深入浅出说透比特币与数字货币的原理

深入浅出讲透区块链主讲人：李贤第二部分我曾经认为简单的事情现在全不明白，我忽然感到眼前的世界并非我所在。不是我不明白，这世界变化快！——崔健《不是我不明白》①比特币产生的时代背景②解读中本聪白皮书③比特币长的什么样子？④中心化与去中心化系统有何异同？⑤去信任是离间朋友关系的意思吗？⑥拜占庭将军有啥问题？⑦共识机制是什么意思？⑧群龙无首如何达成共识？创世篇快速认识比特币第一部分2008年爆发的金融危机，再次暴露出法币制度固有的弊端，一个是政府垄断，另一个是货币不稳定；面对危机，在传统的货币制度下，除了实施量化宽松政策，扩大政府投资并强化对经济的干预之外，没有其它良策。这些办法虽能在短期内取得一定成效，但却不可避免地推动了全球范围内的通货膨胀。从历史上来说，克服交易在时间、空间和人身上的不便和困难，提高交易的便捷性，一直是推动货币演变的动力。从商品实体到金属，从各种金属到金银；从金银币到纸币，以至于纸币又经过漫长而曲折的演变，无一不是应对了市场经济发展的需要。二次大战后，形成以美元为中心的世界货币体系。70年代初，布雷顿森林体系崩溃。以美元为中心的法币制度日益暴露出它的局限。实践呼唤一种可以摆脱法币垄断，同时本身又稳定的一般等价物。中本聪的《比特币：一种点对点的电子现金系统》运营而生比特币及其区块链技术实践，体现了货币非国有化的精神，或许可以摆脱传统货币制度的上述两大弊端区块链的本质，在于去中心化（打破垄断），让市场在资源配置中起决定性作用，这与市场经济的本质如出一辙。创世篇比特币产生的时代背景创世篇比特币的诞生：萝卜终于拔出莱斯利·兰伯特等人提出拜占庭将军问题。戴维·乔姆最早提出了不可追踪的密码学网络支付系统（比特币隐私保护的雏形）▲1982年斯图尔·哈伯等人提出利用时间戳确保数位文件安全的协议，后来被比特币系统采用▲1991年戴维的分布式B钱，引入PoW机制。尼克·萨博发明了“Bitgold”，通过“工作量证明”构建出产权认证系统▲1998年中本聪发表白皮书《比特币：一种点对点的电子现金系统》▲2008年1977年▼哈耶克提出了《货币非国有化》的主张：货币应该像其他商品一样，在自由竞争中优胜劣汰1990年▼戴维·乔姆将他的想法扩展为最初的密码学匿名现金系统（ecash），莱斯利·兰伯提出Paxos算法（分布式系统一致性算法）1997年▼亚当·巴科开发出“哈希现金”系统，体现出易验证难破解的特征，后来成为比特币系统的核心技术之一2008年前▼哈尔芬尼提出RPoW（可重复使用的工作量证明），将B钱与哈希现金结合起来创造了密码学货币DigiCash，创世篇疑似中本聪的人区块链知识培训区块链项目方案设计【社交+区块链】平台【供应链+区块链】双联合璧方案gaodala《比特币：一种点对点的电子现金系统》【摘要】本文提出了一种完全通过点对点技术实现的电子现金系统，它使得在线支付能够直接由一方发起并支付给另外一方，中间不需要通过任何的金融机构。虽然数字签名部分解决了这个问题，但是如果仍然需要第三方的支持才能防止双重支付的话，那么这种系统也就失去了存在的价值。我们在此提出一种解决方案，使现金系统在点对点的环境下运行，并防止双重支付问题。该网络通过哈希散列对全部交易加上时间戳，将它们合并入一个不断延伸的基于随机散列的工作量证明的链条作为交易记录，除非重新完成全部的工作量证明，形成的交易记录将不可更改。最长的链条不仅将作为被观察到的事件序列的证明……。【简介】……所以，我们非常需要这样一种电子支付系统，它基于密码学原理而不基于信用，使得任何达成一致的双方，能够直接进行支付，从而不需要第三方中介的参与。杜绝回滚支付交易的可能，这就可以保护特定的卖家免于欺诈；而对于想要保护买家的人来说，在此环境下设立通常的第三方担保机制也可谓轻松加愉快。在这篇论文中，我们(将提出一种通过点对点分布式的时间戳服务器来生成依照时间前后排列并加以记录的电子交易证明，从而解决双重支付问题。只要诚实的节点所控制的计算能力的总和，大于有合作关系的攻击者的计算能力的总和，该系统就是安全的。创世篇解读中本聪的白皮书核心关键词①点对点②电子③现金④系统创世篇电子现金：比特币长的什么样子？是否有电子版的“比特硬币”与人民币相比是否有编号？一串字符？能否示人？与其它电子档相比传习录.doc大闹天宫.mp4一元比特币？创世篇电子档与实物的“转移”差异现实世界中的物品送人之后，不复在我手中电子档可以无限复制，“送人”之后，还可以留底“货币”如果可以复制粘贴，足以让整个世界凌乱中本聪没有去创造一种具象的电子档“比特币”他没去“造钱”，而是直接去建立了一套管钱的账本实物的转移电子信息的传送创世篇系统：比特币其实是一套公共账本系统公共账本付款人收款人金额交易时间挖矿奖励张三2509:35:38张三李四1509:36:02李四王五809:39:21挖矿奖励王五1109:40:16王五赵六609:41:00赵六李四309:42:48李四张三209:49:52…………王五视角下的个人账本付款人收款人金额交易时间李四王五+809:39:21挖矿奖励王五+1109:40:16王五赵六-609:41:00王五的余额13李四视角下的个人账本付款人收款人金额交易时间张三李四+1509:36:02李四王五-809:39:21赵六李四+309:42:48李四张三-209:49:52李四的余额8价值“8”实现转移公共账本的特点：大家只有一本账（共同账本）多人复式记账，一起联动有收必有付，收付必相等变相地实现了价值“转移”（其实就是数字的增减）创世篇比特币系统（bitcoincore）界面一瞥创世篇比特币转账记录创世篇各式各样的比特币钱包中心化系统•主从式架构（Client/Server，C/S）•可以非常方便地实现价值转移服务端•接收用户端的请求•处理请求并反馈结果用户端•发送请求•接收反馈结果案例•国家•剧组•餐馆•银行•淘宝•新浪创世篇中心化的账本系统很常见网银系统交易记录交易时间收支交易备注2017-11-1615:52-46财付通-**商城2017-11-1611:20500财付通-上海**传播有限公司2017-11-168:02-7,00.00财付通-微信转账2017-11-1516:541,500.00支付宝-转账2017-11-144:19-795财付通-**旅游2017-11-1311:121,200.00财付通-微信转账2017-11-1310:31660财付通-**银行2017-11-1119:51-175.5财付通-**点评2017-11-1022:43-68bill.itunes.comMN2D7956SB2017-11-1018:47500财付通-微信转账2017-11-1017:46-3,500.00财付通-微信转账2017-10-2311:35-12,80.00财付通-**银行分行2017-10-227:035,000.001795102127826258641|2017-10-2122:2510,00.00跨行转出詹**2017-10-2115:43-5,000.00财付通-微信转账2017-10-1412:08139财付通创世篇中心化系统存在的问题中心化系统的弊端整个系统的命运系于中心之手中心随意超发“货币”中心发布不公平“货币”政策中心篡改数据管理员盗窃他人“货币”管理员随意修改自己的金额中心崩溃，全盘沦陷黑客攻击中心系统普通用户没有什么发言权点对点架构•去中心化、分布式•Peertopeer，P2P•每个节点都拥有相同的等级•同时扮演用户端与服务器的角色案例•跳蚤市场•情场•对讲机•BT下载•邮件系统？•比特币系统什么是节点？能够上网的智能设备：•台式电脑•笔记本电脑•平板电脑•矿机•服务器•手机创世篇比特币是一套“点对点”的账本去中心：去的是权力中心与管理中心人民的账本人民记记好账本为人民创世篇“去中心化”克服了中心化系统的相关弊端中心化系统的弊端去中心化的好处整个系统的命运系于一个中心节点之手各个节点平等，没有人能单独操控系统中心崩溃，全盘沦陷完整节点遍布全球，相互备份数据黑客攻击中心节点黑客攻其一点，无损全局篡改数据、盗窃他人“货币”要改掉50%以上节点的数据方才可能中心节点随意超发“货币”货币总量有上限中心节点发布不公平“货币”政策共识达成各项政策创世篇群龙无首之后——“去中心化”面临的问题问题中心化系统轻松搞掂去中心化系统有点费劲如何增发货币？央行根据经济状况增发货币共识机制+激励机制+集批记账+加密技术谁来记账？业务各方操作业务时，信息即时写入服务器。若有必要，系统管理方对信息进行审核怎么记账？能即时记账吗？存储位置唯一，可确保数据一致性；来一笔记一笔，即时记账如何防止账本被篡改/冒名/赖账？服务器端加强防范（但对管理方无可奈何）如何防止多重支付？存储位置唯一，无此烦恼众多节点的账本如何同步？存储位置唯一，无此烦恼P2P异步通信机制本地数据量太大怎么办？服务器存储扩容很方便维持部分完整节点，大部分用户只保留最新信息系统如何升级？数据源唯一，可强制直接升级需要考虑各种分叉策略人类达成共识的方式领导定调子（中心化）民主集中（中心化）比武招亲投票协商轮值抓阄掷骰子锁定第三方（赌球、股指期货）P2P共识机制要解决的问题用排除人为因素的规则（共识机制）达成共识没有信任基础（去信任），也可以合作创世篇“去中心化”人群如何达成共识？去信任：无需信任七人住在一起，每天分一大桶粥要命的是，粥每天都是不够的。一开始，他们抓阄决定谁来分粥，每天轮一个。于是乎，每周下来，他们只有一天是饱的，就是自己分粥的那一天。后来他们开始推选出一个口口声声道德高尚的人出来分粥。大权独揽，没有制约，也就会产生腐败。大家开始挖空心思去讨好他，互相勾结，搞得整个小团体乌烟瘴气。然后大家开始组成三人的分粥委员会及四人的评选委员会，互相攻击扯皮下来，粥吃到嘴里全是凉的。可行的办法：①轮流分粥②分粥的人要等其它人都挑完后，再拿剩下的最后一碗为了不让自己吃到最少的，每人都尽量分得平均，就算不平，也只能认了。大家快快乐乐，和和气气，日子越过越好。好的共识机制——•规则公平合理，大多数人认可•规则清晰明了，无歧义•规则可执行，可落地•总会有结果，不会死循环•运行稳健，很少节外生枝•良性循环，让人服气创世篇共识案例1—分粥的故事由著名计算机科学家莱斯利.兰伯特在1982年提出用来研究分布式对等网络通信容错问题背景：•10支军队去围攻一个敌国•必须一半以上同时进攻才能取胜•10支带队将军级别一样•彼此依靠骑兵送信沟通问题：如何确保大半军队在同一时间一起发起进攻？创世篇共识案例2—拜占庭将军问题问题的麻烦之处：•可能有叛徒•可能没人提议•可能多人抢着提议•通信问题（不予考虑）创世篇共识案例2—拜占庭将军问题解决方案：•同一张纸汇签：进攻建议、表决时间、签名•激励提议：谁的进攻建议被采纳，可获得一半抢夺的财物•增加提议成本：提议一次，得分别供给其它军队10000支箭下月1号午时攻城提议时间：8号16点提议人签名：老张════════同意表决时间：9号13点表态人签名：老李不同意表决时间：10号23点表态人签名：老赵同意表决时间：12号19点表态人签名：老孙创世篇比特币系统逻辑结构图应用层收付款交易记录区块查询激励层发行机制分配机制共识层工作量证明网络层P2P网络传播机制验证机制数据层区块数据链式结构数字签名哈希函数默克尔树非对称加密第二部分常识健全就是基础，我没有素描基础，不是照样画创作？中国传统绘画从来就不画素描，难道就是没基础？——陈丹青①比特币系统用到的技术清单②计算机是如何表达“语言”的③多个对等电脑如何点对点“交流”④比特币大厦的支柱：哈希算法简介⑤密码学