摘要：也就是說(shuō)，比特幣是一個(gè)完全出于社區(qū)共識(shí)的貨幣。所謂全稱(chēng)為，它是比特幣交易的基本單位。根據(jù)比特幣的協(xié)議，一個(gè)區(qū)塊的大小是而一筆交易大概是，因此一個(gè)區(qū)塊大概可以包含筆交易。

比特幣誕生于 2008 年，一個(gè)網(wǎng)名為中本聰的人，提出了一個(gè)設(shè)想：

創(chuàng)造一種不受政府或任何組織控制的貨幣

比特幣的本質(zhì)就是一串?dāng)?shù)字，沒(méi)有任何資產(chǎn)支持（現(xiàn)行貨幣背后都是國(guó)家或銀行提供資產(chǎn)支持）。也就是說(shuō)，比特幣是一個(gè)完全出于社區(qū)共識(shí)的貨幣。

wikipedia 上對(duì)貨幣的定義為：

貨幣，稱(chēng)錢(qián)財(cái)，是人們?yōu)樘岣呓灰仔б妫瑢?duì)一種媒介達(dá)成的共識(shí)。

我們現(xiàn)在正在使用的紙幣，其實(shí)可以看成是共識(shí)的實(shí)體代表。如果沒(méi)有紙幣，貨幣仍然是成立的，比如銀行賬戶里的錢(qián)。

基于這個(gè)定義，任何一個(gè)事物，不管是實(shí)體的還是虛擬的，只要在大家的共識(shí)中，它是有價(jià)值的，那么就可以當(dāng)做貨幣來(lái)使用，比特幣正是這樣一種事物。

而且相較于銀行賬戶里的貨幣，比特幣的數(shù)據(jù)全部存放在區(qū)塊鏈上，更不容易被破壞。

貨幣的運(yùn)行主要是通過(guò)交易，也就是貨幣從 A 到 B 這樣一個(gè)過(guò)程。比特幣也不例外，不過(guò)比特幣的交易并不是手遞手的傳遞，而是通過(guò)從 A 的比特幣地址到 B 的比特幣地址來(lái)完成的。

對(duì)于比特幣來(lái)說(shuō)，并不存在人這個(gè)概念，比特幣都是從地址到地址的。另外，我們上面說(shuō)過(guò)，比特幣的所有數(shù)據(jù)都是存在區(qū)塊鏈上的，所有數(shù)據(jù)都是公開(kāi)的，所以想要查到某個(gè)地址有多少比特幣，是非常容易的。

看起來(lái)好像是所有的信息都被暴露了，但是有一點(diǎn)非常關(guān)鍵的是，沒(méi)有人知道地址背后的人到底是誰(shuí)，這為比特幣提供了非常好的匿名性。

上面一直在強(qiáng)調(diào)地址這個(gè)東西，比特幣地址的基礎(chǔ)是非對(duì)稱(chēng)加密算法。

那么什么又是非對(duì)稱(chēng)加密算法呢？

舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，在諜戰(zhàn)劇中，我們常看到有特工截獲敵人的電報(bào)信號(hào)，但是出于安全性考慮，這些電報(bào)的內(nèi)容其實(shí)都是加密過(guò)的。通常情況下是有個(gè)密碼本，發(fā)送方和接收方各執(zhí)一份，這就叫做對(duì)稱(chēng)加密。

內(nèi)容先加密再發(fā)送，接收方收到消息后，先解密再閱讀。

但是這樣的方式有個(gè)嚴(yán)重的缺點(diǎn)，就是加密規(guī)則（密碼本）一旦泄露或者被破譯，那么發(fā)送的內(nèi)容就跟不加密沒(méi)有區(qū)別了。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，1970年，有兩個(gè)美國(guó)科學(xué)家提出了一種被稱(chēng)作Diffie–Hellman key exchange的算法。

使加密和解密可以使用不同的規(guī)則，從而也就避免了密碼本失竊之后導(dǎo)致的安全問(wèn)題，這種加密方式，就被稱(chēng)為非對(duì)稱(chēng)加密。

在非對(duì)稱(chēng)加密中，基本就是執(zhí)行了這樣幾個(gè)步驟：

A 生成了兩把密鑰（公鑰/私鑰），A 把公鑰發(fā)送給 B

B 獲得了 A 的公鑰，同時(shí)用公鑰對(duì)信息進(jìn)行加密，并把加密后的信息發(fā)送給 A

A 收到了加密后的信息，然后用私鑰解密，獲得真正的內(nèi)容

在這個(gè)過(guò)程中，如果 A 的私鑰不被泄露的話，那么用 A 的公鑰加密的信息，只有 A 才能夠解開(kāi)，從而保證了安全性。

說(shuō)了半天加密，那么加密是為了什么呢？答案就是為了錢(qián)包/地址。

比特幣錢(qián)包其實(shí)就是一個(gè)存儲(chǔ)公鑰/私鑰的地方。

通常，會(huì)生成一個(gè) 256 位的私鑰；和一個(gè) 512 位的公鑰（與其他加密系統(tǒng)不同的是，比特幣錢(qián)包中的公鑰，直到第一次交易時(shí)，才會(huì)被公開(kāi)）。

因?yàn)?512 位的公鑰實(shí)在是太長(zhǎng)了，所以會(huì)再生成一個(gè)比特幣錢(qián)包的地址，用來(lái)做交易。首先會(huì)通過(guò) SHA-256和 RIPEMD 算法將公鑰變成一個(gè) 160 位的 hash 值，這個(gè) hash 值也被稱(chēng)為指紋；但是 160 位還是太長(zhǎng)，接下來(lái)會(huì)通過(guò)一個(gè) Base58Check 的方法，將這個(gè) 160 位的 hash 編碼成一個(gè)長(zhǎng)度為 26 ~ 35 的 base58 字符串，這個(gè)字符串就是比特幣錢(qián)包的地址。

接著，會(huì)根據(jù)私鑰，再通過(guò) Base58Check方法，生成一個(gè)較短的 base58 格式的字符串，這個(gè)字符串被稱(chēng)作 Wallet Interchange Format(WIF)。

到最后，我們一共得到了三種不同的 key，分別是

兩個(gè)密鑰

256 位的私鑰

512 位的公鑰

一個(gè) 160 位的公鑰的 hash

較短的 base58 格式的兩個(gè)字符串

錢(qián)包地址

錢(qián)包交換格式(WIF)

流程和關(guān)系可以看下面這個(gè)圖，會(huì)更清晰一些：

比特幣的交易流程整體看起來(lái)非常簡(jiǎn)單，一共分為以下幾個(gè)步驟

A 向 B 發(fā)起轉(zhuǎn)賬

根據(jù)比特幣協(xié)議, 驗(yàn)證這筆交易是否可行

如果可行, 由礦工將交易信息打包, 寫(xiě)到區(qū)塊鏈上

寫(xiě)入成功, 即代表交易成功

但是跟通常情況下，銀行賬號(hào)間的轉(zhuǎn)賬交易不同，比特幣的交易本身不存在賬戶這樣一個(gè)概念，A 向 B 轉(zhuǎn)賬，比特幣并不真正落入 B 的某個(gè)賬戶中，而只是標(biāo)記了 B 擁有將這部分比特幣轉(zhuǎn)出的權(quán)利。

下面這個(gè)圖記錄了 3 個(gè)比特幣交易的數(shù)據(jù)：

可以看到的 Transaction A 和 Transaction B 分別轉(zhuǎn)了 0.005btc 和 0.003btc 到了 Transaction C, 之后 Transaction C 又分別轉(zhuǎn)出了 0.003btc 和 0.004btc。剩下的 0.001 btc，就作為礦工的費(fèi)用，歸礦工所有了。

在比特幣交易的過(guò)程中，因?yàn)橛涗浀氖墙灰妆旧恚杂幸粋€(gè)原則就是每筆交易的 input 總和 一定要等于 output總和。

假設(shè)一筆交易收到了 100btc，但是真正想轉(zhuǎn)出去的只有 1btc，但是根據(jù)上面的原則，這筆交易的 output 總和一定要是 100btc，解決辦法就是將剩下的 99btc 再做一個(gè) output 轉(zhuǎn)回到自己的錢(qián)包地址。

我們隨便找個(gè)比特幣交易記錄看下

輸入和輸入是一致的。

交易過(guò)程中，會(huì)存在找零的問(wèn)題，比如上面我們講到：

假設(shè)一筆交易收到了 100btc，但是真正想轉(zhuǎn)出去的只有 1btc，但是根據(jù)上面的原則，這筆交易的 output 總和一定要是 100btc，解決辦法就是將剩下的 99btc 再做一個(gè) output 轉(zhuǎn)回到自己的錢(qián)包地址。

這個(gè)動(dòng)作就稱(chēng)為找零。

在真實(shí)的比特幣世界中，通常情況下，找零是會(huì)返回到一個(gè)新的地址上，而不是原地址。這么做的主要原因有兩個(gè)：

首先，如果一筆交易存在找零，那么在查看交易記錄時(shí)，并不會(huì)標(biāo)記出哪個(gè)是目標(biāo)地址，哪個(gè)是找零地址，所以也就是說(shuō)難以猜到交易的真正對(duì)象。

其次，因?yàn)樵诮灰走^(guò)程中，轉(zhuǎn)出方公布了自己的公鑰，雖然以現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)的算力很難通過(guò)公鑰反推出私鑰，但是并不代表未來(lái)也不能反推。所以每次找零都返回到一個(gè)新的地址，相當(dāng)于把剩下的資產(chǎn)做了轉(zhuǎn)移，從而隱藏了公鑰。

所謂 UTXO 全稱(chēng)為 Unspent Transaction Output，它是比特幣交易的基本單位。

UTXO 是不能再分割、被所有者鎖住的或記錄與區(qū)塊鏈中的并被整個(gè)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別成或單位的一定量的比特幣。(原文見(jiàn)這里)

比較通俗的講，一次交易中的 output，其實(shí)就是一個(gè) UTXO，假設(shè)我手里有一張 10 塊錢(qián)，一張 5 塊錢(qián)，但是我想買(mǎi)一個(gè) 12 塊錢(qián)的東西；那么我一次性要 output 兩個(gè)人民幣，分別是 10 塊和 5 塊，然后又找回給我 3 塊錢(qián)，那么這個(gè) 3 塊錢(qián)，也是 UTXO。

因?yàn)槭峭耆ブ行那夷涿慕灰祝栽诮灰椎倪^(guò)程中，會(huì)需要一些驗(yàn)證，來(lái)證明該交易是否是符合規(guī)則的。

每一次的交易，都會(huì)要求轉(zhuǎn)出方提供以下信息，以驗(yàn)證當(dāng)前的交易是否合法：

上一筆交易的 hash

轉(zhuǎn)出方的公鑰

轉(zhuǎn)出方私鑰生成的數(shù)字簽名

為了驗(yàn)證交易是否可以正常進(jìn)行，需要以下三個(gè)步驟

找到上一筆交易，以確認(rèn)支付方確實(shí)有能力支付本次交易

算出支付方公鑰的指紋，確保與支付方地址一致

使用公鑰解開(kāi)數(shù)字簽名，以驗(yàn)證私鑰屬實(shí)

具體的步驟，可以參加這個(gè)圖：

經(jīng)過(guò)驗(yàn)證之后，當(dāng)前的交易將會(huì)被礦工打包，并寫(xiě)到區(qū)塊鏈中。具體的寫(xiě)入過(guò)程可以參考這篇文章中的介紹。根據(jù)比特幣的協(xié)議，一個(gè)區(qū)塊的大小是 1MB, 而一筆交易大概是 500b，因此一個(gè)區(qū)塊大概可以包含 2000 筆交易。礦工負(fù)責(zé)將這些交易打包，算出 hash，再寫(xiě)入到鏈上。

因?yàn)榇虬鼘?xiě)入到區(qū)塊鏈上，是一個(gè)會(huì)消耗大量計(jì)算的過(guò)程，所以礦工的工作并不是義務(wù)勞動(dòng)。根據(jù)比特幣的協(xié)議規(guī)定，成功添加新區(qū)塊的礦工將獲得獎(jiǎng)勵(lì)，一開(kāi)始是 50btc，然后每 4 年減半；另一方面，因?yàn)楸忍貛抛疃嘀恢С值叫?shù)點(diǎn)后面 8 位，所以可以得出到了 2140 年，礦工將得不到任何獎(jiǎng)勵(lì)。到時(shí)候，礦工所能獲得到的收益就只能是交易手續(xù)費(fèi)了。

所謂的交易手續(xù)費(fèi)，是由交易方付給礦工的，具體的金額隨意。但是礦工會(huì)優(yōu)先選擇手續(xù)費(fèi)較高的交易進(jìn)行打包，以預(yù)期獲得更高的收益。所以也就是付給礦工的手續(xù)費(fèi)越高，那么交易也就會(huì)被越早確認(rèn)。

因?yàn)槭欠峭降模夜?jié)點(diǎn)間的同步有可能會(huì)出現(xiàn)延遲。所以，就有可能存在同一筆交易被寫(xiě)到了兩個(gè)區(qū)塊中的情況，為了解決這種情況所造成的沖突。

比特幣的鏈上規(guī)則中做了規(guī)定，因?yàn)閰^(qū)塊是前后鏈接的，所以一旦出現(xiàn)分叉，那么哪個(gè)區(qū)塊后面跟著的區(qū)塊多，就判定哪個(gè)分叉上的鏈?zhǔn)钦_的，另一條鏈將被拋棄，其中打包的交易也將因?yàn)闆](méi)有被寫(xiě)入到主鏈上而判定為失敗。

上面說(shuō)了半天，其實(shí)一直在說(shuō)的都是交易。但是在主流的支付體系中，都是有賬戶這一概念的，也就說(shuō)，你收入多少，支出多少，構(gòu)成了你賬戶中余額的多少。

但是在比特幣中，并不存在賬戶這一概念，區(qū)塊鏈上記錄的就是交易，如果想知道一個(gè)地址上一共有多少比特幣，那么需要遍歷所有的交易，才能計(jì)算得出。

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