比特币技术论文介绍

通常,在介绍一个比较重量级的人物的时候,我们常常会在他的名 字前面加上很多定语,比如某著名歌唱家、慈善大使、两届XX奖获得者 等,然后最后才报出名字,为的就是让大家竖起耳朵听明白,这个牛人 都能干些什么。而在介绍一个物件的时候,比如一辆汽车,我们就不会 这么说了,因为能把人说睡着了,一个东西嘛,写个说明不就完了,一 目了然。

那么,比特币技术论文就是这么一个说明书,当然了,人家这份说 明书可是有正式名字的,人家的大名叫《Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System》,翻译过来叫《比特币:一种点对点的电子现金系统》。这篇技术论文通常称为比特币白皮书,因为它基本就是宣告 了比特币的诞生。严格地说,是理论上宣告了比特币的诞生。这份文件 是在2008年11月由一个叫Satoshi Nakamoto (中本聪)的人发布的。当 然了,并不是发布在什么知名论坛或者学术期刊上,而是发布在一个小 众的密码学讨论小组。在这份白皮书发布后的第二年,也就是2009年1 月3日,比特币软件就正式启动运行了,也就是在这个时候,世界上第 一个区块链数据诞生了,而这个由中本聪构造出来的第一个区块,也称 为创世区块或者上帝区块,代表神话中创世元灵的意思。从此以后,比 特币以及由比特币技术衍生出来的各种应用就一发不可收拾,开启了互 联网应用的一个新纪元。

比特币技术论文介绍

回到这个白皮书上来,注意看它的标题,有两个关键字:“点对 点”和“电子现金”。有朋友说了,这俩词压根就没提什么区块链!别着 急,看人看眼睛,读文读标题,咱们先来解释一下。“点对点”,就是指 这个软件不需要一个特定的服务器,比如我们登录QQ就需要连接腾讯 的QQ服务器,登录支付宝就需要连接阿里巴巴的支付宝服务器,倘若 这些服务器关闭或者出个问题什么的,那就没法正常使用这些软件了。 2015年5月,杭州电信光缆被施工队不慎挖断,直接导致通过这些光缆 联网的支付宝服务器断网,影响了正常的运行。而点对点的网络结构, 并不依赖于某一个或者某一群特定的服务器,相当于人人都是服务器, 人人也都是使用者。再来看“电子现金”,顾名思义,现金嘛,就是钱或

者货币的意思,也就是说这份白皮书,介绍的是一种数字货币系统,这 个系统的运行不依赖于某些特定服务器,而是通过点对点网络(P2P)

结构来运行的。相信有些读者朋友看到这里还是会有些懵,不要紧,毕 竟咱们才刚看到标题嘛,有个概念就行了。

翻开白皮书正文可以发现,整个篇幅主要介绍了几个关键点。

1)简介

提出了一个场景设想:如何不通过一个所谓的权威第三方结构(比 如银行),来构建一个可信的交易网络呢?中本聪的语文还是不错的, 先抛出个问题给你玩玩,然后吸引你继续看下去。

2)交易

描述了一种通过密钥签名进行交易验证的方式,实际上就是计算机 密码学在比特币中的应用。我们在银行转账交易用什么来证明自己呢? 是通过账户和密码,必要的时候还可以通过身份证确认。而在比特币系 统中没有银行这样一个角色,那靠什么来确定身份呢?只有靠现代计算 机密码学技术。当然,密码学技术在比特币中的应用并不只是用来证明 身份,是贯穿在各个环节的,可以说,密码学技术就是比特币系统的骨 骼。

3)时间戳服务器

这部分提到了区块以及通过时间戳运算连接成一条链的概念,这也 是区块链概念的来源,同时在这里也说明了比特币数据的存储方式。

4)工作量证明

这部分介绍了一种点对点网络中如何对各自的数据进行一致性确认 的算法。为什么叫工作量证明呢?因为这种算法很消耗CPU的算力,等 于人们干活一样,是要付出工作劳动的。

5)网络

比特币软件是一种网络软件,而且是一个不依靠某个服务器来交换 数据的网络软件。那么一个个节点之间,如何确认一笔笔交易数据呢? 这部分介绍了交易确认的过程,这个实际上就是比特币网络的应用协 议,跟日常使用的邮件收发协议、文件传输协议、超文本传输协议等, 是一个层面上的。

6)激励

激励就是奖励的意思,你干了活,得到一笔奖金,哇,好开心!就 会继续努力干活,这就是激励。比特币软件的数据一致性确认是需要耗 费CPU算力的,那凭什么有人愿意来耗费这些个算力,白干活吗?当然 不是,系统会奖励给你比特币,还有别人交易的手续费。(有人会问, 那我为什么没被奖励过啊?别急,在1.4.3节中会有详述。)

7)回收硬盘空间

比特币系统从创世区块开始,大约每10分钟产生一个区块,也意味 着区块链账本的“体积”会一直增长。事实上写作本书的时候,已经超过 了 120GB,只要比特币网络一直存在,数据就会一直增长。实际上,只 有运行全功能节点的客户端才会一直保持完整的区块链数据,这些在 1.4.2中会有详述。这里提出了一个思路,删除过老的一些交易数据,同 时不破坏区块的随机哈希值,通过这种方法压缩区块数据。

8)简化的支付确认

上述提到了,比特币客户端的数据量很大,这么一来,等于不管是 用比特币系统干什么都要带上大量的数据,这岂不是很不方便,而且也 会限制在其他一些终端(比如手机)上的使用。这部分提出了一个模 型,这个模型主要是为比特币的支付服务的。在这个模型下实现的比特 币支付功能并不需要携带那么庞大的数据,而只需要保留体积相对很小 的区块头,具体细节可以查看3丄3节。

9)价值的组合与分割

这部分介绍的是比特币中的交易事务组成方式。①什么叫价值?在 比特币系统中,价值就是比特币。②什么叫组合?比如我口袋里有5枚1 元硬币,1张2元纸币,1张10元纸币,我要给你5块钱,怎么给呢?我可 以给你5枚1元硬币,也可以给你3枚1元硬币加上1张2元纸币,这就是不 同的组合。③什么叫分割?分割其实就是转出的意思,我通过不同的组 合,构成了总计5元的金额,然后转出给你,这个过程就是价值的组合 和重新分割。在这个例子中,还有一张10元的,假如我直接转了你10 元,那会怎样?这就需要找零5元了,找零其实也是一种重新价值分

割。

10)隐私

作为一个货币系统,保密性也就是隐私毫无疑问是人人都会关心 的。传统的体系,完全是依赖比如银行这个第三方的保护,大家相信银 行,银行也设立了各种管理制度和方法来防止账户和交易信息的泄密。 比特币系统则不同,它不依赖谁,每个人在比特币系统中也不用登记什 么身份证、名称、性别等,就是一个地址,谁也不知道地址后面代表的 是谁,而且,只要你需要,可以自己创建任意多个地址(你到银行去开 任意多个户试试!),这使得比特币系统中的交易带有很大的匿名性和 隐秘性。

11)计算

这部分主要是站在概率统计的角度计算了一下攻击者成功的概率, 以及经过多少个区块后还能攻击成功的概率,计算过程这里不赘述。

白皮书的内容就介绍到这里了。刚刚接触比特币、区块链这些概念 的朋友,或许还是一头雾水吧!没关系,我们在下面的章节会有详细的 解释。毕竟,能够只通过一份白皮书就完全明白比特币设计的人,或许 只有中本聪这个“大神” 了。

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