【SCRY知识讲座】第四讲：比特币

在上周的分享中，我们谈到了“金钱的前世今生”。我们的人类祖先从最初的社区共享到以物易物的时代，然后经历了实物货币、金属货币、纸币的时代，再到电子货币的时代，而电子货币只是纸币的另一种形式。知道比特币的出现，我们不禁要问，加密货币的时代来了吗？

今天我将和大家分享很多关于比特币的事情。

1、比特币的诞生

2008 年 11 月 1 日，自称中本聪的中本聪在一封神秘的密码学电子邮件中发表了一篇研究论文，描述了他对一种名为比特币的电子货币的新愿景，比特币诞生了。

下图为论文原文。

中本聪论文原文

本报告中对比特币的定义是点对点电子货币系统。

自互联网诞生以来，电子货币凭借其便捷、不可追踪的特点，以及能够逃脱政府和银行监管的能力，成为热门话题。在 1990 年代，有一个名为 cypherpunks 的密码破译组织。他们致力于创造电子货币，但他们的努力没有成果。中本聪的发明解决了这个困扰密码学领域数十年的难题。解决了。

2009 年 1 月 3 日，第一个数据块创世块的产生，宣告了比特币系统的诞生。中本聪在创世区块中写入了下图中的信息。

中本聪的创世区块

这串数字信息将文本还原为：“The Times 03/Jan/2009 Chancellor on brink of second bailout for banks”。

就在英国财政大臣达林被迫考虑第二次尝试缓解银行业危机之际，当天《泰晤士报》头版出现“财政大臣濒临对银行进行第二次救助”这句话，表明区块产生的时间也极大地讽刺了金融危机巨大压力下古老脆弱的银行体系。

比特币诞生之日的英国《泰晤士报》

事实上，早在 1990 年代初，密码破译者 David Chaum 就提出了将加密技术应用于现金的想法，并创建了一个匿名系统——“ecash”，但很抱歉，失败了。之后，各种电子货币尝试不断涌现——比特黄金、RPOW、b-money……无一例外都失败了。

2、比特币到底是什么？

正如我们前面提到的，比特币是中本聪发明的基于 P2P 网络的电子货币。那是什么？它与我们的主流货币有什么不同？带着这个问题，让我们看一下对比特币的更准确的描述：

“比特币是一种由开源 P2P 软件生成的数字货币，它是通过计算生成的，由一串复杂的计算机代码组成。与传统法币不同，比特币不依赖特定的中央发行机构，而是使用分布在整个 P2P 网络节点的分布式数据库来记录货币交易，并采用密码学加密设计来保证货币流通各个环节的安全。”

简而言之，比特币没有发行者（政府、个人、企业），它是通过一种计算方法（哈希）在互联网上自然生成的。比特币产生的过程，我们称之为“挖矿”，当然，这并不是真正的挖矿。

比特币发行上限为2100万。下图是理想的比特币发行速度和发行总量，展示了一部分。

理想的比特币发行速度和累计发行量

事实上，比特币的总减发量还不到 2100 万。

如果我们以每四年减半，每 10 分钟出块一次为基础，我们会发现结果总是会超过 2100 万。因为这只是表面现象，比特币代码中给出的减半周期参数实际上是 210,000。

有什么问题？

首先，每 10 分钟生成一个块是不准确的。比特币的挖矿难度是随时调整的，所以每个出块的时间一般不会正好是10分钟，但是系统会不断调整挖矿难度，以保证从长远来看，平均出块时间会逼近10分钟。

其次，四年减半也是不精确的，因为真正的减半周期是 21 万个区块，所以 21 万乘以 10 分钟是总时间，大约等于四年。

将这些不确定的值带入公式中，乘以非常大的数，最终的结果必然与理论结果不同。但是，在与他人分享并想要简单易懂的叙述时，我更喜欢使用这种方法。

然后我们将使用这种不太准确的方法来计算。

“它从每块 50 个比特币开始，然后每 4 年减半，每 10 分钟产生一个块，所以我们有以下公式：

可能有人注意到了，计算结束时只加2的32次方，这是为什么呢？

在这里，我们仍然想向您展示计算比特币发行总量的确切公式：

其实这里的意思是，比特币将经历 32 次减半，到第 33 次减半时，比特币区块中包含的比特币数量将为零，不会产生新的比特币。

【为什么？] 显然从数学上讲，减半的次数无论从50开始多少次都不能为零，但到第33次减半的时候，已经是一个很小的数字了，比特币系统是由于存储。精度的限制，数字将变为零。所以，在完成 32 次递减之后，所有产生的比特币都可以按照上面的公式计算到一个略低于 2100 万的值。

如需更准确的数字，您可以访问以下网站：

该网站提到，考虑到计算能力的增加，最后一个比特币将在 2140 年 5 月 7 日开采。

3、比特币的货币意义

刚才我们讲完了比特币是什么，也象征性地计算了为什么比特币的总数上限是2100万。现在让我们谈谈比特币的货币意义。

谈到这个话题比特币挖矿经历的时代，可以说众说纷纭。

比特币仍然只有少数人知道，它的魅力是什么让大玩家如此着迷？除了具有财务吸引力的回报外，投资的根本原因是它们对价值的识别。

首先，比特币是人类历史上第一种通缩货币，是对现有货币的根本颠覆；

其次，比特币的传输方式是P2P网络，不依赖于政府和央行的信用担保，是一种天然的去中心化结构，保证了任何机构都无法控制。

基于此，比特币的信用机制出现两极分化：纯市场监管经济的自然信用或根本没有信用。大玩家是前经济理念的疯狂追随者。

不仅如此，比特币交易是匿名的。这是人类历史上第一次“私有财产是严格不可侵犯的”。

此外，比特币很好地解决了电子双重支付问题。

那么比特币的货币意义究竟是什么？

对于比特币的追随者来说，可以用来购买东西的交换媒介是金钱。从根本上说，他们真正痴迷的是中本聪简洁严谨的设计和背后的经济思维。然而，这种经济思想的前提是建立在弗里德曼的新自由主义经济学——纯粹的市场主导经济——的理论基础之上。如果你更信奉政府宏观调控的凯恩斯主义，比特币可能更适合作为投机工具。

我们抛开设计的诸多优势，比特币带来的问题越来越多，比如缺乏监管、黑客攻击、丢失不可恢复等。

近日，美国国税局向加密货币交易员发出教育信函，美国众议院就 Libra 举行听证会，比特币价格跌破 10,000 美元。向上，在 8 月 6 日，它一举突破了 12,000 美元。有人将比特币视为“数字黄金”或避险工具寄予厚望，一些传统投资者将其视为“赌博机”，但我们有理由给予比特币更多的信任，比特币大概率被广泛使用将来使用。使用，但仍在增长。

4、比特币是如何产生的

正如我们前面提到的，比特币是在全球 P2P 网络中由多台计算机使用特定算法计算特定公式通过“挖矿”产生的。经过十年的发展，大量的计算机加入，形成了庞大的P2P网络，形成了巨大的算力壁垒。截至2019年8月12日，全网节点数为9457个。

全球比特币节点分布

比特币是通过挖矿产生的，那么什么是挖矿？

挖矿是通过网络节点上的计算机通过比特币特定算法不断生成新的正确区块并继续区块链的过程，这些计算机在世界各地都有比特币生产程序。比特币从开始到现在的每一个输出记录都保存在网络上，一个巨大的输出或交易记录文件（现在大约 200GB）由整个比特币网络维护。新添加的输出或交易记录称为Block比特币挖矿经历的时代，而这个巨大的文件由一系列Blocks组成，称为Block Chain。挖矿为整个系统的运行提供驱动力，是比特币的引擎。没有挖矿，就没有比特币。

以下是比特币挖矿算法的简要说明。

首先，我们先来了解几个与挖矿相关的知识点。

版本：块的版本

prev_hash：上一个Block的hash值：

merkle_root：需要写入的交易记录的哈希树的值：

ntime：更新时间

X：正确运算结果的唯一参数，范围为0~232。

nbits：当前操作难度，最终反射结果为TARGET，即获得的奖励。

是找到 X 这样

SHA256(SHA256(版本+prev_hash+merkle_root+ntime+nbits+x))

从前面的公式可以看出，每个区块所包含的信息包括区块的版本号、前一个区块的哈希值、要写入的交易记录的哈希树的值、本次区块的更新时间块，当前计算块的难度值和范围参数值，形成一个 256 位的哈希字符串。

一旦你找到X，你就可以向全网节点广播一个新的区块，其他客户端会验证你的区块是否合法。如果你的区块被接受，由于每个区块的第一笔交易必须是将新生成的 12.5 个比特币发送到我们预先设置的接收地址，我们将得到这 12.5 个比特币。

说了这么多，我们来回答下面的问题，让你对挖矿有一个更清晰的认识。

1）为什么是 12.5 比特币？

这是规则。初始数量为50比特币，剩余比特币每产生一半收益将减半，这样最终可产生的比特币总量接近2100万。如果你仍然声称已经开采了 50 个比特币，这将不会被其他客户接受，并且这个区块被认为是浪费挖矿。2009-2012 是 50，2013-2016 是 25，2017-2020 是 12.5，以此类推。

2）如何保证平均更新周期为10分钟？

TARGET 越小，求解 x 就越困难。对于每 2016 个区块（约 14 天），网络将根据此期间生成新区块的平均间隔调整 TARGET。

3）如果同时解决怎么办？

区块链形成过程中会有分叉。我们假设一个区块链上有两个分叉，A 和 B。有的客户端接受A，有的接受B，直到某个分支变得更长（包括更多的数据内容），大家都会选择这个更长的分支。如果你挖的不幸的东西没有被选中，你的挖矿收益是无效的。

4）既然选择了较长的分支，那么难度很低的我该怎么办呢？

矿工客户端在许多与当前难度匹配的分支中找到最长的。

5）挖矿有作弊漏洞吗？

双花攻击就是一个典型的例子。交易 1 发送并广播后，互联网上的其他节点已经记录了该交易，但需要 6 个区块才能真正确定交易成功。交易 1 广播后，A 将交易 2 记录在自己的区块链中，并重复使用交易 1 的币。

这里提一下51%攻击。这种攻击是通过控制网络计算能力来实现双花。如果攻击者控制了网络中超过 50% 的算力，那么在他控制算力的一段时间内，他可以逆转区块，进行反向交易，实现双花。