比特币是什么?万字长文深度科普比特币、加密货币、区块链（上）

关于比特币，多数人都知道其暴涨暴跌的故事，但鲜有人知道其背后的机理。网上比特币的资料如汗牛充栋，但良莠不齐，许多人为了博眼球发表一些偏激甚至错误的观点，误导吃瓜群众。沃伦作为比特币的参与者，有必要向大家阐述比特币的运作机制，客观公正地解读比特币的优势及劣势，帮助各位正确的认识比特币。

比特币（全称bitcoin，简称BTC）诞生于2009年，是首个基于密码学的数字货币。比特币出现以后，区块链概念随之产生，并由此产生了一个高达万亿市值的加密货币产业链。中本聪一手缔造了比特币，在比特币逐渐被世人接受时又悄然归隐，目前，比特币已经不仅仅是一个涵盖全球数百万用户的稳定支付系统，更是一种对冲金融风险的工具。

比特币诞生背景

2008年，资本市场处于一场由美国次贷危机引发的金融危机中。最初，花旗银行和美林证券开始出现坏账，此后，凯雷集团也开始出现违约，紧接着，有着160多年历史的国际投行雷曼兄弟轰然倒塌，随后金融危机迅速席卷全球。

金融危机发生后，失业人数大幅增加，投资者损失惨重，据相关估计，平均每个美国家庭损失高达10万美元。

金融危机发生后，有人提出一个构想，能不能打造一个独立的货币体系，以应对法币世界的金融风险？

基于这一理念，2008年底，中本聪发表了一篇论文《比特币：一种点对点的现金系统》，文中提出了比特币这个现金系统的运作机理，并在数学上证明了其安全性。他在论文中写道，现行的金融系统受制于“中心化机构的信任模式”，无法实现不可逆交易，而且因为金融中介的存在，会增加交易成本。从这里可以看出，中本聪的目的是设计一个非中心化的支付系统。

2009年，中本聪在芬兰的一台服务器上启动了比特币系统代码，并挖出第一个区块，史称创世区块。他在区块上写下了当天《泰晤士报》的头版标题，“2009年1月3日，财政大臣处于第二次援助银行的边缘”。

比特币创世区块，来源：币小宝行情

中本聪简简单单的一句话，却暗示了加密朋克对资本主义的愤怒与嘲讽。金融危机发生后，全球许多政府通过大量印钞以拯救金融机构，其本质都是劫贫济富。中本聪就是要打造一个不受制于政府、不会出现恶性通货膨胀的货币模型，从而真正保护私人财产。

数十年之后，比特币成为享誉全球的大类资产，受到不少知名人士以及机构的追捧，整个比特币系统运行十分完美，未出现任何安全问题。比特币价格也从最初的几美分，上涨至6万美元历史高点，十年累计涨幅高达数百万倍，成为人类历史上回报率最高的投资品种。

比特币价格,来源：币小宝行情

作为比特币的缔造者，中本聪在比特币逐渐被大众接受时，悄然归隐，事了拂衣去，深藏功与名，其真实身份也成了加密世界的一个未解之谜。

目的

比特币的目的只有一个：解决法定货币恶性通胀的问题，保护私人财产。要理解这一点，沃伦首先科普一下通货膨胀的概念。

通货膨胀，基本含义指的是货币流通数量的增加，但同时也指整体物价水平的持续性上涨。比如说，有一个小村庄，只生产土豆，今年产出1000个土豆，总货币流通量是1000美元，此时土豆价格为1美元。第二年，土豆产出增加至2000个，此时如果不增加货币流通量，土豆价格就会下跌，不利于发展，理论上货币流通量也应该增加至2000美元，但村长觉得，应该多印点钱，一口气增加至3000美元，此时土豆均价变成1.5美元，与市场需求相比，增加了1000美元，导致土豆价格上涨了50%，这就是通货膨胀。

温和的通货膨胀有利于经济发展，一般为百分之几。但如果是高达50%以上的恶性通货膨胀，则是一种赤裸裸的剥削。我们来思考一下，在上面的案例中，恶性通货膨胀发生后，最吃亏和最受益的是谁？

最吃亏的是持有货币的人。假设最初沃伦持有100美元，按照价格计算，可以买到100个土豆。而第二年呢，只能买50个土豆，货币购买力下降了。

最受益的是欠钱的人。假设沃伦欠村长100美元，最开始这些钱可以买到100个土豆，而我第二年还钱的时候这些钱只值50个土豆，对于沃伦来说，相当与赚了50个土豆。

这两种角色就是2008年金融危机市场两类主体的缩影。银行受到金融危机破产，是欠钱的人，政府为了补贴银行，大肆印发货币，货币贬值对银行来说没啥影响，而对于普通民众来说，手中货币的购买力大幅下降了，因此，恶性货币超发本质上就是一个劫富济贫的手段。

那么，比特币能否实现保护私人财产的目的？

比特币发行总量为2100万枚，这一机制是写在代码中的，代码运行在区块链上，永远无法更改。因此在比特币系统中，不会出现恶性通胀。但是，目前比特币总流通量约为1860万枚（数据来源：币小宝行情），剩余300万枚目前尚未挖出，目前平均每年新增32万枚比特币，若按流通量计算，这个通胀比例约为1.8%，与法币相比，这一比例非常低。

正如上面的案例中提到的，货币超发会导致商品价格上涨，比特币过去数十年的上涨一部分来自于投机炒作，另一部分来自于货币超发。

区块结构详解

在了解挖矿机制之前我们首先来了解一下区块链结构。

区块链，由一个一个区块相互链接而成。整个区块链就像一个账本，每一页就像一个区块，上面记录了比特币的转账记录。

区块链结构示意图，来源：币小宝行情

区块是区块链的基本单元，就像账本的页码，每一个区块都有唯一的身份标识符——哈希值。

区块由区块头和区块体构成，前后链接的分别是父区块和子区块。区块头包含父区块哈希值、版本、时间戳、难度、随机数、默克尔根等参数，区块体包括当前区块经过验证的、 区块创建过程中生成的所有交易记录。

区块结构示意图，来源：币小宝行情

这里我们重点解释一个概念：父哈希值。父哈希值指的是上一个区块的哈希值，这个数据怎么来的呢？

对区块头的数据进行哈希运算，便会生成一个哈希值，区块头中任何数据的改变都会导致哈希值的改变。而区块头的数据包括父区块哈希、随机数等值，因此每一个区块哈希值都不相同，在区块链系统中是独一无二的标志。当前区块中并不会储存自身的哈希值，只储存它的父哈希值，当前区块的哈希值存储在下一个子区块中，相当于子区块的父哈希。

区块哈希值与区块链示意图，来源：币小宝行情

由于每个区块都包含前一个区块的哈希值（父哈希），并且只有一个父哈希值，所以，每个区块通过他的父哈希可以一直追溯到创世区块。

这样的设计有什么用呢？

可以保证区块链的不可篡改性。由于当前区块包含父哈希值，一旦父哈希值发生变化，当前区块必然随之变化，否则无法链接到上一个区块。因此，如果想修改其中某一个区块，必须将后面所有区块链的信息全部修改，这需要耗费巨大的计算量，至少目前的计算机水平完全无法实现，这进一步确保了整个网络的安全性。

比特币挖矿机制

在比特币系统中，挖矿的本质是争夺记账权。在传统金融领域，银行负责记账，在比特币网络中，矿工负责记账。为了获得记账权，需要进行大量计算，求解数学难题。

比特币系统的这道题实际上是求解下一个区块的哈希值。这道数学题是一个非常复杂的方程，不能通过固定公式求解，只能通过计算机一个一个试，俗称枚举法。显然，试的次数越多，算出来的概率也越大，这便是工作量证明。

尽管计算过程复杂，但是验证结果很简单，仅需根据结果代入方程即可，对于计算机而言，几乎瞬间可以完成。

因此，一旦有人率先算出来题目答案，其他人可以快速地进行验证，验证无误后，奖励便会发给他。

但同时有一个问题：有人偷看了别人的答案怎么办？

解决这个问题也很容易，只需要每个人的方程不一样即可，这样即使有人偷看了别人的答案，但因为方程不一样，也无法通过验证，这样就保证了每个人确实做了一定的工作量，即工作量证明。

矿工算出下一个区块的哈希值后，便开始打包过去10分钟内的交易信息，之后会将这条消息广播到全网，其他矿工验证无误后，这个区块便成功上链，接着开始下一个区块。

矿工为什么要打包交易信息呢？

矿工之所以打包交易记录，是因为打包可以获得比特币奖励。在比特币网络中，矿工的收入有两个：一个是来自新区块的奖励，另外一个是手续费收入。最初每个区块奖励50枚比特币，之后每隔4年减半一次，目前每一个区块奖励6.25枚比特币，按此估算，最后一枚比特币大约2140年被挖出。手续费收入来自转账的用户，用户每转账一次，便支付一定的比特币作为手续费。在传统金融领域，手续费支付给银行，比特币系统中，手续费支付给矿工。

为了保证出块速度，比特币网络平均每十分钟打包一个区块，不论这十分钟内是否有交易。因此，这就出现了一个问题，可能有的十分钟有50笔交易，有的只有5笔交易，这就造成了比特币的区块大小不同，但由于区块上限为1M，如果这个区块被填满，只能等下一个区块。这就好比一辆高铁，不论有几个人坐，到点准时发车，此外，这个“高铁”最多只能容纳225人，超过只能坐下一辆。

这种模式导致高峰时期十分拥堵，高铁票价固定，比特币网络手续费可以自行设置，拥堵时将手续费调高，矿工会优先打包手续费高的交易。

比特币既是支付系统，也是一种资产

上面提到，矿工为了获得比特币奖励，会争夺记账权，参与挖矿，每一个矿工都是比特币网络系统的一个节点，而比特币的交易数据就存储在这些节点中。由于目前全球有数千个比特币节点，其中任何一个节点出现故障都不会影响系统的运行，比特币系统运行数十余年，未出任何问题，本质上就是这个原因。正是因为比特币系统没有中央服务器，数据分散在全球数百万个分布式节点中，因此，我们称之为分布式系统或者说去中心化系统。

比特币节点数据，来源：binodes

911事件发生后，纽约银行数据中心全部被毁，在一个月后不得不关闭一些分支机构，数月后不得不破产清盘。其本质上就是由于数据放在一个中心化的区域内，没有多个服务器，从而出现问题。

比特币首先是一个支付系统，其次比特币是一种金融资产。作为支付系统，矿工的作用类似于传统银行，为系统的用户提供记账服务，并收取手续费。这个支付系统数据完全公开透明，任何人通过区块链浏览器均可查看交易记录。比特币系统中有几个基本概念：地址、私钥、公钥。比特币地址就像个人的银行账户，可以用来转账比特币。私钥就是一个账户控制权，拥有私钥可以完全控制账户，重置密码，就像银行的忘记密码功能一样。假设沃伦要向老李转1个比特币，系统是如何工作的呢？

比特币转账流程,来源：币小宝行情

首先，我会用私钥签名，发出转账信息，就像用银行APP点了确认转账按钮。

其次，矿工会检查我的账户，查看我是否有1个比特币，如果有，那么矿工会进一步将信息广播至全网，交易被放入“未确认交易池”；如果验证失败，该交易被标记为无效交易，不会被打包。这一步相当于银行转账时的资质审核。

最后，拥有记账权的节点会将“未确认交易池”的交易打包至下一个区块中，并广播给全网，紧接着，其他节点确认并增加新区块，完成同步，一般认为，6个区块后，该交易几乎不可能被篡改，永久留存，因此大额转账建议等待6个区块。

除了支付系统以外，比特币的另一个功能是作为一种资产储备。这是因为比特币具有稀缺性、且不会被超发稀释，关于其资产属性我们在下文有详细介绍。

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编译者/作者：sky110

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