比特币的计量研究

1. 比特币机制研究

现今世界的电子支付系统已经十分发达，我们平时的各种消费基本上在支付宝和微信上都可以轻松解决。但是无论是支付宝、微信，其实本质上都依赖于一个中心化的金融系统，即使在大多数情况这个系统运行得很好，但是由于信任模型的存在，还是会存在着仲裁纠纷，有仲裁纠纷就意味着不存在 不可撤销的交易 ，这样对于 不可撤销的服务 来说，一定比例的欺诈是不可避免的。在比特币出来之前，不存在一个 不引入中心化的可信任方 就能解决在通信通道上支付的方案。
比特币的强大之处就在于：它是一个基于密码学原理而不是依赖于中心化机构的电子支付系统，它能够允许任何有交易意愿的双方能直接交易而不需要一个可信任的第三方。交易在数学计算上的不可撤销将保护 提供不可撤销服务 的商家不被欺诈，而用来保护买家的 程序化合约机制 也比较容易实现。

假设网络中有A, B ,C三个人。
A付给B 1比特币 ，B付给C 2比特币 ，C付给A 3比特币 。
如下图所示：

为了刺激比特币系统中的用户进行记账，记账是有奖励的。奖励来源主要有两方面：

比特币中每一笔交易都会有手续费，手续费会给记账者

记账会有打包区块的奖励，中本聪在08年设计的方案是： 每10分钟打一个包，每打一个包奖励50个比特币，每4年单次打包的奖励数减半，即4年后每打一个包奖励25个比特币，再过四年后就奖励12.5个比特币... 这样我们其实可以算出比特币的总量：

要说明打包的记录以谁为准的问题，我们需要引入一个知名的 拜占庭将军问题 （Byzantine failures）。拜占庭将军问题是由莱斯利·兰伯特提出的点对点通信中的基本问题。含义是在存在消息丢失的不可靠信道上试图通过消息传递的方式达到一致性是不可能的。

假设有9个互相远离的将军包围了拜占庭帝国，除非有5个及以上的将军一起攻打，拜占庭帝国才能被打下来。而这9个将军之间是互不信任的，他们并不知道这其中是否有叛徒，那么如何通过远距离协商来让他们赢取战斗呢？

口头协议有3个默认规则：
1.每个信息都能够被准确接收
2.接收者知道是谁发送给他的
3.谁没有发送消息大家都知道
4.接受者不知道转发信息的转发者是谁
将军们遵循口头规则的话，那就是下面的场景：将军1对其他8个将军发送了信息，然后将军2~9将消息进行转达（广播），每个将军都是消息的接受者和转发者，这样一轮下来，总共就会有9×8=72次发送。这样将军就可以根据自己手中的信息，选择多数人的投票结果行动即可，这个时候即便有间谍，因为少数服从多数的原则，只要大部分将军同意攻打拜占庭，自己就去行动。
这个方案有很多缺点：
1.首先是发送量大，9个将军之间要发送72次，随着节点数的增加，工作量呈现几何增长。
2.再者是无法找出谁是叛徒，因为是口头协议，接受者不知道转发信息的转发者是谁，每个将军手里的数据仅仅只是一个数量的对比：

这里我们假设有3个叛徒，在一种最极端的情况下即叛徒转发信息时总是篡改为“不进攻”，那么我们最坏的结果就如上图所示。将军1根据手里的信息可以推出要进攻的结论，却无法获知将军里面谁是叛徒。
这样我们就有了方案二：书面协议。

书面协议即将军在接受到信息后可以进行签字，并且大家都能够识别出这个签字是否是本人，换种说法就是如果有人篡改签字大家可以知道。书面协议相对比口头协议就是增加了一个认证机制，所有的消息都有记录。一旦发现有人所给出的信息不一致，就是追查间谍。
有了书面协议，那么将军1手里的信息就是这样的：

可以很明显得看出，在最坏的一种情况——叛徒总是转发“不进攻”的消息之下，将军7、8、9是团队里的叛徒。
这个方案解决了口头协议里历史信息不可追溯的问题，但是在发送量方面并没有做到任何改进。

在我们的示例中，比特币系统里的每个用户发起了一笔交易，都会通过自己的私钥进行签名，用数学公式表示就是：

所以之前的区块就变成了这样：

这样每一笔交易都由交易发起者通过私钥进行数字签名，由于私钥是不公开的，所以交易信息也就无法被伪造了。

如书面协议末尾所说的那样，书面协议未能解决信息交流过多的问题。当比特币系统中存在上千万节点的时候，如果要互相广播验证，请求响应的次数那将是一个非常庞大的数字，显然势必会造成网络拥堵、节点处理变慢。为了解决这个问题，中本聪干脆让整个10分钟出一个区块，这个区块由谁来打包发出呢？这里就采用了工作量证明机制(PoW)。工作量证明，说白了就是解一个数学题，谁先解出来数学题，谁就能有打包区块的权力。换在拜占庭将军的例子中就是，谁先做出数学题，谁就成为将军们里面的总司令，其他将军听从他发号的命令。

首先，矿工会将区块头所占用的128字节的字符串进行两次sha256求值，即：

这样求得一个值Hash，将其与目标值相比对，如果符合条件，则视为工作量证明成功。
工作量证明成功的条件写在了区块链头部的 难度数 字段，它要求了最后进行两次sha256运算的Hash值必须小于定下的目标值；如果不是的话，那就改变区块头的 随机数 （nonce），通过一次次地重复计算检验，直到符合条件为止。

此外， 比特币有自己的一套难度控制系统，使得比特币系统要在全网不同的算力条件下，都保持10分钟生成一个区块的速率。这也就意味着：难度值必须根据全网算力的变化进行调整。难度调整的策略是由最新2016个区块的花费时长与期望时长（期望时长为20160分钟即两周，是按每10分钟一个区块的产生速率计算出的总时长）比较得出的，根据实际时长与期望时长的比值，进行相应调整（或变难或变易）。也就是说，如果区块产生的速率比10分钟快则增加难度，比10分钟慢则降低难度。

PoW其实在比特币中是做了以下的三件事情。

这样可以防止一台高性能机器同时跑上万个节点，因为每完成一个工作都要有足够的算力。

有经济奖励就会加速整个系统的去中心化，也鼓励大家不要去作恶，要积极地按照协议本来的执行方式去执行。(所以说，无币区块链其实是不可行的，无币区块链一定导致中心化。)

也就是说，每个节点都不能以自身硬件条件去控制出快速度。现在的比特币上平均10分钟出一个块，性能再好的机器也无法打破这个规则，这就能够保证 区块链是可以收敛到共同的主链上的 ，也就是我们所说的共识。

综上，共识只是PoW三个作用中的一点，事实上PoW设计的作用有点至少有这么三种。

默克尔树的概念其实很简单，如图所示

这样，我们区块的结构就大致完整了，这里分成了区块头和区块体两部分。

区块链的每个节点，都保存着区块链从创世到现在的每一区块，即每一笔交易都被保存在节点上，现在已经有几百个GB了。
每当比特币系统中有一笔新的交易生成，就会将新交易广播到所有的节点。每个节点都把新交易收集起来，并生成对应的默克尔根，拼接完区块头后，就开始调整区块头里的随机数值，然后就开始算数学题

将算出的result和网络中的目标值进行比对，如果是结果是小于的话，就全网广播答案。其他矿工收到了这个信息后，就会立马放下手里的运算，开始下一个区块的计算。
举个例子，当前A节点在挖38936个区块，A挖矿节点一旦完成计算，立刻将这个区块发给它的所有相邻节点。这些节点在接收并验证这个新区块后，也会继续传播此区块。当这个新区块在网络中扩散时，每个节点都会将它作为第38936个区块(前一个区块为38935)加到自身节点的区块链副本中。当挖矿节点收到并验证了这个新区块后，它们会放弃之前对构建这个相同高度区块的计算，并立即开始计算区块链中下一个区块的工作。
整个流程就像下一张图所展示的这样：

简单来说，双花问题是一笔钱重复花了两次。具体来讲，双花问题可分为两种情况：
1.同一笔钱被多次使用；
2.一笔钱只被使用过一次，但是通过黑客攻击或造假等方式，将这笔钱复制了一份，再次使用。
在我们生活的数字系统中，由于数据的可复制性，使得系统可能存在同一笔数字资产因不当操作被重复使用的情况，为了解决双花问题，日常生活中是依赖于第三方的信任机构的。这类机构对数据进行中心化管理，并通过实时修改账户余额的方法来防止双重支付的出现。而作为去中心化的点对点价值传输系统，比特币通过UTXO、时间戳等技术的整合来解决双花问题。

UTXO的英文全称是 unspent transaction outputs ，意为 未使用的交易输出 。UTXO是一种有别于传统记账方式的新的记账模型。
银行里传统的记账方式是基于账户的，主要是记录某个用户的账户余额。而UTXO的交易方式，是基于交易本身的，甚至没有账户的概念。在UTXO的记账机制里，除了货币发行外，所有的资金来源都必须来自于前面某一个或几个交易。任何一笔的交易总量必须等于交易输出总量。UTXO的记账机制使得比特币网络中的每一笔转账，都能够追溯到它前面一笔交易。
比特币的挖矿节点获得新区块的挖矿奖励，比如 12.5 个比特币，这时，它的钱包地址得到的就是一个 UTXO，即这个新区块的币基交易（也称创币交易）的输出。币基交易是一个特殊的交易，它没有输入，只有输出。
当甲要把一笔比特币转给乙时，这个过程是把甲的钱包地址中之前的一个 UTXO，用私钥进行签名，发送到乙的地址。这个过程是一个新的交易，而乙得到的是一个新的 UTXO。
这就是为什么有人说在这个世界上根本没有比特币，只有 UTXO，你的地址中的比特币是指没花掉的交易输出。
以Alice向Bob进行转账的过程举例的话：

UTXO 与我们熟悉的账户概念的差别很大。我们日常接触最多的是账户，比如，我在银行开设一个账户，账户里的余额就是我的钱。
但在比特币网络中没有账户的概念，你可以有多个钱包地址，每个钱包地址中都有着多个 UTXO，你的钱是所有这些地址中的 UTXO 加起来的总和。
中本聪发明比特币的目标是创建一个点对点的电子现金，UTXO 的设计正可以看成是借鉴了现金的思路：我们可能在这个口袋里装点现金，在那个柜子角落里放点现金，在这种情况下不存在一个账户，你放在各处的现金加起来就是你所有的钱。
采用 UTXO 设计还有一个技术上的理由，这种特别的数据结构可以让双重花费更容易验证。对比一下：

2. 世界仅仅是一串二进制编码，究竟应该如何解释呢

其实程序员节也是属于比特币的，1024是是2的十次方，二进制计数的基本计量单位之一，说白了二进制就是一串0和1组成的字符，可以说任何计算机网络下的程序和数据都是基于此的。

总体来看，比特币和区块链的发展是以技术驱动为主的，始于程序员也一直离不开程序员的身影，这中间也让V神，BM，CZ等程序员实现了人生的逆袭。

但现在区块链的开发在程序员的圈子里还比较小众，借着今天的节日，希望程序员们能积极参与进来，不是程序员的朋友也照顾好自己身边的程序员，说不定是下一个中本聪呢。

3. 随着比特币总量的增加,新币制造的速度减慢,直到2140年达到多少个的总量上限

在比特币的算法中，新的比特币产生是有周期和数量限制的。根据算法规定，从最开始的每十分钟产生50个比特币，每四年效率减半，到2140年比特币会被彻底挖完，总共2100万个。

4. 我想问问1比特币和1聪的比例是多少啊，刚才中了400聪

在魔豆皮中的吧，一分钱还不值，我有0.0000263比特币，算下来2000多聪

5. 比特币总量是多少

总量不变，很好理解，比特币总量2100万个不会变化。开发者公开的，没有私藏
但是向下还可以分割，也没有什么难理解的吧，我钱包里有1元，我也可以说我有10角、100分、1000厘、10000毫、100000丝、1000000忽、10000000微。不管用什么计量单位，我既不会变得更有钱，也不能买到更多东西，对经济也没有任何影响。

6. 【区块链思维导图】002：比特币

在这里，杰Sir为你送出第002张区块链思维导图：002比特币~

下面是比特币的相关内容简述：

比特币（英语：Bitcoin）是一种去中心化，非普遍全球可支付的电子加密货币。比特币由中本聪（又译中本哲史）（化名）于2009年1月3日，基于无国界的对等网络，用共识主动性开源软件发明创立。截至目前2018年2月12日，比特币是目前市场总值最高的加密货币。【1】

为什么会产生比特币这种加密货币呢？或者说，比特币为什么会广受大众的欢迎，从极客圈的潮流玩意逐渐走进普通人的日常生活投资之中？？

有观点认为，比特币的问世是人们憎恨商品经济中国家主权货币超发、以及货币政策干预、向往礼物经济中社区共识货币自主的结果。相信大家都会对于“通货膨胀”的问题深有感触吧？

查阅资料可得：通货膨胀，一般定义为：在信用货币制度下，流通中的货币数量超过经济实际需要而引起的货币贬值和物价水平全面而持续的上涨--用更通俗的语言来说就是：在一段给定的时间内，给定经济体中的物价水平普遍持续增长，从而造成货币购买力的持续下降。【2】

在中国，我们可以用个形象的例子来说明：在改革开放之初的1980年左右，“万元户”都是很厉害的富翁了；而过了30多年后的今天，估计要到亿万资产的级别才能算得上“富翁”了吧？？ 而这上千万倍的差距变化，背后就是因为货币超发而造成的货币贬值大问题 。

中本聪对于这种“通货膨胀”类的问题可谓是深恶痛绝的。于是，他提出了自己解决问题的方法论： 基于对技术的信仰和自由货币主义的信念，提出了区块链技术系统；并且以区块链技术为依托，创造了比特币 。

有趣的是，中本聪创造了比特币系统的第一个区块，即“创世区块”，并附有一句“The Times 03/Jan/2009 Chancellor on brink of second lout for banks”（2009年1月3日，财政大臣正处于实施第二轮银行紧急援助的边缘），而这句是当天泰晤士报的头版文章标题。

至此，人们自主发行货币系统的大胆尝试开始启动，而一旦启动了的试验车轮，便很难被阻挡下来。后来，比特币历经了不断的迭代发展，也产生了许许多多的硬分叉币种。

资料显示：

当然，比特币的发展也并不是一帆风顺的，黑客们会攻击比特币的交易网站；而很多的犯罪组织也会利用比特币进行非法的交易；甚至很多人至今认为比特币是一种“庞氏骗局”。

另外，名人大咖们对于比特币的褒贬也是不一的，资料显示：

诺贝尔经济学得主保罗·克鲁曼，认为“比特币是邪恶的”，发表了若干对于比特币的看法。

美银美林利率与外汇研究全球主管David Woo 认为“比特币能够成为电子商务的一种主要支付方式，并且成为传统货币交易的有力竞争者”。。。【3】

比特币到底是如何呢？每个人都会有自己不同的看法。不过，杰Sir觉得： 对于不清楚的新事物，在我们轻易地做下判断之前，不如先主动去学习去了解它吧。而学习比特币，先去了解比特币的白皮书就是一种很好的方法论 。

杰Sir在之前的文章里面也曾经写到过比特币的官方白皮书解读，欢迎大家查看：

题目：【说数字货币】比特币白皮书解读

链接： https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU1MTA2NDM1NA==&mid=2247483713&idx=1&sn=&chksm=5c761a#rd

总的来说，一个新的时代已经到来，区块链、比特币等新事物，必将会在未来展现出它们巨大的能量！我们都是时代的幸运儿与见证者，大家赶紧去学习、去了解区块链的世界吧！！！

注：

【1】摘自维基网络：比特币

【2】摘自网络：通货膨胀

【3】摘自维基网络：比特币

7. USTD交易是什么意思

ustd交易是比特币的交易流通。
USTD是比特币的计量单位，1USTD相当于1美元，比特币是一种P2P形式的数字货币，不依靠特定货币机构发行，它依据特定算法，通过大量的计算产生，使用密码学的设计来确保货币流通各个环节安全性。
比特币以USTD为计量单位的价值，一般一USTD就会有1美元与之对应，还有的交易所以CNY为计量单位，就是RMB，比如币汇。
比特币的概念最初由中本聪在2009年提出，根据中本聪的思路设计发布的开源软件以及建构其上的P2P网络。比特币是一种P2P形式的数字货币。点对点的传输意味着一个去中心化的支付系统。
与大多数货币不同，比特币不依靠特定货币机构发行，它依据特定算法，通过大量的计算产生，比特币经济使用整个P2P网络中众多节点构成的分布式数据库来确认并记录所有的交易行为，并使用密码学的设计来确保货币流通各个环节安全性。P2P的去中心化特性与算法本身可以确保无法通过大量制造比特币来人为操控币值。基于密码学的设计可以使比特币只能被真实的拥有者转移或支付。这同样确保了货币所有权与流通交易的匿名性。比特币与其他虚拟货币最大的不同，是其总数量非常有限，具有极强的稀缺性。该货币系统曾在4年内只有不超过1050万个，之后的总数量将被永久限制在2100万个。
拓展资料：
比特币的优点
1.比特币具有完全去除中心化的特征，使其无法被大量制造更无法操控其发行数量。
2.比特币交易由于使用的p2p算法，使其十分的健壮，本身和p2p网络都不会消失。
3.因为是一种数字货币，所以在交易中可以保持用户的匿名性，也不需要交税，更不会被监管。
4.比特币的交易无国界，可以跨境交易流通。
5.由于其特殊的算法规则，不会被轻易盗取或山寨。

8. 虚拟货币一张是多少量

虚拟货币一张是1BTC。虽然虚拟货币没有统一的单位，消晌不同的虚拟货币有不同裤桥烂的计胡漏量单位。但是最常用的虚拟币是比特币，比特币的计量单位是BTC，以1BTC为基础单位，可以使用小数点后的位数表示不同的量级。

9. 什么是比特币它的由来、性质、币值估值

比特币（英语：Bitcoin，简写：BTC，货币符号：฿）是一种用户自治的，全球通用的加密电子货币。

其概念由中本聪（Satoshi Nakamoto，化名）在2008年提出。随后，他以开放、对等、共识、直接参与的理念为基准，结合开源软件和密码学中块密码的工作模式，在P2P对等网络和分布式数据库的平台上，开发出比特币发行、交易和账户管理的操作系统。其系统让遍布整个对等网络用户端的各节点，按照其种子文件达成网络协议，从而确保在货币发行、管理、流通等环节中公平、安全、可靠。并承诺比特币将成为类似电子邮件的“电子现金”。实现在不需要审批、人人都有权发行的前提下，避免通货膨胀，并无法伪造；支付完成之后，用户就失去对该比特币的所有权。2009年1月3日50个比特币问世。

与传统货币不同，比特币运行机制不依赖中央银行、政府、企业的支持或者信用担保，而是依赖对等网络中种子文件达成的网络协议，去中心化、自我完善的货币体制，理论上确保了任何人、机构、或政府都不可能操控比特币的货币总量，或者制造通货膨胀。它的货币总量按照设计预定的速率逐步增加，增加速度逐步放缓，并最终在2140年达到2100万个的极限。

有多种途径使用比特币，通过电子货币交易所、服务商和个人等渠道，就能兑换为当地的现金或金币；也可以直接使用它购买物品和服务。随着接受比特币支付的个人、组织、商家和企业的迅速增长，其汇率在四年内上涨了数千倍。 截止到2013年3月30日，全部发行比特币按市价换算为美元后，总值突破为10亿美元。虽然比特币是目前使用最为广泛的一种电子货币，除部分国家对虚拟货币有明文规定外，还没有任何国家对比特币的发行作出法律的规范和保障。

10. 关于比特币的几个问题的研究

018年，区块链技术井喷式的发展，同1997年那会儿的互联网何其相像。笔者相信，区块链技术的发展，肯定会快过互联网。如果再不摄入点区块链方面的知识，也许你将落后一个时代。本文将回答关于比特币的几个问题。
问题一：比特币怎么诞生的？
2008年11月1日，一个自称中本聪（Satoshi Nakamoto）的人在一个隐秘的密码学评论组（密码朋克）上贴出了一篇研讨微V-BQ尔无吧疤Y陈述，陈述了他对电子货币的新设想——比特币就此面世。
问题二：比特币如何生产？
比特币网络通过“挖矿”来生成新的比特币。所谓“挖矿”实质上是用计算机解决一项复杂的数学问题，来保证比特币网络分布式记账系统的微V-BQ尔无吧疤Y一致性。比特币每10分钟产生一个区块，包含过去十分钟所有的交易信息。谁能算出数字，谁就获得记账权。获得记账权后，将向全网广播、存储。由谁获得记账权是不确定的，当然，你运算能力越强，获得记账权的几率越高。随后比特币网络会新生成一定量的比特币作为赏金，奖励获得记账权的人。
问题三：比特币的特点？
完全去处中心化，没有发行机构，也就不可能操纵发行数量。比特币不需要第三方机构，彼此信任的点对点交易。信任的建立不再基于大型机构，而是基于密码技术和代码。比特币可以在任意一台接入互联网的电脑上管理。不管身处何方，任何人都可以挖掘、购买、出售或收取比特币。操控比特币需要私钥，它可以被隔离保存在任何存储介质，除了用户自己之外无人可以获取。作为由A到B的支付手段，比特币没有繁琐的额度与手续限制，知道对方比特币地址就可以进行支付。
问题四：比特币能被仿造吗？
山寨者难以生存。由于比特币算法是完全开源的，谁都可以下载到源码，修改些参数，重新编译下，就能创造一种新的p2p货币。但这些山寨货币微V-BQ尔无吧疤Y很脆弱，极易遭到51%攻击。任何个人或组织，只要控制一种p2p货币网络51%的运算能力，就可以随意操纵交易、币值，这会对p2p货币构成毁灭性打击。很多山寨币，就是死在了这一环节上。而比特币网络已经足够健壮，想要控制比特币网络51%的运算力，所需要的cpu/gpu数量将是一个天文数字。
问题五：为什么比特币总量为2100万？
2009年比特币诞生的时候，每笔赏金是50个比特币。诞生10分钟后，第一批50个比特币生成了，而此时的货币总量就是50。随后比特币就以约每10分钟50个的速度增长。当总量达到1050万时（2100万的50%），赏金减半为25个。当总量达到1575万（新产出525万，即1050的50%）时，赏金再减半为12.5个。依此类推。根据其设计原理，比特币的总量会持续增长，直至100多年后达到2100万的那一天。但比特币货币微V-BQ尔无吧疤Y总量后期增长的速度会非常缓慢。简单来说，比特币产量每4年减半，目前每10分钟产生12.5个比特币。事实上，87.5%的比特币都将在头12年内被“挖”出来。而且，2100万也只是理论数据，现实中，由于初期比特币不受重视，不少比特币遗失。
问题六：比特币矿工有哪些收益？
首先是通过运算，获得记账权后，直接奖励比特币。但按照比特币规则，随着时间增长，奖励会越来越少。将来的收益，主要通过收取比特币交易产生的手续费。
问题七：为什么比特币不可修改？
举个例子，假如A和B进行交易，A需要付给B一百个比特币。但如果A想要赖账，只想付给B一个比特币。按照比特币的规则，他就必须要获得下一个10分钟微V-BQ尔无吧疤Y的记账权，才能修改；同样，他也必须要再获得下下个10分钟的记账权，以此类推。所以，修改是几乎不可能的。
问题八：比特币交易速率？
理论上讲，比特币交易速率是每秒7笔。实际上，比特币目前交易速度只有每秒一笔。
问题九：比特币为什么有如此强的生命力？
把比特币比作一个公司，那么他没有股东会、董事会、管理层，没有严厉的领导，没有HR，没有部门经理，没有员工，没有经营场地，没有收入。但比特币公司成功运行了9年时间，从没有出现任何问题，并且市值数千亿，网络的运行时依靠一套数学算法、激励机制和社区来进行管理和治理。
问题十：比特币面临的问题？
一是交易确认时间长。比特币钱包初次安装微V-BQ尔无吧疤Y时，会消耗大量时间下载历史交易数据块。而比特币交易时，为了确认数据准确性，会消耗一些时间，与p2p网络进行交互，得到全网确认后，交易才算完成。
二是大众对原理不理解，以及传统金融从业人员的抵制。懂原理的人，知道比特币无法人为操纵和控制。但大众并不理解，很多人甚至无法分清比特币和Q币的区别。“没有发行者”是比特币的优点，但在传统金融从业人员看来，“没有发行者”的货币毫无价值。