比特币工作原理浅析

LOGO比特币工作原理浅析--张娟摘录于网上比特币Bitcoin货币没有政府操控人人有权发行货币没有通货膨胀公平、平等、安全货币无国度货币价值?不稳定的汇率合法化?诈骗和盗窃税务大连商品交易所比特币受到各方的关注赞成派美国：承认比特币合法暂不监管德国：作为记账单位可用于缴税沉默派爱尔兰：推出比特币价差期权印度：继续持袖手旁观的态度监管派中国：不是货币不能线下流通法国：有金融风险非可信任投资大连商品交易所内容概要比特币概念1交易方式2工作原理3争议焦点4大连商品交易所比特币概念理念共识性—分布式数据库开源软件--开放性有限性—总量2100万匿名性—无须身份证明块密码的工作模式--安全性比特币是用户自治的、全球通用的加密电子货币，2008年由中本聪提出P2P对等网络--对等性大连商品交易所比特币的发展历史及现状起源2000年以前现状2013年2010-2012发展创立2008-2009大连商品交易所大连商品交易所与传统电子货币的差异比特币传统电子货币去中心化需要中心服务商匿名的实名的存量有限、不能随意增发可以无限增发代码开放封闭的价值来源于用户逐步增多法币背书内容概要比特币概念1交易方式2工作原理3争议焦点4大连商品交易所交易方式比特币的交易方式与传统电子货币十分类似。首先都需去相关网站下载客户端：比特币钱包电子银行的客户端比特币地址银行卡号比特币密钥银行卡密码大连商品交易所交易方式用户间的转账网上交易平台钱的来源“挖矿”比特币钱包+电脑=“挖矿”+幸运=比特币大连商品交易所交易方式交易确认—交易记录的保存对于传统的电子货币，交易记录保存在银行中，但是由于比特币是去中心化的，所以需要所有用户共同维护一个全球统一的交易记录，并将数据储存在每个客户端中。如何维护一个全球统一的交易记录呢？1将每笔未保存的交易记录串联起来，并用块密码工作模式加密2将交易记录打包加密，“挖矿”，系统每十分钟会选出一个幸运的“矿工”3将此幸运矿工打包加密的数据放入全球统一的数据链中，所有客户端实时更新数据，返回1大连商品交易所内容概要比特币概念1交易方式2工作原理3争议焦点4大连商品交易所许多交易单组成了账簿，账簿有很多本，每本只记录比特币全世界10分钟内的交易信息交易单记录一笔交易的具体信息，例如付款人帐号、收款人帐号、付款金额、付款人密钥、收款人公钥等将账簿串联起来的双向链表，比特币全世界只有唯一一条帐簿链工作原理交易单账簿帐簿链大连商品交易所工作原理加密1.散列算法2.数字签名安全的保障排序工作量证明机制大连商品交易所工作原理Sha256散列算法任意一串数据0-2^256整数Sha256函数不可逆性相同数据结果相同，不同数据结果不同大连商品交易所工作原理数字签名—非对称加密算法假设有三个交易单，代表用户1给用户2支付钱款“交易单1”，用户2给用户3支付钱款“交易单2”，用户3给用户4支付钱款“交易单3”。交易单1用户2的公钥算出散列值用户1的签名用户1的私钥交易单2用户3的公钥算出散列值用户2的签名用户2的私钥交易单3用户4的公钥算出散列值用户3的签名用户3的私钥大连商品交易所上一个交易单工作原理交易单签名过程1.收款人的公钥2.上一交易单数据3.利用1和2的数据得出散列值x4.付款人私钥对x加密，得到付款人签名5.将付款人签名附加在交易单中，发给收款人交易单验证过程1.付款人A的公钥，用于解密A的私钥2.解密付款人的签名，获得散列值x3.收款人利用自己的公钥和上一交易单的数据，得到另一个散列值y4.如果x=y，交易单有效大连商品交易所工作原理全世界所有用户可以简单的对任何交易单进行验证签字不仅与一张交易单相关，还跟和这笔钱相关的所有交易内容相关一个用户，用同样的私钥签署不同的内容的交易单，签名也会不同交易单很难伪造和篡改例外，重复下单建立全世界统一的有前后次序的交易记录挖矿大连商品交易所工作原理—建立全世界统一的交易记录工作量证明一个用户节点如果要试图创建一个被全网认可的新账簿（挖矿节点），要花很大力气做一些毫无意义的运算（挖矿）。运算结果可以被所有人容易的证明他确实做了这些工作。.运算这里运算是散列值计算过程，并且计算结果要满足一些苛刻的条件。因此计算通常要重复上亿次，这种运算也称为“挖矿”诚实节点.由于交易单是全网络广播。每个用户都可以得到所有交易单。其实，只要一个诚实的用户，根据接收到交易单的次序，创建的交易单记录，就可以给大家作为全局统一的账簿。大连商品交易所工作原理—建立全世界统一的交易记录否是工作量证明结束计算世界中已经创建好的帐簿链中最后一个账簿的散列值不断接收这个世界被广播出来，且没有被放入账簿链的交易单。检验这些交易单，剔除掉不合理的。猜一个幸运随机数n（比如从0一直到999999....）把1-3步骤得到的数据都送入sha256散列函数，得到一个256bit的散列值x检查x这个整数，前面若干bit（比如96bit）是否都是0？这个x符合“工作量证明难度”么？大连商品交易所工作原理—建立全世界统一的交易记录工作量证明结束，创建临时账簿，打包广播世界中所有节点检测重复支付帐簿链分支判断，最终创建账簿全网账簿创建速度控制，平均每十分钟一个大连商品交易所工作原理—总结大连商品交易所非对称加密保证无法伪造别人支付给作弊者的交易单工作量证明机制，保证数量占优的诚实节点产生的统一交易记录内容与次序真实散列函数保证创建合法账簿极难，检验账簿合法性极其容易时间戳保证交易顺序，无法修改账簿链所有网络用户监督交易，保存全局统一交易记录备份内容概要比特币概念1交易方式2工作原理3争议焦点4大连商品交易所争议合法性盗窃、诈骗泡沫性竞争匿名性比特币大连商品交易所争议—盗窃和诈骗时间事件2011.6.19Mt.Gox比特币交易中心的安全漏洞导致1比特币价格一度跌至1美分，原因是一个黑客从感染木马的电脑上盗用了该用户MtGox的证书。2011.7世界第三大比特币交易中心Bitomat的运营商宣布：记录着17,000比特币（约合22万美元）的wallet.dat文件的访问权限丢失。2011.8作为常用比特币交易的处理中心之一的MyBitcoin宣布遭到黑客攻击，并导致关机。涉及客户存款的49％，超过78000比特币（当时约相当于80万美元）下落不明。2012.8Bitcoinica在旧金山法院被起诉要求赔偿约46万美元。2012年，Bitcoinica两度遭到黑客攻击，被指控忽略客户资金的安全性以及伪造提款申请。2012.9Bitfloor交易中心也被黑客入侵，24,000比特币（约相当于25万美元）被盗。Bitfloor因此暂停运营。2013.11网络钱包服务商inputs.io被两个黑客入侵，盗走4100比特币，目前仅1比特币以上的账户可获得赔偿。大连商品交易所争议—盗窃和诈骗最近在一个欧洲交易的银行因特网网上付款系统中就有100万比特币被盗；中国一家比特币交易公司GBL在10月份突然消失，410万的存款也不翼而飞。大连商品交易所争议—匿名性丝绸之路是一个匿名化的交易网站，自称为黑市亚马逊Amazon.com，比特币是它的唯一交易货币。2011年，纽约州参议员CharlesSchumer和其他人致信给美国药品管理局，指责丝绸之路运用比特币洗钱，要求对丝绸之路和比特币展开调查。比特币虽是合法技术，被用在丝绸之路的网站中，为执法部门带来了很多难题。不过，开发比特币的核心成员JeffGarzik表示，虽然各方的身份是匿名的，执法部门仍可以利用先进的网络分析技术，通过区块链中公开的交易记录流程来跟踪单个比特币用户。此外，由于比特币的匿名性和无国度性，受到了自由主义者、黄金投资商、中国富豪甚至毒枭们的青睐。因此比特币作为一种和货币高度类似的商品，在反洗钱和纳税方面仍需各国政府的监管大连商品交易所争议—竞争者虽然比特币本身的发行量受限，但是近年来它的模仿者同时也是竞争者纷纷出现。但是它们只是复制了比特币的源代码，修改了几个参数，没有本质的改变。大连商品交易所争议—泡沫性由于中国投资商大量在海外囤钱，比特币价格陡升，看起来很像经典的货币泡沫。比特币与南海泡沫的比较大连商品交易所LOGO后面是附录，主要是对前面一些概念，例如交易单、散列函数、快密码工作模式等的解释比特币总量平均每十分钟，系统为“挖矿”的幸运儿发放一定数量的比特币开始，平均每十分钟发放50个比特币，每四年减少一半，即25个比特币，以此类推，最终比特币的总发行量为2100万个。算法如下：开始四年发放的比特币数量为50*6*24*365*4=2628000个接下来四年发放的比特币数量为2628000*0.5个再接下来四年发放的比特币数量为2628000*0.5^2个…….运用等比数列，算出比特币发行总量约为2100万个网上有很多的“挖矿教程”，大连商品交易所网上交易平台火币网—中国最专业的比特币交易平台—现货交易2011年6月，比特币的汇率约15美元，即100人民币大连商品交易所比特币发展历史及现状时间事件1982DavidChaum最早提出了不可追踪的密码学网络支付系统。1990Chaum将他的想法扩展为最初的密码学匿名现金系统1998WeiDai发表文章阐述了一种匿名的、分布式的电子现金系统，他将其命名为“b-money”2009.1.3中本聪开创了比特币P2P开源用户群节点和散列函数系统，从此，其对等网络和它的第一个区块链开始运行，他发行了有史以来的50个比特币。2010在比特币论坛上，用户群自发交易中，产生了第一个比特币公允汇率。2011.6维基解密、自由网、SingularityInstitute、互联网档案馆、自由软件基金会以及其他的一些组织，开始接受比特币的捐赠。2012.10BitPay发布报告说，超过1000家商户通过他们的支付系统来接收比特币的付款。大连商品交易所块密码的工作模式密码学中，块密码的工作模式允许使用同一个块密码密钥对多于一块的数据进行加密，并通过初始化向量的方法保证其安全性。初始化向量，用于随机化加密一块数据，因此相同的明文，相同的密钥可以产生不同的密文。对应于比特币电子系统，同一用户使用同样的密码和交易也可以产生不用的加密的交易记录。大连商品交易所明文初始化向量密钥加密密文明文密钥加密密文明文密钥加密密文P2P对等网络对等网络（peer-to-peer，简称P2P），又称点对点技术，是无中心服务器、依靠用户群（peers）交换信息的互联网体系。与有中心服务器的中央网络系统不同，对等网络的每个用户端既是一个节点，也有服务器的功能，任何一个节点无法直接找到其他节点，必须依靠其户群进行信息交流。有中心服务器的中央网络系统无中心服务器的对等网络系统大连商品交易所交易单示例1.交易单ID2.资金来源—上一交易单ID3.上一交易单付款人签字4.资金去向—收款人地址5.付款金额6.付款人签字—用于全世界鉴别，不能伪造（签字由付款人密钥、收款人公钥和上一交易单签字加密得来）大连商品交易所账簿示例账簿ID交易单1交易单2交易单3……交易单n上一账簿ID下一账簿ID其他信息大连商品交易所账簿链示例大连商品交易所散列函数示例大连商品交易所工作量证明难度“工作量证明难度”：有一个本地难度标准。这个标准是一个浮点数，可以换算为一个256bit的整数。算出的sha256散列值x必须小于这个难度数字。“工作量证明难度”随着电脑速度而变化，电脑速度越快，工作量证明难度越大，电脑计算出幸运随机数的速度变慢。因此通过调整“工作量证明难度”，可以控制账簿创建的速度。大连商品交易所临时账簿账簿ID初始比特币奖励交易单创建这个账簿过程中收到的交易单数据上一个账簿的散列数据幸运随机数上一账簿ID大连商品交易所帐簿链分支判断大连商品交易所南海泡沫事件南海泡沫事件（SouthSeaBubble）是英国在1720年春天到秋天之间发生的一次经济泡沫，它与密西西比泡沫事件及郁金香狂热并称欧洲