比特币如何保证随机源

⑴ 比特币（BTC）的交易是如何保证的

比特币交易是由工作量证明机制保证的

⑵ 比特币如何防止篡改

比特币网络主要会通过以下两种技术保证用户签发的交易和历史上发生的交易不会被攻击者篡改：

• 非对称加密可以保证攻击者无法伪造账户所有者的签名；

• 共识算法可以保证网络中的历史交易不会被攻击者替换；

非对称加密



• 非对称加密算法3是目前广泛应用的加密技术，TLS 证书和电子签名等场景都使用了非对称的加密算法保证安全。非对称加密算法同时包含一个公钥（Public Key）和一个私钥（Secret Key），使用私钥加密的数据只能用公钥解密，而使用公钥解密的数据也只能用私钥解密。





图 4 - 51% 攻击



• 1使用如下所示的代码可以计算在无限长的时间中，攻击者持有 51% 算力时，改写历史 0 ~ 9 个区块的概率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;


• }



• 通过上述的计算我们会发现，在无限长的时间中，占有全网算力的节点能够发起 51% 攻击修改历史的概率是 100%；但是在有限长的时间中，因为比特币中的算力是相对动态的，比特币网络的节点也在避免出现单节点占有 51% 以上算力的情况，所以想要篡改比特币的历史还是比较困难的，不过在一些小众的、算力没有保证的一些区块链网络中，51% 攻击还是极其常见的10。



• 防范 51% 攻击方法也很简单，在多数的区块链网络中，刚刚加入区块链网络中的交易都是未确认的，只要这些区块后面追加了数量足够的区块，区块中的交易才会被确认。比特币中的交易确认数就是 6 个，而比特币平均 10 分钟生成一个块，所以一次交易的确认时间大概为 60 分钟，这也是为了保证安全性不得不做出的牺牲。不过，这种增加确认数的做法也不能保证 100% 的安全，我们也只能在不影响用户体验的情况下，尽可能增加攻击者的成本。



总结



• 研究比特币这样的区块链技术还是非常有趣的，作为一个分布式的数据库，它也会遇到分布式系统经常会遇到的问题，例如节点不可靠等问题；同时作为一个金融系统和账本，它也会面对更加复杂的交易确认和验证场景。比特币网络的设计非常有趣，它是技术和金融两个交叉领域结合后的产物，非常值得我们花时间研究背后的原理。



• 比特币并不能 100% 防止交易和数据的篡改，文中提到的两种技术都只能从一定概率上保证安全，而降低攻击者成功的可能性也是安全领域需要面对的永恒问题。我们可以换一个更严谨的方式阐述今天的问题 — 比特币使用了哪些技术来增加攻击者的成本、降低交易被篡改的概率：



• 比特币使用了非对称加密算法，保证攻击者在有限时间内无法伪造账户所有者的签名；

• 比特币使用了工作量证明的共识算法并引入了记账的激励，保证网络中的历史交易不会被攻击者快速替换；



• 通过上述的两种方式，比特币才能保证历史的交易不会被篡改和所有账户中资金的安全。

⑶ 比特币的增加是不是随机的

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。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。比特币的制造就是个人靠电脑进行挖矿式的发掘。
因为数量有限，因此不会出现随金融货币的波动而波动。但是折算到货物中，以比特币交易货物的话，因为货物受市场价格的波动影响，那么所需要的比特币也会出现数量的变化。说白了就是，自身不受金融影响，但是体现在货物上是与金融货币的纸币价值是波动的。另外这个就像是稀有物品一样，因其稀缺性和炒作，也会提升其兑换价值。随着越来越多的人去开发，那么市场价格终将会在一个时期到达顶峰后跌落。

⑷ 比特币产生原理

什么是货币呢？货币就是商品(包括服务)交换的媒介。现在我们通行的货币是由有信誉的银行发行的，基本上是由其信誉来担保的。只要用的人都认可，那么我 们就可以用它来交易。货币有一定的保值特性，我把我的劳动/服务/所有的商品换成货币后，银行担保我在日后的某一天，我还可以用它交换会差不多等值的东 西。这个保证的前提是，银行不会滥发新的货币以及大家都信任这一点。

以前，我们用贵金属做货币。因为贵金属产量不高，货币新增加的速度有限，而经济体在不断增大，市场需要更多的货币来让商品尽量的流通。有需求就有价 值，从这个意义上来说，贵金属本身制造别的东西具备的价值是次要的，经济体需要货币来流通商品这个需求才是主要的。而贵金属产量有限，且曾经流通着的贵金 属货币由于各种原因会退出市场，那么即使是新造的贵金属货币也有同样甚至更高的价值。

Bitcoin 为什么保值，BTC (Bitcoin 的货币简称）存在于一个庞大的 p2p 网络中。使用 Bitcoin 的群体公认了一种算法，这种算法在现今的条件下，每小时只会新产生大约 6 组新的 BTC ，目前一组是 50 个。也就是说，这个世界上，每个小时大约只会产生 300 个 BTC 。这个产量还会由网络自动调整难度来限制产量。你没办法通过修改所有人的 Client 的算法及参数（client 是开源的）来加快货币产量。伪造的货币会被网络丢弃（除非你可以控制大部分网络节点）。

BTC 本身有什么价值？

BTC 的价值就是交易渠道本身。一组新制造出来的 BTC 提供了把旧的 BTC 从一个帐户转移到另一个帐户的数学保证。这个安全保证背后的代价是大量的计算力。生产这么一个安全通道是需要消耗大量能源的，所以整个 BTC 用户群体，奖励那个造币者（目前是 50 BTC)，，2012年12月份后会变成25BTC，并且每4年减半一次。

简单说，我的理解就是，现在世界上所有的 BTC 背后都是用运行计算机的能量产生出来的，它们的总价值，（到现在一共有大约 12w 组 BTC 被生产出来，每组 50 个，市场价格大约 7.3 美金一个），应该是少于消耗掉的能源的总市场价值的。不过我想，用于生产 BTC 的能源大都原本就是不用也被浪费掉的资源。
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⑸ 比特币算法原理

比特币算法主要有两种，分别是椭圆曲线数字签名算法和SHA256哈希算法。

椭圆曲线数字签名算法主要运用在比特币公钥和私钥的生成过程中，该算法是构成比特币系统的基石。SHA-256哈希算法主要是运用在比特币的工作量证明机制中。

比特币产生的原理是经过复杂的运算法产生的特解，挖矿就是寻找特解的过程。不过比特币的总数量只有2100万个，而且随着比特币不断被挖掘，越往后产生比特币的难度会增加，可能获得比特币的成本要比比特币本身的价格高。

比特币的区块由区块头及该区块所包含的交易列表组成，区块头的大小为80字节，由4字节的版本号、32字节的上一个区块的散列值、32字节的 Merkle Root Hash、4字节的时间戳（当前时间）、4字节的当前难度值、4字节的随机数组成。拥有80字节固定长度的区块头，就是用于比特币工作量证明的输入字符串。不停的变更区块头中的随机数即 nonce 的数值，并对每次变更后的的区块头做双重 SHA256运算，将结果值与当前网络的目标值做对比，如果小于目标值，则解题成功，工作量证明完成。

比特币的本质其实是一堆复杂算法所生成的一组方程组的特解（该解具有唯一性）。比特币是世界上第一种分布式的虚拟货币，其没有特定的发行中心，比特币的网络由所有用户构成，因为没有中心的存在能够保证了数据的安全性。

⑹ 比特币挖矿是随机获取到的吗

可以说是随机的，但是如果只是说随机就能获取，这样的说法也不准确。首先来说说如何通过挖矿来获得比特币？

根据比特币基本算法，比特币每10分钟产生1个区块，每个区块里有N个比特币作为报酬，这个区块包含了最近10分钟所有的比特币交易信息。
制造比特币的过程叫做“挖矿”，在这个过程中，计算机吧最近收到的账单打包在刚制造的区块里，这个打包的过程即制作的过程，只有极其稀少的几率被制造成功。一旦制造成功，你就把这个区块广播出去，这就意味着，你获得了这个区块的N个比特币作为报酬。
那么N是多少呢？根据比特币算法，在比特币发布之日起的头4年里，N = 基础报酬(50个比特币) + 交易报酬(过去10分钟内整个比特币网络耗费的交易手续费，前面已经说过，每笔比特币交易会消耗0.001比特币作为报酬给挖矿的人)，每隔4年，N的基础奖励将减少一半，也就是说，头4年为50，第5-8年为25，第9-12年为12.5，以此类推。而随着比特币越来越普及，交易越来越频繁，N的交易奖励会逐渐增加。
从2013年5月起，比特币正式进入了第5年，因此到2017年5月之前，每个区块的报酬N为25+交易报酬。
注：实际上，比特币挖矿的用户数量非常庞大，而每10分钟产出的比特币又十分有限，因此挖矿的难度已经是非常非常大了，如果你拥有性能强劲的显卡，那么会有一定的收益，如果你的显卡不好，那么你可能需要耗费N个小时才可以获得一点点比特币。

⑺ 挖比特币的原理

比特币每个区块的数据结构，每个区块由区块头和区块体两部分组成。区块头中包含父区块的哈希，版本号，当前时间戳，难度值，随机数和上面提到的默克尔树根。区块体中包含了矿工搜集的若干交易信息，假设有8个交易被收录在区块中，所有的交易生成一颗默克尔树，默克尔树是一种数据结构，它将叶子节点两两哈希，生成上一层节点，上层节点再哈希，生成上一层，直到最后生成一个树根。

⑻ 比特币区块链的随机数要满足什么条件

比特币达成此协议（中本聪共识）的方式是通过使用 工作证明（PoW）作为随机数源来确定每一轮中哪一个区块将会被添加到区块链中，从而减少消息传递的费用。因为 PoW 设置的题目在算法上非常难解决，只有最先算出来的人才能将他们的区块添加到分类帐中。由于多个人同时解开难题的概率非常低，因此 PoW 可以作为一种限制网络消息传递数量的机制