比特幣系統要解決的兩個主要問題

① 請問比特幣是為什麼而存在的就火是為了解決取暖問題而被發掘的，那麼比特幣又是為了解決什麼問題而被創

比特幣是一種以「電子貨幣」為目的開發的虛擬產品，然而其天然性質決定了它不能成為貨幣。在部分地區，你可以把它看做一支能直接支付的股票。
表面上看，比特幣基於特殊的演算法和密碼學原理保證專有化的沒有發行者的全球性貨幣，其數量是有限的而不能被隨意增發。然而除了專有化這一點外，其它特徵並不符合貨幣的要求。

首先是「沒有發行者」，這一點被視為「電子貨幣」自由的象徵，然而從比特幣發展的狀況來看，這種自由的代價是巨大的，以至於沒有任何地區敢於實施完全的比特幣交易，批准流通的也屈指可數。當我們持有傳統貨幣時，國家級別信用對它的價值提供保障，在時局穩定時，你手中的人民幣、美元、歐元等貨幣價值也相對穩定，其基本購買力是有保障的。缺乏這種信用保證的比特幣價值波動比歷史上任何一種商品都大，幾年前還一文不值，一度曾到達了幾千美元一枚。變動的因素眾多，前期是知名度，參與的人越多價值越高，然後黑客的影響、交易網站的關閉讓其暴跌，再後來國家的政策又成為主要影響。諷刺的是比特幣正因為自由而受國家影響最大的，今天中國央行發個通知，它就暴跌35%，明天德國同一兌換，它又暴漲50%。這樣的漲跌，誰會把它當貨幣用？今天你支付了幾百，然後看著它暴漲欲哭無淚，明天你買了幾千，暴跌了上天台排隊。
其次，它的有限性表示經濟大國永遠不會把它作為主要貨幣，也許現在希臘會想拿它救急，但美國絕對不會給它任何挑戰美元地位的機會。數量有限，國家就不能實行它的貨幣政策，緩慢而穩定的通貨膨脹是刺激經濟發展的重要保障，比特幣現在的開采速度已經大大放緩，到了某天還會無法發行，那還有個卵用。再說上限是2100萬個，夠誰用，難道每次支付要輸入0.000000001比特幣？
所以，綜上，比特幣是一種虛擬商品，價值波動極大，風險和收益並存，你可以把它當股票來玩。

② 你怎麼知道買的比特幣是真的呢

我大腦中一直有這樣一個問題：如果拿比特幣當錢的話，我們怎麼知道這個比特幣是真實的呢？就像如何鑒別鈔票的真偽一樣。

雖然說，比特幣從技術上解決了最重要的兩個問題，讓大家對其信任度非常高，如下：

如果確實回憶不起這兩個特點的人可以好好去回顧下之前的課程了，課程鏈接可通過關註上方公眾號，在菜單「基礎課程」那裡可以找到。

但是，這里有個非常關鍵的問題很多人沒搞清楚： 鑒別鈔票真偽的時候我們已經拿到這個鈔票了，但是我們在提「比特幣是否為真的？」這個問題的時候，我們有拿到這個比特幣嗎？

畢竟比特幣是一種虛擬貨幣，是個看不太懂又摸不著的玩意兒，所以把很多人繞得雲里霧里的，甚至都不知道自己買的是不是比特幣，到底有多少比特幣。我沒說錯吧？

比如我在某交易所買了一點比特幣，大家看下交易流水：

這些是比特幣嗎？雖然我們基本知道比特幣是一個採用數學加密演算法產生的虛擬貨幣，是一串字元或者說是一個utxo結構（ 參考前期utxo課程 ），那麼上面這「一串字元」是否是我的比特幣呢？

好，仔細想了想，這么多條記錄可能是交易明細之類的東西，這能理解。但是，我的比特幣交易數量在哪裡？我有多少比特幣怎麼看？

我有時候也被交易所給搞糊塗了，比如我只能通過賣出時的數值才知道自己擁有多少比特幣：

看見紅色框框沒，只有在賣出時我才大概知道我有多少比特幣，大部分情況下都是一臉懵逼的表情。

通過上面的截圖，大家可以發現一個很嚴重的問題：

當然，這是我很久前的一個困惑，後來光顧著學習，有些忘記了。在我的處女課《 如何從零入門區塊鏈技術 》里，當然有個人提了這么一個問題： 我怎麼知道自己買的比特幣是真的？

當然只能草草作答，直到今天才得空進行全面展開。

這個問題的關鍵在於：

在上周 數字貨幣投資小密圈 里我對交易所的內容進行了一個闡述，舉一個簡單的例子：

假設你在某交易所的賬號里有5000美元和3個比特幣。你相用580美元/比特幣的價格買兩個比特幣，這時交易所幫你找到交易對手並促成交易。現在，你的賬號里有5個比特幣和3840美元。

值得注意的是，當你在交易所完成上述交易的時候， 區塊鏈上並不會記任何交易。交易所不需要在區塊鏈里把比特幣從一個地址轉到另一個地址。 交易所只是修改了和你的合約，交易前，它說「我們日後會還給你5000美元和3個比特幣。」交易完成後，它說「我們日後會還給你3840美元和5個比特幣。」所以，交易前後，比特幣並沒有真正在區塊鏈中移動，只是你和銀行的合約變化了而已。對於你的交易對手而言，也是如此。

就是說，在我們通過交易所買賣比特幣時，其實我們手裡還什麼都沒有，交易所只是給我們用「筆」記錄了一筆賬而已。

那麼，要想確保自己買到的比特幣沒問題，首要的也是最重要的一點：

如何正規，這里不深入闡述了，在數字貨幣小密圈裡我會深入展開。

但是，購買還只是第一步。而我們絕大部分人，目前也僅停留在這一步，畢竟我們購買的比特幣數目不太多，沒那麼興師動眾的。所以，就這樣把「比特幣」扔在交易所的賬戶里躺著，其實，那些我們能看到的字元只有交易記錄和明文數字，與我們理解的比特幣還差很遠。

由於放得太久，或許有一天，我們都有點遺忘了：這玩意兒是我的比特幣？

如果我們持有「比特幣」數據較多，或者是喜歡鑽研的人，我們就要進行到第二步：提取比特幣。因為只有提取比特幣，交易所才會把剛才第一步記錄的賬進行兌現，將真實的比特幣給你。就如同，平時我們在銀行存的錢只是數字，只有提取的時候，銀行才會把真正的鈔票給我們一樣。

所以為了提取，要麼你自己有一個錢包，要麼你在另外一個交易所有一個收款地址。為了演示，我在OkCoin上注冊了一個，並將比特幣轉到了對應的收款地址上。

雖然，在轉賬完成後，本文第二個圖顯示可用BTC為零了，大致可以確定交易發生後，交易所已經兌現了承諾，將比特幣轉到了我指定的收款地址上。但是，仍然一臉懵逼： 比特幣去哪裡了？我怎麼確認轉賬真的發生了？

同樣地，在OKCoin上我依然只能通過賣出時的可用BTC來確認此次轉賬的發生，僅此而已。前文提的問題，如果驗證它的真偽，這個問題還是沒解決。

到這里，就進入了本文要介紹的關鍵所在，在驗證真偽之前，先要問自己一個問題：

什麼是真的？什麼是假的？

回顧一下，比特幣解決的第一個關鍵問題「貨幣偽造」，是如何做到的？這里需要大家回顧一下以前的基礎課程細節，在關於 utxo那節課 中，提到了比特幣里非常重要的數據結構utxo。

仔細學習後，我們應該知道，「1個比特幣」的概念是不存在的，utxo結構將貨幣從誕生（鑄幣）到花費的所有記錄都連接了起來，從而保證了貨幣無法偽造。關於確認貨幣真偽的問題，最後歸結為：

如何查詢這些信息呢？講了這么多，賣了這么多關子，神秘的面紗就要揭開，也是本文要告訴大家的：

比如，我在提取所有比特幣到OKCoin上後，當時使用的收款地址時：。

於是，我通過blockchain.info進行了查詢，結果如圖：

上面有多筆交易的轉賬記錄，基本展現了一個utxo的面貌，在這里可以查到很多信息，比如：

剛開始進去搜索的時候，可能有些迷茫，但是慢慢結合自己之前的學習，你能發現很多有意思的現象，也能理解得更深入。如果你能看懂一些規律，你或許就能明白了，我之前在一個課程里為什麼說「 比特幣其實不是匿名的 」。

比如上圖，轉給我收款地址的一個地址是： 。這個地址我理解應該是交易所的地址，就是說我在提幣的時候，交易所通過這個地址將指定數目的比特幣轉了出去。

但是，這個地址有故事：

更多信息，請大家自行搜索。

通過本文詳盡的介紹，大家應該知道如何辨別你比特幣的真偽了吧？

如果沒有，請趕緊復習前期基礎課程，來我千聊課程里聽聽我的語音解答也是不錯的選擇喲：

③ 在區塊鏈中，雙花問題是什麼問題呢

• 什麼是雙花問題呢？

雙花問題，簡單講就是一筆錢能被花兩次三次很多次。為什麼雙花問題會成為比特幣系統裡面一個這么重要的問題呢？

原因就在於：比特幣，是虛擬貨幣，它是虛擬的，通過代碼形式呈現出來的，是可以被復制下來的。一旦被攻破了代碼漏洞，那麼就可以循環使用同一筆比特幣，這樣一來，比特幣這種「錢」就會變得很雞肋。

我們想一下，要是一筆錢可以花很多次，你有500塊錢，你去買一件500塊錢的衣服，還能循環使用，再去買一雙500塊錢的鞋，這樣一來，錢還能叫錢嗎？

所以，中本聰在設定比特幣系統的時候，他所有的技術手段基本上都是圍繞著解決

「雙花問題」的，來保護比特幣作為一種貨幣，它自身的一個支付手段職能。

其實，這個雙花問題在我們現在的中心化世界裡面根本不是問題，因為有銀行，錢的交易結算都是通過銀行，很安全，有問題直接找銀行。

但是，在去中心化世界裡面呢，沒有銀行這樣一個中心機構，還必須保證一筆錢只能花一次，怎麼樣實現在去中心化的前提下，杜絕「雙花問題」呢，這是一個難題。

這里插一句，中本聰為什麼如此執著的追求「去中心化」呢，自找煩惱嗎？不是，他希望能夠通過去中心化，來解決一些社會問題，其中最主要的問題就是：因為權力機構過量發行貨幣造成的通貨膨脹。

所以，我們總結一下他的邏輯：中心化的貨幣增發導致通貨膨脹——所以我們要實現去中心化——去中心化要面臨很多問題，最大的問題是雙花問題——所以我們要解決雙花問題——怎麼解決雙花問題？

這里，中本聰就引入了UTXO和「時間戳」概念，依靠這兩種手段來解決雙花問題。

④ 比特幣如何防止篡改

比特幣網路主要會通過以下兩種技術保證用戶簽發的交易和歷史上發生的交易不會被攻擊者篡改：

• 非對稱加密可以保證攻擊者無法偽造賬戶所有者的簽名；

• 共識演算法可以保證網路中的歷史交易不會被攻擊者替換；

非對稱加密



• 非對稱加密演算法3是目前廣泛應用的加密技術，TLS 證書和電子簽名等場景都使用了非對稱的加密演算法保證安全。非對稱加密演算法同時包含一個公鑰（Public Key）和一個私鑰（Secret Key），使用私鑰加密的數據只能用公鑰解密，而使用公鑰解密的數據也只能用私鑰解密。





圖 4 - 51% 攻擊



• 1使用如下所示的代碼可以計算在無限長的時間中，攻擊者持有 51% 算力時，改寫歷史 0 ~ 9 個區塊的概率9：


• #include


• #include



• double attackerSuccessProbability(double q, int z) {


• double p = 1.0 - q;


• double lambda = z * (q / p);


• double sum = 1.0;


• int i, k;


• for (k = 0; k <= z; k++) {


• double poisson = exp(-lambda);


• for (i = 1; i <= k; i++)


• poisson *= lambda / i;


• sum -= poisson * (1 - pow(q / p, z - k));


• }


• return sum;


• }



• int main() {


• for (int i = 0; i < 10; i++) {


• printf("z=%d, p=%f\n", i, attackerSuccessProbability(0.51, i));


• }


• return 0;


• }



• 通過上述的計算我們會發現，在無限長的時間中，佔有全網算力的節點能夠發起 51% 攻擊修改歷史的概率是 100%；但是在有限長的時間中，因為比特幣中的算力是相對動態的，比特幣網路的節點也在避免出現單節點佔有 51% 以上算力的情況，所以想要篡改比特幣的歷史還是比較困難的，不過在一些小眾的、算力沒有保證的一些區塊鏈網路中，51% 攻擊還是極其常見的10。



• 防範 51% 攻擊方法也很簡單，在多數的區塊鏈網路中，剛剛加入區塊鏈網路中的交易都是未確認的，只要這些區塊後面追加了數量足夠的區塊，區塊中的交易才會被確認。比特幣中的交易確認數就是 6 個，而比特幣平均 10 分鍾生成一個塊，所以一次交易的確認時間大概為 60 分鍾，這也是為了保證安全性不得不做出的犧牲。不過，這種增加確認數的做法也不能保證 100% 的安全，我們也只能在不影響用戶體驗的情況下，盡可能增加攻擊者的成本。



總結



• 研究比特幣這樣的區塊鏈技術還是非常有趣的，作為一個分布式的資料庫，它也會遇到分布式系統經常會遇到的問題，例如節點不可靠等問題；同時作為一個金融系統和賬本，它也會面對更加復雜的交易確認和驗證場景。比特幣網路的設計非常有趣，它是技術和金融兩個交叉領域結合後的產物，非常值得我們花時間研究背後的原理。



• 比特幣並不能 100% 防止交易和數據的篡改，文中提到的兩種技術都只能從一定概率上保證安全，而降低攻擊者成功的可能性也是安全領域需要面對的永恆問題。我們可以換一個更嚴謹的方式闡述今天的問題 — 比特幣使用了哪些技術來增加攻擊者的成本、降低交易被篡改的概率：



• 比特幣使用了非對稱加密演算法，保證攻擊者在有限時間內無法偽造賬戶所有者的簽名；

• 比特幣使用了工作量證明的共識演算法並引入了記賬的激勵，保證網路中的歷史交易不會被攻擊者快速替換；



• 通過上述的兩種方式，比特幣才能保證歷史的交易不會被篡改和所有賬戶中資金的安全。

⑤ 比特幣挖礦是解決什麼問題的

題主你好：
在很早期，比特幣算力難度非常低時，還可以使用計算機依照演算法進行大量的運算來「開采」比特幣。

在用戶「開采」比特幣時，需要用電腦搜尋64位的數字就行，然後通過反 復解謎與其他淘金者相互競爭，為比特幣網路提供所需的數字，如果用戶的電腦成功地創造出一組數字，那麼就將會獲得區塊所獎勵的比特幣。但是由於比特幣價值不斷升高，目前比特幣挖礦的用戶數量非常龐大，有上百萬的專業礦機在同時挖礦，而每10分鍾產出的比特幣又十分有限，形成了千萬人搶1個區塊的情況出現，所以，如果你用個人電腦單獨挖礦，有可能一整年也搶不到一個區塊，在這種情況下，人們就想出了一種組隊挖礦的方法，於是礦池(mining pool)誕生了。在中幣上有很多的用戶就是在挖礦後玩的。
望題主採納。

⑥ 比特幣面臨的問題有哪些

最大的障礙就是大家都持有比特幣，像人民幣一樣，大家都有才能交易，我有你沒有，那是交易不成的，不過現在有了OKEx，比特幣之間的交易變得簡單了，相信也會越來越多的人嘗試擁有。只是時間問題了。

⑦ 比特幣對中央銀行貨幣發行制度提出了哪些挑戰

主要有兩點：一是比特幣的發行權問題，而是發行量問題。

比特幣顯現出互聯網時代新貨幣形態的萌芽，並不意味著其一定能夠成功。
只要國家的邊界沒有消失、還需政府的權威支撐社會交易，「最後貸款人」的央行仍然存在，則真正去中心化的虛擬貨幣就不可能占據主流地位。對於監管者來說，比特幣只有變成「好孩子」並避免風險失控，才能獲得虛擬貨幣試驗的空間，否則，比特幣只能成為貨幣體系變革的烏托邦式失敗案例。
比特幣具有價值是因為它作為貨幣形式的一種是有用的。比特幣具有貨幣的數學特性(持久性，可攜帶性，可互換性，稀缺性，可分割性和易識別性)而非依賴於物理特性(比如黃金和白銀)或中央權力機構的信任(比如法定貨幣)。簡而言之，比特幣是由數學支持的。有了這些特性，一種貨幣形式要具有價值所需要的就是信任和使用。對比特幣而言，這可以從它日益增長的用戶，商家和初創企業基數上得到體現。同所有貨幣一樣，比特幣的價值直接來自於願意接受它作為支付方式的人們，這也是唯一的來源。

⑧ 區塊鏈技術現存問題有哪些

1.性能問題

體積問題

區塊鏈對數據備份的要求對存儲空間提出挑戰。區塊鏈要求在一筆交易達成後向全網廣播，系統內每個節點都要進行數據備份。

以比特幣為例，自創世區塊至今的區塊數據已經超過 60GB，並且區塊鏈數據量還在不斷增加，這將給比特幣核心客戶端的運行帶來很大挑戰。

處理速度問題

比特幣區塊鏈目前最高每秒處理 6.67 筆交易，一次確認時間大約為 10 分鍾，容易造成大量交易的堵塞延遲，可能會限制小額多次交易和對時間敏感度較高交易的應用。

盡管目前有了一些克服手段，但全面解決交易效率的方法仍然亟待發掘 。

耗能過高

第三，挖礦過程中的算力並不產生額外的實際社會價值，還會浪費大量的電子資源，隨著比特幣的日益普及，區塊鏈逐漸成為高耗能的資本密集型行業。

2.中心化問題

節點的不平等

第一，理論上，分布式網路中每個節點應當被平等對待，但是為了挖礦獲得回報，各節點可能會增加算力進行硬體競賽，從而導致節點的不平等，破壞區塊鏈記賬權的隨機性。

產業化、規模化挖礦產生了礦池

理論上如果礦池通過共謀掌握 51% 以上的算力進行系統供給，就可以實現雙重支付，實際過程中盡管其成本遠超收益，但不能否認合謀供給存在的可能性。

3.隱私安全問題

私鑰容易被竊取

第一，目前區塊鏈採用的是非對稱密鑰機制，盡管具有很高的安全性，但是私鑰保存在用戶本地，容易被黑客竊取。

區塊鏈數據的透明性容易造成隱私泄露

公有鏈中每個參與者都可以獲得完整的數據備份，整個系統是公開透明的，比特幣通過隔斷交易地址和持有人真實身份的關聯保護隱私。

當區塊鏈需要承載更多的業務時，節點如何驗證信息執行命令就需要更多的考慮。

4.升級和激勵問題

公有鏈中參與節點的數量龐大

無論是升級還是修復錯誤都無法關閉系統集中進行，可能需要考慮放鬆去中心化的問題。

各個節點之間存在著競爭博弈

要求激勵相容機制的完善，如何使去中心化系統中的自利節點能夠自發開展區塊數據驗證及記賬工作，並設計合理的懲罰函數抑制非理性競爭，是區塊鏈面臨的另一挑戰。

⑨ 比特幣機制研究

現今世界的電子支付系統已經十分發達，我們平時的各種消費基本上在支付寶和微信上都可以輕松解決。但是無論是支付寶、微信，其實本質上都依賴於一個中心化的金融系統，即使在大多數情況這個系統運行得很好，但是由於信任模型的存在，還是會存在著仲裁糾紛，有仲裁糾紛就意味著不存在 不可撤銷的交易 ，這樣對於 不可撤銷的服務 來說，一定比例的欺詐是不可避免的。在比特幣出來之前，不存在一個 不引入中心化的可信任方 就能解決在通信通道上支付的方案。
比特幣的強大之處就在於：它是一個基於密碼學原理而不是依賴於中心化機構的電子支付系統，它能夠允許任何有交易意願的雙方能直接交易而不需要一個可信任的第三方。交易在數學計算上的不可撤銷將保護 提供不可撤銷服務 的商家不被欺詐，而用來保護買家的 程序化合約機制 也比較容易實現。

假設網路中有A, B ,C三個人。
A付給B 1比特幣 ，B付給C 2比特幣 ，C付給A 3比特幣 。
如下圖所示：

為了刺激比特幣系統中的用戶進行記賬，記賬是有獎勵的。獎勵來源主要有兩方面：

比特幣中每一筆交易都會有手續費，手續費會給記賬者

記賬會有打包區塊的獎勵，中本聰在08年設計的方案是： 每10分鍾打一個包，每打一個包獎勵50個比特幣，每4年單次打包的獎勵數減半，即4年後每打一個包獎勵25個比特幣，再過四年後就獎勵12.5個比特幣... 這樣我們其實可以算出比特幣的總量：

要說明打包的記錄以誰為準的問題，我們需要引入一個知名的 拜占庭將軍問題 （Byzantine failures）。拜占庭將軍問題是由萊斯利·蘭伯特提出的點對點通信中的基本問題。含義是在存在消息丟失的不可靠信道上試圖通過消息傳遞的方式達到一致性是不可能的。

假設有9個互相遠離的將軍包圍了拜占庭帝國，除非有5個及以上的將軍一起攻打，拜占庭帝國才能被打下來。而這9個將軍之間是互不信任的，他們並不知道這其中是否有叛徒，那麼如何通過遠距離協商來讓他們贏取戰斗呢？

口頭協議有3個默認規則：
1.每個信息都能夠被准確接收
2.接收者知道是誰發送給他的
3.誰沒有發送消息大家都知道
4.接受者不知道轉發信息的轉發者是誰
將軍們遵循口頭規則的話，那就是下面的場景：將軍1對其他8個將軍發送了信息，然後將軍2~9將消息進行轉達（廣播），每個將軍都是消息的接受者和轉發者，這樣一輪下來，總共就會有9×8=72次發送。這樣將軍就可以根據自己手中的信息，選擇多數人的投票結果行動即可，這個時候即便有間諜，因為少數服從多數的原則，只要大部分將軍同意攻打拜占庭，自己就去行動。
這個方案有很多缺點：
1.首先是發送量大，9個將軍之間要發送72次，隨著節點數的增加，工作量呈現幾何增長。
2.再者是無法找出誰是叛徒，因為是口頭協議，接受者不知道轉發信息的轉發者是誰，每個將軍手裡的數據僅僅只是一個數量的對比：

這里我們假設有3個叛徒，在一種最極端的情況下即叛徒轉發信息時總是篡改為「不進攻」，那麼我們最壞的結果就如上圖所示。將軍1根據手裡的信息可以推出要進攻的結論，卻無法獲知將軍裡面誰是叛徒。
這樣我們就有了方案二：書面協議。

書面協議即將軍在接受到信息後可以進行簽字，並且大家都能夠識別出這個簽字是否是本人，換種說法就是如果有人篡改簽字大家可以知道。書面協議相對比口頭協議就是增加了一個認證機制，所有的消息都有記錄。一旦發現有人所給出的信息不一致，就是追查間諜。
有了書面協議，那麼將軍1手裡的信息就是這樣的：

可以很明顯得看出，在最壞的一種情況——叛徒總是轉發「不進攻」的消息之下，將軍7、8、9是團隊里的叛徒。
這個方案解決了口頭協議里歷史信息不可追溯的問題，但是在發送量方面並沒有做到任何改進。

在我們的示例中，比特幣系統里的每個用戶發起了一筆交易，都會通過自己的私鑰進行簽名，用數學公式表示就是：

所以之前的區塊就變成了這樣：

這樣每一筆交易都由交易發起者通過私鑰進行數字簽名，由於私鑰是不公開的，所以交易信息也就無法被偽造了。

如書面協議末尾所說的那樣，書面協議未能解決信息交流過多的問題。當比特幣系統中存在上千萬節點的時候，如果要互相廣播驗證，請求響應的次數那將是一個非常龐大的數字，顯然勢必會造成網路擁堵、節點處理變慢。為了解決這個問題，中本聰乾脆讓整個10分鍾出一個區塊，這個區塊由誰來打包發出呢？這里就採用了工作量證明機制(PoW)。工作量證明，說白了就是解一個數學題，誰先解出來數學題，誰就能有打包區塊的權力。換在拜占庭將軍的例子中就是，誰先做出數學題，誰就成為將軍們裡面的總司令，其他將軍聽從他發號的命令。

首先，礦工會將區塊頭所佔用的128位元組的字元串進行兩次sha256求值，即：

這樣求得一個值Hash，將其與目標值相比對，如果符合條件，則視為工作量證明成功。
工作量證明成功的條件寫在了區塊鏈頭部的 難度數 欄位，它要求了最後進行兩次sha256運算的Hash值必須小於定下的目標值；如果不是的話，那就改變區塊頭的 隨機數 （nonce），通過一次次地重復計算檢驗，直到符合條件為止。

此外， 比特幣有自己的一套難度控制系統，使得比特幣系統要在全網不同的算力條件下，都保持10分鍾生成一個區塊的速率。這也就意味著：難度值必須根據全網算力的變化進行調整。難度調整的策略是由最新2016個區塊的花費時長與期望時長（期望時長為20160分鍾即兩周，是按每10分鍾一個區塊的產生速率計算出的總時長）比較得出的，根據實際時長與期望時長的比值，進行相應調整（或變難或變易）。也就是說，如果區塊產生的速率比10分鍾快則增加難度，比10分鍾慢則降低難度。

PoW其實在比特幣中是做了以下的三件事情。

這樣可以防止一台高性能機器同時跑上萬個節點，因為每完成一個工作都要有足夠的算力。

有經濟獎勵就會加速整個系統的去中心化，也鼓勵大家不要去作惡，要積極地按照協議本來的執行方式去執行。(所以說，無幣區塊鏈其實是不可行的，無幣區塊鏈一定導致中心化。)

也就是說，每個節點都不能以自身硬體條件去控制出快速度。現在的比特幣上平均10分鍾出一個塊，性能再好的機器也無法打破這個規則，這就能夠保證 區塊鏈是可以收斂到共同的主鏈上的 ，也就是我們所說的共識。

綜上，共識只是PoW三個作用中的一點，事實上PoW設計的作用有點至少有這么三種。

默克爾樹的概念其實很簡單，如圖所示

這樣，我們區塊的結構就大致完整了，這里分成了區塊頭和區塊體兩部分。

區塊鏈的每個節點，都保存著區塊鏈從創世到現在的每一區塊，即每一筆交易都被保存在節點上，現在已經有幾百個GB了。
每當比特幣系統中有一筆新的交易生成，就會將新交易廣播到所有的節點。每個節點都把新交易收集起來，並生成對應的默克爾根，拼接完區塊頭後，就開始調整區塊頭里的隨機數值，然後就開始算數學題

將算出的result和網路中的目標值進行比對，如果是結果是小於的話，就全網廣播答案。其他礦工收到了這個信息後，就會立馬放下手裡的運算，開始下一個區塊的計算。
舉個例子，當前A節點在挖38936個區塊，A挖礦節點一旦完成計算，立刻將這個區塊發給它的所有相鄰節點。這些節點在接收並驗證這個新區塊後，也會繼續傳播此區塊。當這個新區塊在網路中擴散時，每個節點都會將它作為第38936個區塊(前一個區塊為38935)加到自身節點的區塊鏈副本中。當挖礦節點收到並驗證了這個新區塊後，它們會放棄之前對構建這個相同高度區塊的計算，並立即開始計算區塊鏈中下一個區塊的工作。
整個流程就像下一張圖所展示的這樣：

簡單來說，雙花問題是一筆錢重復花了兩次。具體來講，雙花問題可分為兩種情況：
1.同一筆錢被多次使用；
2.一筆錢只被使用過一次，但是通過黑客攻擊或造假等方式，將這筆錢復制了一份，再次使用。
在我們生活的數字系統中，由於數據的可復制性，使得系統可能存在同一筆數字資產因不當操作被重復使用的情況，為了解決雙花問題，日常生活中是依賴於第三方的信任機構的。這類機構對數據進行中心化管理，並通過實時修改賬戶余額的方法來防止雙重支付的出現。而作為去中心化的點對點價值傳輸系統，比特幣通過UTXO、時間戳等技術的整合來解決雙花問題。

UTXO的英文全稱是 unspent transaction outputs ，意為 未使用的交易輸出 。UTXO是一種有別於傳統記賬方式的新的記賬模型。
銀行里傳統的記賬方式是基於賬戶的，主要是記錄某個用戶的賬戶余額。而UTXO的交易方式，是基於交易本身的，甚至沒有賬戶的概念。在UTXO的記賬機制里，除了貨幣發行外，所有的資金來源都必須來自於前面某一個或幾個交易。任何一筆的交易總量必須等於交易輸出總量。UTXO的記賬機制使得比特幣網路中的每一筆轉賬，都能夠追溯到它前面一筆交易。
比特幣的挖礦節點獲得新區塊的挖礦獎勵，比如 12.5 個比特幣，這時，它的錢包地址得到的就是一個 UTXO，即這個新區塊的幣基交易（也稱創幣交易）的輸出。幣基交易是一個特殊的交易，它沒有輸入，只有輸出。
當甲要把一筆比特幣轉給乙時，這個過程是把甲的錢包地址中之前的一個 UTXO，用私鑰進行簽名，發送到乙的地址。這個過程是一個新的交易，而乙得到的是一個新的 UTXO。
這就是為什麼有人說在這個世界上根本沒有比特幣，只有 UTXO，你的地址中的比特幣是指沒花掉的交易輸出。
以Alice向Bob進行轉賬的過程舉例的話：

UTXO 與我們熟悉的賬戶概念的差別很大。我們日常接觸最多的是賬戶，比如，我在銀行開設一個賬戶，賬戶里的余額就是我的錢。
但在比特幣網路中沒有賬戶的概念，你可以有多個錢包地址，每個錢包地址中都有著多個 UTXO，你的錢是所有這些地址中的 UTXO 加起來的總和。
中本聰發明比特幣的目標是創建一個點對點的電子現金，UTXO 的設計正可以看成是借鑒了現金的思路：我們可能在這個口袋裡裝點現金，在那個櫃子角落裡放點現金，在這種情況下不存在一個賬戶，你放在各處的現金加起來就是你所有的錢。
採用 UTXO 設計還有一個技術上的理由，這種特別的數據結構可以讓雙重花費更容易驗證。對比一下：

⑩ 比特幣面臨的問題和未來的發展方向是怎麼樣的

面對的問題有監管問題，交易平台問題，交易風險問題，交易者身份，合法性。

未來的發展，首先，在世界經濟發展良好的大背景下，人們的收入較前幾年有了可觀的提升。因此人們手中也擁有了更多的閑置資金，對投資理財的需求也有了很大的提升，然而在當今世界金融投資市場上存在著理財渠道和水平供需不匹配的情況。

供給水平滿足不了日益增長的投資理財需求，尤其是在世界通用的虛擬市場上，這類虛擬產品投資品更為匱乏。因此，比特幣的出現極大地彌補了世界金融投資市場產品的空白。所以比特幣在未來發展中會更加具備虛擬市場投資品的職能。

其次，比特幣也扮演者金融市場動盪的保值品角色。當今世界經濟的絕對值雖隨著生產力的進步在持續增長，但世界金融市場也越發動盪，所以保值品功能的存在給比特幣帶來了巨大市場。

比特幣的總數有限恆定，大約只有2100萬個，其自身的總量有限導致了其與人類不斷擴大的價值產出之間難以滿足和匹配，因而比特幣身為通縮性貨幣，其有限性可使得它成為金融市場動盪的保值品。

此外，比特幣也能夠作為一類應用更為廣泛的交換媒介而存在。自比特幣出現並發行以來，越來越多的國家開始認可其存在的價值，確定比特幣作為國際虛擬貨幣的地位並開始重視它所產生的影響。

由於比特幣具有去中心化的特性，以及其不存在政府監管、做虛假賬日可能性在內的諸多優點，均使得比特幣較其他金融產品交易而言有機會發展得更為廣泛，因而比特幣在未來金融市場發展中能夠成為更具認可度的交易媒介。