比特幣如何達成共識

『壹』 比特幣挖礦是什麼意思

挖比特幣又被成為挖礦，從比特幣的本質說起，比特幣的本質其實就是一堆復雜演算法所生成的特解。特解是指方程組所能得到無限個（其實比特幣是有限個）解中的一組。而每一個特解都能解開方程並且是唯一的。

以人民幣來比喻的話，比特幣就是人民幣的序列號，你知道了某張鈔票上的序列號，你就擁有了這張鈔票。而挖礦的過程就是通過龐大的計算量不斷的去尋求這個方程組的特解，這個方程組被設計成了只有 2100 萬個特解，所以比特幣的上限就是 2100 萬。

比特幣：又稱「比特金」，是一種網路虛擬貨幣，網民可以使用比特幣購買一些虛擬物品，比如網路游戲當中的衣服、帽子、裝備等，網民之間也有用來購買現實物品的情況。

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缺點

一、交易平台的脆弱性。比特幣網路很健壯，但比特幣交易平台很脆弱。交易平台通常是一個網站，而網站會遭到黑客攻擊，或者遭到主管部門的關閉。

二、交易確認時間長。比特幣錢包初次安裝時，會消耗大量時間下載歷史交易數據塊。而比特幣交易時，為了確認數據准確性，會消耗一些時間，與p2p網路進行交互，得到全網確認後，交易才算完成。

三、價格波動極大。由於大量炒家介入，導致比特幣兌換現金的價格如過山車一般起伏。使得比特幣更適合投機，而不是匿名交易。

四、大眾對原理不理解，以及傳統金融從業人員的抵制。活躍網民了解p2p網路的原理，知道比特幣無法人為操縱和控制。但大眾並不理解，很多人甚至無法分清比特幣和Q幣的區別。「沒有發行者」是比特幣的優點，但在傳統金融從業人員看來，「沒有發行者」的貨幣毫無價值。

『貳』 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。

『叄』 中國人民銀行正研究對比特幣監管規則，比特幣將成法定貨幣嗎

絕對不可能。

你可以想像一下這幅畫面：發薪日到了，你的冷錢包到賬了0.05的比特幣，按照比特幣6萬美金一個，你這個月收入了3000美金，共20100人民幣！你很高興，正當你准備去吃一頓大餐犒勞自己的時候，比特幣突然就從6萬美金暴跌到5萬美金了，而且它還在不斷下跌！！你的0.05的比特幣還是那麼多，但是你的收入瞬間就減少到了16250，將近4000塊蒸發了，不僅如此金額還在以肉眼可見的幅度持續走低！！這時候恐怕沒誰有心請吃大餐了，而是緊張的拿出手機趕緊把比特幣賣掉！當交易完成，1萬6人民幣打到了你的賬上，你才終於放鬆了……

那麼為何比特幣便於藏錢和轉移資產呢？這是因為其設計原理決定的。專業知識太復雜，簡單來說，比特幣是一段無法被黑客攻破的代碼城池，這座城池裡參與比特幣買賣的所有用戶都無法通過任何技術手段追查其現實資料，因此比特幣成為了各國政府都無法管控的資產凈土，在這座城池裡你的私人財產永遠是你的，誰都別想拿走，如果你忘記的自己的密碼，那就慘了，因為你也別想拿回你自己的比特幣了，它會永遠的被存放在這座城池裡。所以，比特幣的極端安全性和隱秘性，很容易讓私人財產徹底擺脫主權國家的控制，所以各國政府研究監管方法也是理所應當的，因為比特幣就是有史以來最強大的，可以在經濟上對抗國家的敵人。

『肆』 在比特幣總市值再創新高後，你對這種虛擬幣有了什麼新看法

比特幣價格再創新高。根據CoinDesk的數據顯示，比特幣在16日突破5萬美元關口，並於17日觸及51000美元。截至北京時間今早7點，比特幣價格上漲7.4%，至56055.74美元。

按這一最新價格計算，比特幣的總市值約為1.04萬億美元。這一數字僅次於1.4萬億美元市值的谷歌，高於7500億美元的特斯拉，可排名美股第5位。以貴州茅台2月19日收盤價計算，比特幣幣值總市值相當於茅台總市值的2.17倍。

比特幣2021年價值增長超過4150億美元，達到1萬億美元以上。在過去的六個月中，比特幣價格已經上漲了約350%。市場人士表示，近期一些機構和大型公司表示要進入數字貨幣領域推高了比特幣的價格，未來前期獲益的投機資金流向變化和監管方態度可能對其走勢有所影響。與此同時，這也讓更多的加密貨幣被人們熟知，但是大多數加密貨幣的價值，特別是比特幣，每天都在波動。雖然虛擬貨幣旨在促進更安全的交易，通過最近比特幣的價格波動也不難看出其價值越來越以投機為中心。有些加密投資者一夜之間就成了百萬富翁，但也有可能幾周後就失去了大部分財富。這也顯示了比特幣的巨大不可靠的性質，特別是作為一種貨幣的商品和服務。

比特幣面臨的潛在問題和風險

技術革新：首先比特幣會面臨的挑戰是技術革新，比特幣去中心化的設計讓我們耳目一新的同時，也限制了比特幣的發展。每一次比特幣協議的升級都需要在網路上與各各節點達成共識，但每個人對比特幣都有自己不同的觀點，共識往往很難實現。這個問題就造成了比特幣的分叉，也導致了比特幣協議本身的發展進度非常緩慢。與此同時，隨著科學技術的發展，量子計算的實現和應用，也會打破比特幣基於網路上所有節點整體算力搭建起來的安全模型，在理論上可能實現51%算力攻擊。這個問題到目前為止，仍未得到解決。也就是說比特幣可能在量子計算技術出現以後突然沒有那麼安全了。另外由於比特幣的共識機制，耗電和對硬體要求也是不斷提升。這些問題到目前為止都還沒法徹底解決

央行數字貨幣的發行：除了比特幣自身存在的一些問題，比特幣在未來也會面臨央行數字貨幣的挑戰。比特幣的部分價值在於其區塊鏈的應用，而區塊鏈的交易方式也是未來銀行發展的一大方向。應用同樣的技術，央行可以更好審視經濟活動，進行宏觀調控，或許會更有利經濟發展。同時以國家信用發行的數字貨幣是否會更容易推行，並得到更好的發展，我們目前還不確定。但央行們在做出類似嘗試的時候，也必然會在一定程度上和比特幣形成競爭關系。

比特幣的創立和早期發展很多都是建立人們想要搭建一個更公平的貨幣體系，這一基礎上的。但是隨著比特幣的金融化和機構投資人的入場，突然間我們發現，大量的比特幣已經掌握在金融大鱷的手中。比特幣作為加密貨幣，它的交易也一直在監管之外，沒有法律要求機構投資人要對比特幣的大額買賣進行披露，來確保市場的公平性，這也為機構投資人操縱市場提供了很大的空間。散戶抱著對數字貨幣美好的願景入市，結果卻淪為了大鱷的收割的對象。經過一次次的收割，更多的資本掌握在了金融大鱷的手中。

『伍』 什麼是比特幣，詳細一些。

比特幣（BitCoin）的概念最初由中本聰在2009年提出，根據中本聰的思路設計發布的開源軟體以及建構其上的P2P網路。比特幣是一種P2P形式的數字貨幣。點對點的傳輸意味著一個去中心化的支付系統。
與大多數貨幣不同，比特幣不依靠特定貨幣機構發行，它依據特定演算法，通過大量的計算產生，比特幣經濟使用整個P2P網路中眾多節點構成的分布式資料庫來確認並記錄所有的交易行為，並使用密碼學的設計來確保貨幣流通各個環節安全性。P2P的去中心化特性與演算法本身可以確保無法通過大量製造比特幣來人為操控幣值。基於密碼學的設計可以使比特幣只能被真實的擁有者轉移或支付。這同樣確保了貨幣所有權與流通交易的匿名性。比特幣與其他虛擬貨幣最大的不同，是其總數量非常有限，具有極強的稀缺性。該貨幣系統曾在4年內只有不超過1050萬個，之後的總數量將被永久限制在2100萬個。
比特幣可以用來兌現，可以兌換成大多數國家的貨幣。使用者可以用比特幣購買一些虛擬物品，比如網路游戲當中的衣服、帽子、裝備等，只要有人接受，也可以使用比特幣購買現實生活當中的物品。
貨幣特徵
去中心化：比特幣是第一種分布式的虛擬貨幣，整個網路由用戶構成，沒有中央銀行。去中心化是比特幣安全與自由的保證 。
全世界流通：比特幣可以在任意一台接入互聯網的電腦上管理。不管身處何方，任何人都可以挖掘、購買、出售或收取比特幣。
專屬所有權：操控比特幣需要私鑰，它可以被隔離保存在任何存儲介質。除了用戶自己之外無人可以獲取。
低交易費用：可以免費匯出比特幣，但最終對每筆交易將收取約1比特分的交易費以確保交易更快執行。
無隱藏成本：作為由A到B的支付手段，比特幣沒有繁瑣的額度與手續限制。知道對方比特幣地址就可以進行支付。
跨平台挖掘：用戶可以在眾多平台上發掘不同硬體的計算能力。

『陸』 什麼是區塊鏈共識

在比特幣和其它區塊鏈幣中，也存在如何達成共識的問題。或者說，比特幣或其它區塊鏈幣最核心的問題也是如何在去中心化的環境中達成共識。

區塊鏈是比特幣背後的核心技術，也是支撐比特幣的基礎架構。因此在談區塊鏈共識，就必然要談比特幣的共識。

比特幣最核心的突破是在去中心化的情況下對交易事件達成了共識，即在沒有中心組織的情況下對某個交易的有效性達成了一致。

比特幣實現這個共識的方法主要包括兩個部分：

激勵；即通過每個區塊產生一定量的新比特幣來激勵參與者；
引入外部資源確保安全；即通過大量的外部計算來確保共識的安全性，也就是工作量證明（Proof of Power）；

這也是幾乎所有PoW幣種所採用的的方法。例如，DECENT、萊特幣、沙錢幣、狗狗幣等等。

『柒』 比特幣擴容問題：隔離見證究竟是什麼

比特幣隔離驗證簡單來說就是多了一條側鏈，主鏈和側鏈互相補充，是互相支撐。隔離驗證是為了解決比特幣擁堵的問題，在2013年年底，比特幣就已經出現了擁堵的問題，擴容成為了社區的共識，但如何去擴容卻沒有達成共識。
在2016年的時候，社區就擴容問題在香港舉辦了一次會議，會上中國曠工和Bitcoin Core達成了共識，提出了一種折中的方案，硬分叉+隔離認證。這是一種雙方妥協的結果，但是後來core反悔了，強制要求曠工接受隔離方案，但不進行擴容，中國對隔離驗證大數多是反對排斥的。

『捌』 Gate.io芝麻開門如何保證全球比特幣賬本的一致與同步

為了實現去中心化的目的，比特幣網路中人人都可記賬。但全世界那麼多人同時記了帳，該聽誰的?
這就是比特幣的共識問題。 即如何在實現去中心化的同時，讓全網節點達成共識，保持所有賬本的一致? 這是在過去，去中心化系統長久無法解決的問題。
中本聰提出了POW工作證明機制( Proof Of Work )這個解決方案。 它規定，誰付出最多計算工作量，誰越有機會獲得最終記賬權。他的記賬結果將被全網認可。 如何衡量計算工作量? 記賬員們需要耗費計算機算力，解決一個叫哈希函數的難題。這個難題只能通過計算機枚舉數字一個一個地猜，算力越強，越容易猜中答案。 一旦有幸運記賬員找到了答案，他將獲得記賬權。並獲得比特幣獎勵。 所有人都要聽他的記賬結果，並在他的基礎上開始新的記錄。
簡單來說就是多勞多得。越努力，越幸運。 POW 解決了互不信任的節點達成共識的問題，被認為是當今所有共識機 制的始祖。 它讓比特幣能真正成為去中心化的自治系統。

『玖』 比特幣是什麼請通俗的解釋一下講一下它的歷史

說說我的理解:有個人發明了一個方程(演算法?)，這個方程有2100萬個解，於是根據這個方程發展出一個游戲，就是誰找到了這個方程的一個解，就給這個人一個叫「比特幣」的獎勵品。於是很多人開始玩這個游戲(無聊?)。最開始，使用一般的CPU進行運算很快就能找出這個方程的一些解，比如說玩家A說我找到了解a1，於是A向所有參與游戲的人詢問「你們找到a1這個解了嗎?」於是所有人都帶著a1這個解去驗證，並查詢自己是否已經計算過了a1，如果都沒有人對「a1是這個方程的一個解」提出異議，並且沒有人在A之前找到了a1，那麼很幸運，A將獲得一個比特幣。當這個游戲參與的玩家越來越多，被找到的解也就越來越多，想要快速發現新的解就需要更強大的運算力，而解方程的過程涉及大量的浮點運算，傳統CPU已經無法滿足這種高精度的浮點運算，於是主要的運算任務交給了更擅長浮點運算的GPU進行(發展到後來就是專業挖礦機)。本來這是一堆極客玩的游戲，但是某些銀行家發現了比特幣的貨幣特性，於是開始用真實流通的貨幣去購買比特幣，使比特幣與金融貨幣掛鉤，於是比特幣逐漸得開始擁有貨幣的屬性並擁有一定的價值(因為有人願意用美元買比特幣)。總結一個比特幣是一個方程的2100萬個解的其中一個，有人願意用美元或是其他貨幣去兌換比特幣，那麼比特幣是有價值的，如果沒有人願意拿貨幣兌換比特幣了，比特幣就毫無價值。

『拾』 什麼是比特幣加密技術

比特幣和區塊鏈的誕生需要依賴於很多核心技術的突破：一是拜占庭容錯技術；二是非對稱加密技術；三是點對點支付技術。下面會依次介紹。
拜占庭容錯技術
比特幣和區塊鏈誕生的首要難點在於如何創建分布式共識機制，也就是菜斯利·蘭伯特等人1982年提出的拜占庭將軍問題。所謂拜占庭將軍問題是指，把戰爭中互不信任的各城邦軍隊如何達成共識並決定是否出兵的決策過程。延伸至計算機領域，試圖創建具有容錯性的分布式系統，即使部分節點失效仍可確保系統正常運行，也可讓多個基於零信任基礎的節點達成共識，並確保信息傳遞的一致性。
中本聰所提到的「拜占庭將軍問題」解決方法起始於亞當﹒拜克在1997年發明的哈希現金演算法機制，起初該設計是用於限制垃圾郵件發送與拒絕服務攻擊。2004年，密碼朋克運動早期和重要成員哈爾·芬尼將亞當﹒拜克的哈希現金演算法改進為可復用的工作量證明機制。他們的研究又是基於達利亞·馬凱與邁克爾·瑞特的學術成果：拜占庭容錯機制。正是哈爾·芬尼的可復用的工作量證明機制後來成為比特幣的核心要素之一。哈爾·芬尼是中本聰的最早支持者，同時也是第一筆比特幣轉賬的接受者，在比特幣發展的早期與中本聰有大量互動與交流。
非對稱加密技術
比特幣的非對稱加密技術來源於以下幾項密碼學的技術創新：1976年，Sun公司前首席安全官Whitfield Diffie與斯坦福大學教授Martin Hell，在開創性論文《密碼學的新方向》首次提出公開鑰匙密碼學的概念，發明了非對稱加密演算法。1978年省理工學院的倫納德·阿德曼、羅納德·李維斯特、阿迪·薩莫爾三名研究人員，共同發明了公開鑰匙系統「RSA」可用於數據加密和簽名，率先開發第一個具備商業實用性的非對稱RSA加密演算法。1985年，Neal Koblitz和Victor Miller倆人，首次提出將橢圓曲線演算法（ECC），應用於密碼學，並建立公鑰加密的演算法，公鑰密碼演算法的原理是利用信息的不對稱性，公鑰對應的是私鑰，私鑰是解開所有信息的鑰匙，公鑰可以由私鑰反推算出。ECC能夠提供比RSA更高級別的安全。比特幣使用的就是橢圓曲線演算法公鑰用於接收比特幣，而私鑰則是比特幣支付時的交易簽名。這些加密演算法奠定了當前非對稱加密理論的基礎，被廣泛應用於網路通信領域。但是，當時這些加密技術發明均在NSA嚴密監視的視野之內。NSA最初認為它們對國家安全構成威脅，並將其視為軍用技術。直到20世紀90年代末，NSA才放棄對這些非對稱加密技術的控制，RSA演算法、ECC演算法等非對稱加密技術最終得以走進公眾領域。
不過，中本聰並不信任NSA公布的加密技術，在比特幣系統中沒有使用RSA公鑰系統，原因除了ECC能夠提供比RSA更高級別的安全性能外，還擔心美國安全部門在RSA留有技術後門。2013年9月，斯諾登就曾爆料NSA採用秘密方法控制加密國際標准，比特幣採用的RSA可能留有後門，NSA能以不為人知的方法弱化這條曲線。所幸的是，中本聰神一般走位避開了RSA的陷阱,使用的加密技術不是NSA的標准，而是另一條鮮為人知的橢圓曲線，這條曲線並不在美國RSA的掌握之下。全世界只有極少數程序躲過了這一漏洞，比特幣便是其中之一。