比特币算法原理 比特币原理图详解

一、比特币如何算出来的

从比特币的本质说起，比特币的本质其实就是一堆复杂算法所生成的特解。特解是指方程组所能得到有限个解中的一组。而每一个特解都能解开方程并且是唯一的。

以钞票来比喻的话，比特币就是钞票的冠字号码，知道了某张钞票上的冠字号码，就拥有了这张钞票。而挖矿的过程就是通过庞大的计算量不断的去寻求这个方程组的特解，这个方程组被设计成了只有 2100万个特解，所以比特币的上限就是 2100万个。

要挖掘比特币可以下载专用的比特币运算工具，然后注册各种合作网站，把注册来的用户名和密码填入计算程序中，再点击运算就正式开始。完成Bitcoin客户端安装后，可以直接获得一个Bitcoin地址，当别人付钱的时候，只需要自己把地址贴给别人，就能通过同样的客户端进行付款。

在安装好比特币客户端后，它将会分配一个私钥和一个公钥。需要备份你包含私钥的钱包数据，才能保证财产不丢失。如果不幸完全格式化硬盘，个人的比特币将会完全丢失。

钱包

比特币钱包使用户可以检查、存储、花费其持有的比特币，其形式多种多样，功能可繁可简，它可以是遵守比特币协议运行的各种工具，如电脑客户端、手机客户端、网站服务、专用设备；

也可以只是存储著比特币私密密钥的介质，如一张纸、一段暗号、一个快闪U盘、一个文本文档，因为只要掌握比特币的私密密钥，就可以处置其对应地址中包含的比特币。比特币无法存入一般的银行账户，交易只能在比特币网络上进行，使用前需下载客户端或接入线上网络。

二、(四)比特币加密原理

这篇文章将会讲解比特币的加密原理。比特币之所以这么安全，就是因为它的加密机制。

哈希又称为散列，简单的说就是一种将任意长度的消息压缩到某一固定长度的消息摘要的函数。

那么怎么保证原文没用被第三方篡改呢？答案就是数字签名。

这个类似于现实中的签名，就是在信息后面加上另一段内容，作为发送者的证明并证明信息没有被篡改。

如上图所示，

分析：假设C截取信息，他想篡改内容。首先签名无法篡改，因为他没有发送方的私钥，如果用自己的私钥进行签名，那么接收方用发送方的公钥解密时是解不开的。所以他只能篡改密文。但接收方解出密文并进行哈希运算后得到的摘要必然和原来的摘要不同，而用发送方的公钥解密出签名得到的摘要肯定不会被篡改，所以两次摘要就会出现不一致，就能确认内容被篡改了。

非对称加密和数字签名这一块稍微有点绕，不过你看懂了之后一定会说一句：中本聪666！！！

To be continued...

三、简述比特币的运行原理。

比特币是一种网络虚拟货币，数量很有限，类似于我们以前玩的Q币。可以兑换成大多数国家的货币，你也可以用比特币购买一些虚拟物品，比如网络游戏当中的装备等。只要软件接受支付，你也可以使用比特币购买现实生活中的物品。

从技术上讲，比特币（BitCoin）是一种P2P形式的数字货币。点对点的传输意味着一个去中心化的支付系统。与其他货币不同，比特币不依靠特定货币机构发行，它是依据特定算法，通过大量的计算产生。

四、比特币和区块链是啥原理挖矿是咋回事(3)

接着上期《比特币和区块链是啥原理？挖矿是咋回事？（2）》

开始逼逼之前先和大家分享一个昨天看到的有意思的东西。

（沈阳一小区大门上，66把锁头接连挂起，被誉为“最便宜的门禁系统”。

原来该小区之前总有外来车辆进出，业主们便自发做了这个“门禁系统”。每把锁都有标号，小区车主只需要拿钥匙打开对应锁头，就能打开大门。居民表示，这种方式省钱省力，特别好用。）

这相当于区块链的技术实体化：

具体特点：去中心化（不需要统一管理）；可追溯性（谁没锁找谁）；不可篡改性（一人一锁一钥匙），这是我对区块链了解得最透彻的一次。

“闲话少说书归正传”之前我们说过有一个难度设置N位，这个N位怎么确定，显而易见，前面的这个0，它个数越多这个问题就越难。

为什么数多就难？咱们想象说在这个问题中你不可能反算，只能一个一个随机试，每一位上出现0的概率和出现1的概率都是50%，所以第一个0的话，概率是多少？概率是1/2，第二位是0的话，概率是多少？概率也是1/2，第三位是0，概率也是1/2，一直到最后一位是0，概率也是1/2，这样乘起来结果得(1/2)的n次方。

显而易见，这个n越大这个难度就越高，n越小难度就越小。

那中本聪当时在设计的时候就是保证每十分钟他需要出一个块然后打包几千条信息，那怎么去保证？也就是调整这个n的难度？

我们举个例子比如说世界上有一万台矿机，这一万台矿机每一台计算机能力是14个T每秒，也就是每分钟可以计算14T次哈希运算，那14T是多少呢？

首先1T是10的12次方，所以这个数是（1.4*10）的13次方次每秒，这是每一个矿机一秒钟算的，再乘10的4次方，这表示有1万台矿机，然后你还得乘以10分钟大概是600秒，这个数字大概是（8*10）的19次方，也就是说十分钟大家可以进行这么多次运算。

那我们再想一下你如果概率是(1/2)的n次方，你想出这个块的话，你需要计算的次数就是2的n次方，你概率是1/64的话，你出的这个块平均你要算64次。

同样道理你算了这么多次，那么它大概是相当于2的多少次幂，我们可以通过计算发现如果这个n等于66的话，这个时候你的出现概率，能够算出概率是(1/2)的66次方，然后你平均需要算的次数就是266，大概也就是（8*10）的19次方，所以在这种情况下矿机就会把难度设置成n等于66，所以第一个能购算出来前66位全是0的人，就成功打包这个块，也就成功挖到矿。

你没有办法让自己运气变得更好，你能够做的就是买更多的矿机，然后拼命地去挖矿，这样你就有可能会得到这个比特币。

大概就是这样一个原理。

五、比特币挖矿是什么意思

挖矿是增加比特币货币供应的一个过程，同时还保护着比特币系统的安全，防止欺诈交易，矿工们通过为比特币网络提供算力来换取获得比特币奖励的机会。

比特币系统由用户（用户通过密钥控制钱包）、交易（交易都会被广播到整个比特币网络）和矿工（通过竞争计算生成在每个节点达成共识的区块链，区块链是一个分布式的公共权威账簿，包含了比特币网络发生的所有的交易）组成。

挖矿是增加比特币货币供应的一个过程。挖矿同时还保护着比特币系统的安全，防止欺诈交易，避免“双重支付”，“双重支付”是指多次花费同一笔比特币。矿工们通过为比特币网络提供算法来换取获得比特币奖励的机会。矿工们验证每笔新的交易并把它们记录在总帐簿上。每10分钟就会有一个新的区块被“挖掘”出来，每个区块里包含着从上一个区块产生到目前这段时间内发生的所有交易，这些交易被依次添加到区块链中。我们把包含在区块内且被添加到区块链上的交易称为“确认”交易，交易经过“确认”之后，新的拥有者才能够花费他在交易中得到的比特币。

矿工们在挖矿过程中会得到两种类型的奖励：创建新区块的新币奖励，以及区块中所含交易的交易费。为了得到这些奖励，矿工们争相完成一种基于加密哈希算法的数学难题，也就是利用比特币挖矿机进行哈希算法的计算，这需要强大的计算能力，计算过程多少，计算结果好坏作为矿工的计算工作量的证明，被称为“工作量证明”。该算法的竞争机制以及获胜者有权在区块链上进行交易记录的机制，这二者保障了比特币的安全。

矿工们同时也会获取交易费。每笔交易都可能包含一笔交易费，交易费是每笔交易记录的输入和输出的差额。在挖矿过程中成功“挖出”新区块的矿工可以得到该区块中包含的所有交易“小费”。随着挖矿奖励的递减，以及每个区块中包含的交易数量增加，交易费在矿工收益中所占的比重将会逐渐增加。在2140年之后，所有的矿工收益都将由交易费构成。

挖矿是一种将结算去中心化的过程，每个结算对处理的交易进行验证和结算。挖矿保护了比特币系统的安全，并且实现了在没有中心机构的情况下，也能使整个比特币网络达成共识。挖矿这个发明使比特币变得很特别，这种去中心化的安全机制是点对点的电子货币的基础。铸造新币的奖励和交易费是一种激励机制，它可以调节矿工行为和网络安全，同时又完成了比特币的货币发行。