免責(zé)聲明：觀點(diǎn)來自原文作者，與本人無關(guān)，文章僅供參考學(xué)習(xí)，請自行辨別真?zhèn)?，切勿跟風(fēng)，風(fēng)險自擔(dān)。
翻譯原文：https://www.blockpit.io/blog/how-does-bitcoin-work

一、比特幣基礎(chǔ)知識

1.1 什么是比特幣？

比特幣是一種革命性的數(shù)字貨幣，由化名中本聰?shù)哪涿耸炕驁F(tuán)體于 2008 年發(fā)明。它是世界上第一個加密貨幣，負(fù)責(zé)將區(qū)塊鏈技術(shù)引入金融行業(yè)。

與傳統(tǒng)貨幣不同，比特幣在分散的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行，允許用戶直接進(jìn)行交易，而不需要銀行或政府等中央機(jī)構(gòu)。

在本指南中，我們將仔細(xì)研究比特幣的工作方式，重點(diǎn)關(guān)注比特幣區(qū)塊鏈、比特幣交易和比特幣網(wǎng)絡(luò)等關(guān)鍵要素。

如果您想更多地了解比特幣及其作為世界上第一種加密貨幣的重要性，請務(wù)必從我們的指南“什么是比特幣？ ”開始。

1.2 比特幣關(guān)鍵術(shù)語解釋

• 區(qū)塊鏈：一種數(shù)字分類賬，可以在多臺計(jì)算機(jī)上以安全透明的方式記錄所有加密貨幣交易。
• 密碼學(xué)：通過將信息轉(zhuǎn)換為安全格式來保護(hù)信息的藝術(shù)，只有擁有密鑰的人才能讀取。
• 挖礦：使用計(jì)算機(jī)能力解決復(fù)雜難題、驗(yàn)證交易并保護(hù)加密貨幣網(wǎng)絡(luò)安全、賺取數(shù)字貨幣作為獎勵的過程。
• 節(jié)點(diǎn)：連接到加密貨幣網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)，用于驗(yàn)證并存儲所有交易的副本。
• 公鑰和私鑰：一種數(shù)字安全措施，公開共享公鑰以接收交易，私鑰保密以授權(quán)交易。
• 錢包：存儲您的公鑰和私鑰的數(shù)字工具，允許您發(fā)送、接收和管理您的加密貨幣。
• 哈希：由數(shù)據(jù)生成的唯一字符串，保證區(qū)塊鏈交易中數(shù)據(jù)的完整性和安全性。

二、區(qū)塊鏈：比特幣的支柱

剝開比特幣底層技術(shù)的層層，我們來到了區(qū)塊鏈。區(qū)塊鏈?zhǔn)菙?shù)字架構(gòu)的奇跡，它徹底改變了我們在去中心化環(huán)境中對數(shù)據(jù)存儲和交易完整性的思考方式。

2.1 區(qū)塊鏈如何運(yùn)作

從最基本的角度來說，區(qū)塊鏈可以被視為一串區(qū)塊。每個塊由兩個主要組件組成：塊頭和塊體。

這些塊有兩個主要功能：存儲交易列表（在塊體內(nèi)）并通過塊頭確保區(qū)塊鏈的完整性。

塊頭至關(guān)重要，包含確保鏈安全的元數(shù)據(jù)，包括稱為前一個塊的哈希值的唯一標(biāo)識符。該哈希值充當(dāng)數(shù)字指紋，將每個塊與其前一個塊直接鏈接起來。結(jié)果，我們得到了一條連續(xù)的、牢不可破的區(qū)塊鏈——區(qū)塊鏈。

2.2 什么是哈希？

哈希就像任何數(shù)據(jù)的數(shù)字指紋。這是一種獲取任意數(shù)量的信息（無論是單個單詞還是整本書）并將其轉(zhuǎn)換為簡短、獨(dú)特代碼的方法。

即使對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行微小的更改，就像“Hello”和“hello”之間的細(xì)微差別一樣，也會創(chuàng)建完全不同的哈希值。

這種獨(dú)特性使得哈希對于檢查數(shù)據(jù)是否被篡改以及在區(qū)塊鏈等技術(shù)中保持信息安全至關(guān)重要。

比特幣主要采用 SHA-256 哈希函數(shù)，它是 SHA-2 家族的成員。我們將在下文中解釋

2.3 采礦的作用

挖礦是比特幣網(wǎng)絡(luò)中的一個關(guān)鍵過程，有兩個主要目的：創(chuàng)造新的比特幣和維護(hù)區(qū)塊鏈的安全性和完整性。

可以將其視為一場規(guī)模龐大的全球猜謎競賽，礦工們擁有強(qiáng)大的計(jì)算資源，試圖找出一個特定的數(shù)字。第一個找到這個數(shù)字的礦工可以向區(qū)塊鏈添加一個新的區(qū)塊，并獲得新鑄造的比特幣和所有交易費(fèi)用作為獎勵。

這種激勵措施不僅激勵礦工保持網(wǎng)絡(luò)安全，而且還控制新比特幣的創(chuàng)造，模仿從地球開采貴金屬的速度。

我們將在本系列中詳細(xì)介紹挖礦，請持續(xù)關(guān)注

2.4 為什么區(qū)塊鏈如此重要

區(qū)塊鏈構(gòu)成了比特幣的基石。它確保每筆交易都被透明記錄并保持不受干擾，即使在缺乏集中監(jiān)督的環(huán)境中也能培養(yǎng)信任。

區(qū)塊鏈的結(jié)構(gòu)本身及其互連的區(qū)塊和加密安全性支撐著比特幣的完整性和可靠性。

正是區(qū)塊鏈的這種鐵定性質(zhì)，使得比特幣能夠不受中央機(jī)構(gòu)的束縛而運(yùn)行，確保每筆交易不僅可追溯，而且不可逆轉(zhuǎn)、防篡改。

三、密碼學(xué)簡介

3.1 什么是密碼學(xué)？

密碼學(xué)是一門對信息進(jìn)行編碼和解碼的科學(xué)，以確保信息安全，防止未經(jīng)授權(quán)的訪問。從本質(zhì)上講，它是將可讀數(shù)據(jù)（明文）轉(zhuǎn)換為加擾格式（密文），只有擁有解碼密鑰才能理解該格式。

這種古老的做法可以追溯到埃及象形文字，并隨著技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展。如今，它已成為數(shù)字安全的基礎(chǔ)，可實(shí)現(xiàn)安全的互聯(lián)網(wǎng)交易、安全的通信以及敏感信息的保護(hù)。

密碼學(xué)使用數(shù)學(xué)算法來確保數(shù)據(jù)的機(jī)密性、完整性、身份驗(yàn)證和不可否認(rèn)性，使其成為現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)安全、比特幣等數(shù)字貨幣等的基石。

它在日益在線的世界中保護(hù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和通信的作用怎么強(qiáng)調(diào)都不為過，這使得密碼學(xué)成為計(jì)算和更廣泛的數(shù)字領(lǐng)域的關(guān)鍵領(lǐng)域。

3.2 密碼學(xué)在比特幣運(yùn)作方式中的作用

密碼學(xué)是比特幣運(yùn)作的核心，發(fā)揮著幾個關(guān)鍵作用：

• 安全交易：密碼學(xué)通過確保只有比特幣的所有者才能使用比特幣交易來保護(hù)比特幣交易的安全。這是通過在數(shù)字簽名方案中使用加密密鑰（公鑰和私鑰）來完成的，該方案在不泄露私鑰的情況下證明所有權(quán)。
• 創(chuàng)建數(shù)字簽名：進(jìn)行比特幣交易時，發(fā)送者使用其私鑰對交易進(jìn)行簽名，創(chuàng)建數(shù)字簽名。該簽名由礦工使用公鑰驗(yàn)證，確認(rèn)交易未被更改，并且確實(shí)是所有者發(fā)送的。
• 維護(hù)區(qū)塊鏈：加密技術(shù)也用于挖掘過程，礦工解決加密難題（哈希函數(shù)）以將新塊添加到區(qū)塊鏈中。此過程通過使其在計(jì)算上無法更改歷史交易來保護(hù)區(qū)塊鏈。
• 確保隱私：雖然比特幣交易在區(qū)塊鏈上是公開的，但加密技術(shù)有助于使相關(guān)各方保持匿名。每筆交易都鏈接到加密地址而不是個人識別信息。

四、比特幣的私鑰和公鑰

比特幣安全模型的核心是加密密鑰對：公鑰（其他人可以向其發(fā)送比特幣的地址）和私鑰（受保護(hù)的秘密，僅允許其所有者使用發(fā)送給相應(yīng)公眾的比特幣）鑰匙。

4.1 私鑰

私鑰是一個隨機(jī)的 256 位數(shù)字。將其視為一個非常長且復(fù)雜的密碼。

因?yàn)樗菑拇罅繑?shù)字中選擇的，所以其他人猜到您的私鑰的可能性幾乎為零。

私鑰用于簽署交易，在不泄露密鑰本身的情況下證明比特幣的所有權(quán)，并安全地訪問和管理一個人的加密貨幣資產(chǎn)，確保只有所有者才能發(fā)送或使用他們的比特幣。

保持此密鑰的安全非常重要，因?yàn)槿绻渌双@得了它，他們就可以使用您的比特幣。這就是為什么它通常保存在一個非常安全的地方，就像比特幣錢包一樣，有很多安全層，有時甚至以您可以觸摸和看到的方式進(jìn)行保護(hù)，以保證它的安全。

4.2 公鑰

公鑰就像一個地址，您可以與其他人共享，以便他們可以向您發(fā)送比特幣。

它是使用單向加密函數(shù)通過單向過程從私鑰生成的。此函數(shù)可以輕松地從私鑰創(chuàng)建公鑰，但幾乎不可能執(zhí)行相反的操作。我們在這里詳細(xì)解釋這個過程：Advanced Insights into Bitcoin’s Technology

您可以使用相同的私鑰來創(chuàng)建任意數(shù)量的公鑰。

五、比特幣網(wǎng)絡(luò)

比特幣網(wǎng)絡(luò)是一個由計(jì)算機(jī)組成的全球系統(tǒng)，它們協(xié)同工作來管理和記錄比特幣交易。該網(wǎng)絡(luò)支持比特幣的所有操作，從通過挖礦創(chuàng)建新比特幣到驗(yàn)證和保護(hù)交易。它全天候運(yùn)行，由礦工和節(jié)點(diǎn)運(yùn)營商組成的去中心化社區(qū)維護(hù)。

5.1 節(jié)點(diǎn)及其功能

節(jié)點(diǎn)是連接到比特幣網(wǎng)絡(luò)的單獨(dú)計(jì)算機(jī)，它們遵循一組規(guī)則并共享信息。它們在保持網(wǎng)絡(luò)誠實(shí)和安全方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。每個節(jié)點(diǎn)都存儲整個區(qū)塊鏈的副本，并根據(jù)比特幣協(xié)議檢查傳入交易的有效性。

這種去中心化的方法確保任何單點(diǎn)故障都不會損害網(wǎng)絡(luò)。要改變區(qū)塊鏈，您需要控制整個網(wǎng)絡(luò)中 51％ 以上的計(jì)算能力，由于網(wǎng)絡(luò)參與者的龐大和分布式性質(zhì)，這項(xiàng)任務(wù)實(shí)際上是不可能的。

5.2 共識機(jī)制

共識機(jī)制是一個基本原則，它允許去中心化比特幣網(wǎng)絡(luò)中的所有參與者就區(qū)塊鏈的當(dāng)前狀態(tài)達(dá)成一致。

這個過程確保每筆交易都以大多數(shù)節(jié)點(diǎn)同意的方式進(jìn)行驗(yàn)證和記錄。

比特幣使用的共識機(jī)制，稱為工作量證明（PoW），要求礦工解決復(fù)雜的數(shù)學(xué)難題。

六、比特幣交易如何運(yùn)作？

比特幣交易涉及通過一系列步驟將價值從一個錢包轉(zhuǎn)移到另一個錢包，以確保網(wǎng)絡(luò)的安全性和驗(yàn)證。它通常是這樣展開的：

• 交易啟動：發(fā)送者決定將比特幣發(fā)送給接收者。他們需要收件人的公共地址（類似于比特幣的電子郵件地址）以及他們希望發(fā)送的金額。
• 交易創(chuàng)建：發(fā)送者使用錢包輸入接收者的地址和要發(fā)送的比特幣金額。然后錢包創(chuàng)建一個交易，該交易本質(zhì)上是一條消息，表明發(fā)送者希望將比特幣轉(zhuǎn)移到接收者的地址。
• 簽署交易：交易使用發(fā)送者的私鑰進(jìn)行簽名。該數(shù)字簽名證明發(fā)送者擁有他們希望發(fā)送的比特幣，而無需泄露私鑰。這類似于在傳統(tǒng)銀行系統(tǒng)中簽署支票，但經(jīng)過安全加密。
• 廣播交易：一旦簽名，交易就會被廣播到比特幣網(wǎng)絡(luò)，由節(jié)點(diǎn)接收并在整個網(wǎng)絡(luò)中傳播。這就像向網(wǎng)絡(luò)宣布發(fā)送者希望將比特幣轉(zhuǎn)移給接收者。
• 驗(yàn)證和驗(yàn)證：網(wǎng)絡(luò)上的礦工從內(nèi)存池中收集交易，并開始通過挖掘來驗(yàn)證和驗(yàn)證它們的過程。這涉及檢查數(shù)字簽名以確保交易是真實(shí)的并且發(fā)送者有足夠的余額來完成交易。
• 挖掘交易：礦工們競相解決密碼難題，這涉及大量的計(jì)算工作。第一個解決這個難題的礦工可以將一個交易塊（包括發(fā)送者發(fā)起的交易）添加到區(qū)塊鏈中。添加區(qū)塊的行為可以確認(rèn)交易并使其不可逆轉(zhuǎn)。
• 交易確認(rèn)：一旦交易被包含在區(qū)塊中并添加到區(qū)塊鏈中，就被視為已確認(rèn)。接收者的錢包注意到交易已被確認(rèn)，并更新余額以反映收到的比特幣。

每筆交易都會經(jīng)過這些步驟，以確保安全、防止欺詐并維護(hù)比特幣網(wǎng)絡(luò)的去中心化完整性。通常，一筆交易在收到多個確認(rèn)后就被認(rèn)為是安全的，每個確認(rèn)都代表在包含該交易的區(qū)塊之后添加到鏈中的一個附加區(qū)塊。文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-842933.html

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