一年暴涨500%的比特币背后原理是什么？

作者丨Tess Rinearson

编译丨安娜

比特币是一种数字货币，它的出现彻底改变了货币的存储和消费方式。 未来，它还可能影响到许多其他领域。 要了解比特币，您不需要数学家或编解码器的专业知识。 而且，比特币的操作系统其实是一个循环的过程，转一圈就会回到原来的地方。 意识到这一点，你会发现它很容易理解。 在这篇文章中，让我们谈谈比特币的第一部分。

比特币——数字信息运算的产物

例如，如果我想从 Internet 上向您发送电影或歌曲，我会先将媒体文件附加到电子邮件中。 然后我一按发送键，你就会收到这个文件。 您可以选择打开观看或删除，也可以随心所欲地处理这部电影。

不过这时候你要注意了：我的电脑里还有这个电影文件的副本。

这就是数字信息在 Internet 上的工作方式：复制，而不是传输。 到目前为止，这种操作模式没有出现任何问题。 虽然有时“抄袭”会触及法律问题或公平问题，但仅仅抄袭一首歌或一部电影，不太可能达到毁掉整个经济的效果。

但是想一想，如果钱也可以被复制呢？

如果我要给你一美元，那么我当然不能像电影那样自己留下一份。 通过不断复制电子邮件来创造无限数量的数字货币的想法乍一看确实很吸引人，但如果每个人都学会复制货币呢？ 随之而来的是恶性通货膨胀，最终导致经济崩溃。

在传统的数字货币系统中，无论你使用电汇还是借记卡，货币信息都是集中的，因为它可以防止假冒。 这个集中的数字货币信息数据库可以用来验证我们对货币的所有权。 比如银行就是这样一个数据库。 也就是说，这样的货币体系实行的是“中心化”； 而银行等“中心化机构”是整个系统的核心，对你的钱有绝对的控制权。

但如果可以用不同的方式来做呢？ 如果我们能够摆脱那些不可靠的中心化机构并转向去中心化呢？ 如果我们手中货币的价值不依赖于政府权力的支持，而是来自于我们对数学的信任呢？

比特币就是这样一种革命性的存在。

什么是比特币系统（Bitcoin）

比特币是一种数字货币系统。 与其他货币不同，它不与任何政府、任何组织挂钩。

在英文中，bitcoin和Bitcoin system是两个词，一个大写，一个小写，所以有时候很容易混淆。 比特币系统创建于 2009 年，但比特币货币是通过称为“挖矿”的持续过程出现的。 所谓“挖矿”，其实类似于淘金等采矿活动。 不同的是，它发生在 21 世纪的数字世界。

比特币系统中的所有交易都永久记录在一个长长的账本上，我们称之为“区块链”。 奇怪的是，这个账本并没有被某个中央机构保密，而是公开了。 每台想要参与的计算机都可以获取分类帐的副本。

区块链是一个不可变的、公开的、广泛分布的账本：

不可变的：这意味着一旦一条记录被输入区块链几个小时，它就不能再被更改或删除。 这是因为已经产生了大量基于这条记录的交易。

公开：是指账本不再只有银行员工可以看到，而是所有人都可以看到。 当然，你不知道谁在付钱和收钱，因为记录是匿名的，ID是用来指代付款人和付款人的。 另外，这些ID的寿命一般都不长。

广泛分布：意味着区块链的副本会实时同步到世界各个角落的电脑上； 没有权威的总账，每个账本都是一样的。

最后，它是一个分类账，因为区块链本身就是一个交易列表。 如果你用过Venmo（PayPal旗下的移动支付服务），你就会知道它和那里的交易清单是一回事。

那为什么叫它区块链呢？ 因为账本中的每一笔交易都会被分成“区块”，每个区块包含多笔交易，每笔交易依次链接起来，成为一条“区块链”。 与一个一个地添加交易相比，以区块为单位更快。 通常，每 10 分钟产生一个块。

为了更好地说明这个不可变的、公开的、分布广泛的账本，我们举个例子。 假设现在有价值 5 美元的比特币。 （比特币的价值可能会继续涨跌，但基本上一单位比特币的价格远不止5美元）

在这个假设的前提下，我的朋友伊丽莎白给了我价值 5 美元的比特币。 根据记录规则，这笔交易立即被纳入区块链。 接下来，由于新区块链的每个副本都已经显示了从 Elizabeth 转移给我的 5 美元的所有权，所以我给你 5 美元的比特币。 在这个过程中，涉及的三个人，我、你和伊丽莎白，不需要去任何权威的中央数据库确认所有权和批准交易。 在比特币系统中，权限是去中心化的。 世界各地的区块链副本都是权威的。

接下来，你可能想问：Elizabeth 是从哪里给我的比特币的？ 最简单的情况，大概是别人给她的吧。 基本上每个人都通过这种形式获得比特币。 但比特币在它最初诞生的时候总是有一个环节的。 那么它是从哪里来的呢？

比特币是如何诞生的

先说说我们常用的法定货币吧。 美元的诞生是政府印制的，其他传统货币也是各自政府生产的。 很久以前，美元的价值是由国库中持有的等值黄金支撑的。 那个时候如果要增发货币，就必须加入等量的黄金，所以那个时候就有了淘金热。

比特币的产生也依赖于一个叫做“挖矿”的过程。 当然，这是一种数字化的开采方式，依靠的是计算机和软件，而不是炸药和铁锹。 为了不断给区块链添加新的区块，需要解决一系列繁重的数学问题，最先解决问题的“大臣”将获得新的比特币作为奖励。 这就是比特币不断被开采的方式。

也就是说，挖矿活动同时实现了两件事：一是向区块链添加新的区块，而是创造新的比特币。 话虽如此，它引出了下一个主题哈希算法。 前面提到的矿工们争先恐后解决的数学问题，与哈希算法息息相关。

哈希算法 101

我们可以将哈希值理解为一段数据的指纹比特币怎么弄得，因为哈希值可以用来识别某段数字内容的身份。 这种数字内容的形式没有限制，可以是一张照片、相册、一部电影、一串密码、一段文字等等。 哈希值是根据数字内容通过哈希算法生成的，其形式可以是一串字符、数字或其他符号。

哈希算法是计算机科学中的一个核心概念，在很多场景都有应用。

例如，我们在登录时常用的密码。在线服务通常通过存储密码的哈希值而不是密码本身来增强安全性。 当用户登录时，他们也会验证哈希。 Facebook 还通过哈希值检查用户上传的图片是否符合发布要求。 人工检查每张图片是否含有暴力或色情元素是不可能的，所以Facebook会先对一些不雅图片进行哈希算法比特币怎么弄得，然后做一个列表。 每次有新的照片上传到Facebook，系统都会先计算哈希值，然后与黑名单上的哈希值进行比较。 如果匹配到相同的哈希值，那么 Facebook 就会知道该图像不符合条件。

一般来说，运行哈希算法时，输入内容是照片等数据，输出是类似圣经的字符串，即哈希值。

下面我们举个例子。 例如，让我们在下面的小狗图片上运行哈希算法。 我们这次使用的哈希函数是SHA-256：

显然，这张可爱的小狗照片怎么会违反Facebook的上传政策呢！ 任何人都可以看到这一点。 当然，在 Facebook 上，没有人会真正查看这张照片。 任务交给了一款 Facebook 软件。 它负责检查此图像的哈希值。 这张图片经过计算后的哈希值如下：

8EC9D4718F919C6087CA589EDA09E7DD9A7ACCDB820F42B4196E1D0D4BEDE77A

这是 SHA-256 运算的结果。 可以看出这是一个用十六进制表示的字符串。 看起来真的没有小奶狗那么可爱！

哈希算法的另一个有趣的特点是，即使我们只是稍微改变输入的内容，最终输出的结果也会完全不同。 还是和上图的距离，我们只对这张图做了一个像素的改动——在狗的眼睛上方放了一个1像素的黑色跳蚤。

仔细看，能看到跳蚤吗？

好的，接下来我们对照片运行哈希算法。 尽管只做了一个像素的改变，结果却完全不同：

039E1AF92F7D00775ECE35C2216FC3F7F0BBCD31F912A105D2601380D8DEABA2

说到这里大家肯定明白hash算法是怎么回事了。 下面的内容其实可以用真正的hash值来解释，但是hash值确实不适合阅读，很难区分。 所以下面我会用emoji代替输入输出。 在下面的示例中，输入内容（算法将要运行的内容）用猫脸表情符号表示，输出内容（运算后得到的哈希值）用领结表情符号表示：

我们假设Facebook已经对两张不合规的图片运行了哈希算法，得到了对应的哈希值（下图右边的两个emoji）。

接下来，有人上传了一张照片。 我们用问号“？”替换了这张照片，因为 Facebook 还不知道这张照片长什么样。 Facebook 然后对图像运行哈希算法并得到以下结果。

此时，虽然没有人真正看到什么照片，但 Facebook 知道该图像不合格，因为它的哈希值与禁止的哈希值匹配。 既然哈希已经表明不符合要求，我们就不用亲眼目睹了。

图像识别只是哈希算法的一种应用。 比特币挖矿，即创建比特币并将交易添加到区块链的过程，是另一种应用。

好吧，这就是第一部分。 这部分我们了解到比特币是一种去中心化的货币，它不是由政府或金融机构产生的，什么是哈希算法。 接下来，在第二部分，我们将继续学习比特币矿工如何使用哈希算法来造币，以及加密系统如何在可转移的同时保证比特币的唯一性和不可复制性。