。

澳大利亚储备银行

在去年12月，澳大利亚储备银行行长菲利普-洛威（Philip Lowe）在一次演讲中谈到了比特币。他指出，这种数字货币不会应用到日常支付活动中，它也不可能这么快被接受。

洛威称，其原因是比特币的价格极其不稳定，可同时处理的支付笔数有限，交易和电费成本太高以及管理起来太难。

而且，当比特币只被当做支付工具的时候，它“更可能吸引那些希望在黑色或非法经济活动中进行交易的人。”

日本银行

在2017年底，日本银行行长黑田东彦（Haruhiko Kuroda）称，比特币的价格波动“极不正常”。

当被问及比特币是否会出现泡沫时，他回答说，“我可能没有资格来评价它，但是如果你观察一下它的走势，你就会发现它的价格波动极不正常。如果你要问比特币是否与货币具有相同的功能，即作为支付或结算工具，那么我的回答是否定的。”

投资需谨慎，需要矿机的私信我！

二、比特币机制研究

现今世界的电子支付系统已经十分发达，我们平时的各种消费基本上在支付宝和微信上都可以轻松解决。但是无论是支付宝、微信，其实本质上都依赖于一个中心化的金融系统，即使在大多数情况这个系统运行得很好，但是由于信任模型的存在，还是会存在着仲裁纠纷，有仲裁纠纷就意味着不存在不可撤销的交易，这样对于不可撤销的服务来说，一定比例的欺诈是不可避免的。在比特币出来之前，不存在一个不引入中心化的可信任方就能解决在通信通道上支付的方案。

比特币的强大之处就在于：它是一个基于密码学原理而不是依赖于中心化机构的电子支付系统，它能够允许任何有交易意愿的双方能直接交易而不需要一个可信任的第三方。交易在数学计算上的不可撤销将保护提供不可撤销服务的商家不被欺诈，而用来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付给B 1比特币，B付给C 2比特币，C付给A 3比特币。

如下图所示：

为了刺激比特币系统中的用户进行记账，记账是有奖励的。奖励来源主要有两方面：

比特币中每一笔交易都会有手续费，手续费会给记账者

记账会有打包区块的奖励，中本聪在08年设计的方案是：每10分钟打一个包，每打一个包奖励50个比特币，每4年单次打包的奖励数减半，即4年后每打一个包奖励25个比特币，再过四年后就奖励12.5个比特币...这样我们其实可以算出比特币的总量：

要说明打包的记录以谁为准的问题，我们需要引入一个知名的拜占庭将军问题（Byzantine failures）。拜占庭将军问题是由莱斯利·兰伯特提出的点对点通信中的基本问题。含义是在存在消息丢失的不可靠信道上试图通过消息传递的方式达到一致性是不可能的。

假设有9个互相远离的将军包围了拜占庭帝国，除非有5个及以上的将军一起攻打，拜占庭帝国才能被打下来。而这9个将军之间是互不信任的，他们并不知道这其中是否有叛徒，那么如何通过远距离协商来让他们赢取战斗呢？

口头协议有3个默认规则：

1.每个信息都能够被准确接收

2.接收者知道是谁发送给他的

3.谁没有发送消息大家都知道

4.接受者不知道转发信息的转发者是谁

将军们遵循口头规则的话，那就是下面的场景：将军1对其他8个将军发送了信息，然后将军2~9将消息进行转达（广播），每个将军都是消息的接受者和转发者，这样一轮下来，总共就会有9×8=72次发送。这样将军就可以根据自己手中的信息，选择多数人的投票结果行动即可，这个时候即便有间谍，因为少数服从多数的原则，只要大部分将军同意攻打拜占庭，自己就去行动。

这个方案有很多缺点：

1.首先是发送量大，9个将军之间要发送72次，随着节点数的增加，工作量呈现几何增长。

2.再者是无法找出谁是叛徒，因为是口头协议，接受者不知道转发信息的转发者是谁，每个将军手里的数据仅仅只是一个数量的对比：

这里我们假设有3个叛徒，在一种最极端的情况下即叛徒转发信息时总是篡改为“不进攻”，那么我们最坏的结果就如上图所示。将军1根据手里的信息可以推出要进攻的结论，却无法获知将军里面谁是叛徒。

这样我们就有了方案二：书面协议。

书面协议即将军在接受到信息后可以进行签字，并且大家都能够识别出这个签字是否是本人，换种说法就是如果有人篡改签字大家可以知道。书面协议相对比口头协议就是增加了一个认证机制，所有的消息都有记录。一旦发现有人所给出的信息不一致，就是追查间谍。

有了书面协议，那么将军1手里的信息就是这样的：

可以很明显得看出，在最坏的一种情况——叛徒总是转发“不进攻”的消息之下，将军7、8、9是团队里的叛徒。

这个方案解决了口头协议里历史信息不可追溯的问题，但是在发送量方面并没有做到任何改进。

在我们的示例中，比特币系统里的每个用户发起了一笔交易，都会通过自己的私钥进行签名，用数学公式表示就是：

所以之前的区块就变成了这样：

这样每一笔交易都由交易发起者通过私钥进行数字签名，由于私钥是不公开的，所以交易信息也就无法被伪造了。

如书面协议末尾所说的那样，书面协议未能解决信息交流过多的问题。当比特币系统中存在上千万节点的时候，如果要互相广播验证，请求响应的次数那将是一个非常庞大的数字，显然势必会造成网络拥堵、节点处理变慢。为了解决这个问题，中本聪干脆让整个10分钟出一个区块，这个区块由谁来打包发出呢？这里就采用了工作量证明机制(PoW)。工作量证明，说白了就是解一个数学题，谁先解出来数学题，谁就能有打包区块的权力。换在拜占庭将军的例子中就是，谁先做出数学题，谁就成为将军们里面的总司令，其他将军听从他发号的命令。

首先，矿工会将区块头所占用的128字节的字符串进行两次sha256求值，即：

这样求得一个值Hash，将其与目标值相比对，如果符合条件，则视为工作量证明成功。

工作量证明成功的条件写在了区块链头部的难度数字段，它要求了最后进行两次sha256运算的Hash值必须小于定下的目标值；如果不是的话，那就改变区块头的随机数（nonce），通过一次次地重复计算检验，直到符合条件为止。

此外，比特币有自己的一套难度控制系统，使得比特币系统要在全网不同的算力条件下，都保持10分钟生成一个区块的速率。这也就意味着：难度值必须根据全网算力的变化进行调整。难度调整的策略是由最新2016个区块的花费时长与期望时长（期望时长为20160分钟即两周，是按每10分钟一个区块的产生速率计算出的总时长）比较得出的，根据实际时长与期望时长的比值，进行相应调整（或变难或变易）。也就是说，如果区块产生的速率比10分钟快则增加难度，比10分钟慢则降低难度。

PoW其实在比特币中是做了以下的三件事情。

这样可以防止一台高性能机器同时跑上万个节点，因为每完成一个工作都要有足够的算力。

有经济奖励就会加速整个系统的去中心化，也鼓励大家不要去作恶，要积极地按照协议本来的执行方式去执行。(所以说，无币区块链其实是不可行的，无币区块链一定导致中心化。)

也就是说，每个节点都不能以自身硬件条件去控制出快速度。现在的比特币上平均10分钟出一个块，性能再好的机器也无法打破这个规则，这就能够保证区块链是可以收敛到共同的主链上的，也就是我们所说的共识。

综上，共识只是PoW三个作用中的一点，事实上PoW设计的作用有点至少有这么三种。

默克尔树的概念其实很简单，如图所示

这样，我们区块的结构就大致完整了，这里分成了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世到现在的每一区块，即每一笔交易都被保存在节点上，现在已经有几百个GB了。

每当比特币系统中有一笔新的交易生成，就会将新交易广播到所有的节点。每个节点都把新交易收集起来，并生成对应的默克尔根，拼接完区块头后，就开始调整区块头里的随机数值，然后就开始算数学题

将算出的result和网络中的目标值进行比对，如果是结果是小于的话，就全网广播答案。其他矿工收到了这个信息后，就会立马放下手里的运算，开始下一个区块的计算。

举个例子，当前A节点在挖38936个区块，A挖矿节点一旦完成计算，立刻将这个区块发给它的所有相邻节点。这些节点在接收并验证这个新区块后，也会继续传播此区块。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(前一个区块为38935)加到自身节点的区块链副本中。当挖矿节点收到并验证了这个新区块后，它们会放弃之前对构建这个相同高度区块的计算，并立即开始计算区块链中下一个区块的工作。

整个流程就像下一张图所展示的这样：

简单来说，双花问题是一笔钱重复花了两次。具体来讲，双花问题可分为两种情况：

1.同一笔钱被多次使用；

2.一笔钱只被使用过一次，但是通过黑客攻击或造假等方式，将这笔钱复制了一份，再次使用。

在我们生活的数字系统中，由于数据的可复制性，使得系统可能存在同一笔数字资产因不当操作被重复使用的情况，为了解决双花问题，日常生活中是依赖于第三方的信任机构的。这类机构对数据进行中心化管理，并通过实时修改账户余额的方法来防止双重支付的出现。而作为去中心化的点对点价值传输系统，比特币通过UTXO、时间戳等技术的整合来解决双花问题。

UTXO的英文全称是 unspent transaction outputs，意为未使用的交易输出。UTXO是一种有别于传统记账方式的新的记账模型。

银行里传统的记账方式是基于账户的，主要是记录某个用户的账户余额。而UTXO的交易方式，是基于交易本身的，甚至没有账户的概念。在UTXO的记账机制里，除了货币发行外，所有的资金来源都必须来自于前面某一个或几个交易。任何一笔的交易总量必须等于交易输出总量。UTXO的记账机制使得比特币网络中的每一笔转账，都能够追溯到它前面一笔交易。

比特币的挖矿节点获得新区块的挖矿奖励，比如 12.5个比特币，这时，它的钱包地址得到的就是一个 UTXO，即这个新区块的币基交易（也称创币交易）的输出。币基交易是一个特殊的交易，它没有输入，只有输出。

当甲要把一笔比特币转给乙时，这个过程是把甲的钱包地址中之前的一个 UTXO，用私钥进行签名，发送到乙的地址。这个过程是一个新的交易，而乙得到的是一个新的 UTXO。

这就是为什么有人说在这个世界上根本没有比特币，只有 UTXO，你的地址中的比特币是指没花掉的交易输出。

以Alice向Bob进行转账的过程举例的话：

UTXO与我们熟悉的账户概念的差别很大。我们日常接触最多的是账户，比如，我在银行开设一个账户，账户里的余额就是我的钱。

但在比特币网络中没有账户的概念，你可以有多个钱包地址，每个钱包地址中都有着多个 UTXO，你的钱是所有这些地址中的 UTXO加起来的总和。

中本聪发明比特币的目标是创建一个点对点的电子现金，UTXO的设计正可以看成是借鉴了现金的思路：我们可能在这个口袋里装点现金，在那个柜子角落里放点现金，在这种情况下不存在一个账户，你放在各处的现金加起来就是你所有的钱。

采用 UTXO设计还有一个技术上的理由，这种特别的数据结构可以让双重花费更容易验证。对比一下：

三、比特币“挖矿”到底有多耗电

2021年末，牡丹江一犯罪团伙想通过虚拟货币挖矿赚钱，便租下几个小区车库，购置了60余台“挖矿”设备，但是开挖后才发现“挖矿”设备耗电量大太，于是就动就了歪脑筋，购买了变压器、高压电缆等设备，通过搭接小区进线方式窃取国家电能想节省耗电成本。但是没用上三个月就被顺藤摸瓜的我公安民警抓了个正着。没收了所有的挖矿设备和非法所得，还将面临一大笔的罚金和刑事责任。

看了这个新闻我的第一感觉是特别的想笑，这个例子真是很好的诠释了什么叫“无知者无畏”，这群家伙真的是穷疯了吗，什么项目启动也不先做个市场调查，核算成本。最可乐的就是想偷小区的电用来给挖矿机供电，知道这矿机又多费电么？就这电老虎怎么可能不被人发现呢！

先说组数字，截至2021年5月10日，全球比特币挖矿的年耗电量大约是149.37太瓦时（1太瓦时为10亿度电），这一数字已经超过马来西亚、乌克兰、瑞典的国家耗电量，十分接近耗电排名第25名的越南。如果你的对这个数字还不太敏感，我们接下来算这么一笔细账。

我们按最基本的一台矿机一小时耗电量大概为2度，因为矿机是全年无休一天24小时不停的运行。我们来计算下，2*24*30=1440，也就是一台矿机正常情况下一月消耗1440度电！而我们正常家庭用电一个月也就在200-300度之间，一台矿机一月的用电量相当于普通家庭近半年的用电量了。这只是一台普通小型矿机的用电量，如果我们有多台矿机堆叠起来建成一个矿场的时候呢？

通常矿场是由多台矿机密集排布而成，少的几十台，多达几万台。这就导致矿机在运行时会释放出大量的热量，这就需要给矿场添加大量的散热和通风设备，一台三项大型风扇功率在1000瓦-2000瓦左右，另外在矿场里还需要用到一些网络设备和监控设备，这些用电量都要算进去那就是非常惊人的数字了。

据新闻报道西部某省一家从事“数据业务”的企业，2020年全年纳税仅25万元，但月均耗电量却高达2500万度!今年前4个月，纳税仅9万元，但月均耗电量高达4500万度，折算能耗约为1.5万吨标煤。经调查发现，这台企业实则就是一家“矿场”。这么大的电力损耗，但是实际真的为社会贡献却是微乎其微。另外你可能还不知道，全世界最主要的矿场有60%是在中国，因此很多专家人都说，这根本就不是什么挖矿生意，就是给我们的子孙们“挖坑”呀！

好在国家已经及时的发现这个情况，并在去年5月国务院金融稳定发展委员会会议明确提出，打击比特币挖矿和交易行为。由此国内大的矿场纷纷转向了海外，剩下小也由地上转入了地下。相信在国家重拳整治下这些破坏生态，浪费电能的挖矿行业将无所遁形。