比特幣:硬核 | 一文讀懂比特幣_區塊鏈技術通俗講解無中介

作者：劉教鏈

按：科普比特幣日久，竟尚未有作文把比特幣一文說透。滔滔不絕地講6個小時比特幣容易，用6000字的篇幅講透比特幣難。下面就是這樣一篇小文，短小精悍，通俗通透，適合收藏、閱讀和分享。

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什么是貨幣？雖然每個人都不覺得這是個問題，但是卻沒有人能夠給出一個讓所有人都信服的答案。即使是經濟學家們，在這個問題上也是難以達成廣泛共識，所以大部分經濟學家在他們的學說里都有意無意的回避了這個問題。在某種意義上，一個人所給出的貨幣定義本身就是個人立場和價值觀的一種表現，甚至有時候，是一種正確的的表示，這也是“貨幣是什么”這個問題如此難有統一答案的原因。

正如“圓”或者“正義”這樣的東西，雖然我們永遠也畫不出真正的圓，也實現不了完美的正義，但我們每個人都相信，“圓”和“正義”都是存在的，而且是客觀的、不以人的主觀意志為轉移的。“貨幣”也是這樣的東西。我們能夠發現的或者發明的任何一種具體的貨幣，都是貨幣的近似物。黃金是人們曾經找到的最接近貨幣的一種具體物。比特幣，也是這樣一種具體物，而且比黃金更接近貨幣，因此，也有人把比特幣比喻為“電子黃金”。

關于“貨幣是什么”這個問題，只需要反求諸己、自由心證就可以得到答案。本文將要揭示的，是關于比特幣關鍵特性的事實。兩相比對，關于比特幣是否是更好的貨幣，讀者朋友們便自有判斷。

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一個人打獵，捕獲了一只鹿。他一時吃不了，放久了肉會壞掉；鹿時多時少，有時候一下捉到好幾只，有時候一連多日一無所獲。于是他便需要一種比儲存鹿肉更好的方法，能夠把易腐壞、不穩定的價值(使用價值)儲蓄起來，使得自己在沒有獵獲的日子里可以慢慢花費儲蓄，而不會餓肚子。方法就是：先把吃不完的鹿肉換成貨幣，日后再用貨幣去換食物。這就是貨幣作為“價值存儲”(SoV,StorageofValue)的一面。

“價值存儲”是貨幣最原始的功用，從中可以顯然推出貨幣需要具備的一些性質：首先，貨幣要比所有其他物更具“耐久性”(duration)，也就是極難磨損、腐壞；其次，貨幣要具有不可被操縱的“稀缺性”(scarcity)，沒有人能夠隨意增發它，這樣才能保證它所存儲的價值不會被數量的快速膨脹所稀釋；第三，貨幣需要比所有其他物有更好的“適銷性”(marketability)，也就是人人都想要這個貨幣，隨時都能用它從別人手中換到所需要的東西。此時，貨幣作為“交換媒介”(MoE,MediumofExchange)的一面就浮現出來了。

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作為“交換媒介”的貨幣，則對更多的特性有了需求，比如：要容易保管和攜帶(對比一下珠寶和棉花的體積)；不會被搶劫或者沒收(美國6102號總統令)；能夠很方便的拆分或合并使用(紙幣的找零問題)；可以非常方便的驗證真偽(阿基米德為了檢驗黃金摻假被逼發現“密度”的故事)，主要是防范支付方偽造支付；等等。具有這些優良特性的貨幣就會被越來越多地使用，從而成為一種受到廣泛歡迎的“支付工具”。最終，人們開始用該貨幣的數量來表示其他商品的價值、標定價格，這時貨幣就進化到了最高級形態，“定價單位”(UnitofPricing)。此種貨幣被稱為本位貨幣。當本位貨幣是黃金時，我們稱之為“金本位”(GoldStandard)。

上述特性還隱含著一些需求：最好是可以由自己持有和控制，而不是必須托管在別人(比如銀行家)手里；以及，持有和使用最好是匿名的、保護隱私的，不必向任何人披露個人財富和支配情況。在信息科技和互聯網的時代，這貨幣最好能夠通過互聯網通信通道直接發送，就像在物理世界中把一個金幣直接交給對方一樣。

我們迄今已知的具備以上所有特性的東西，最早出現、也是目前市值占比最大的，就是比特幣(Bitcoin)。

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比特幣不是憑空產生的，而是靠所謂的“礦工”(miner)使用計算機、耗費電力和時間進行“挖礦”挖出來的。

“挖礦”是比特幣的發明者中本聰(SatoshiNakamoto)用挖掘金礦所做的一種類比。實際上，礦工是用計算機在一個巨大無比的正整數空間里面搜索一個特定模式的幸運號碼。這個正整數空間有多大呢？它包含的號碼個數多到可以幾乎給宇宙里每個原子編一個號(宇宙原子數估計約為10的80次方，比特幣挖礦搜索空間約為10的77次方)。

挖礦的難度系數按照特定算法定期自動調整，這使得全世界的礦工一起努力，也只能平均大概每10分鐘找到一個符合條件的幸運號碼。這個率先找到幸運號碼的礦工就可以把這次新挖出來的一筆比特幣獎勵給自己，并向其他所有人宣告勝利——方法就是創建一個新的比特幣“賬本”(ledger)，稱之為“區塊”(block)，并在這個新賬本里記上一筆“獎勵給XXX(礦工自己)多少多少個比特幣，over”，然后把這個新賬本告訴所有人。

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其他人收到這個新的賬本之后，不會盲目相信，而是會仔細驗算一下，難度系數對不對、幸運號碼正不正確、獎勵的比特幣數量符不符合規定，等等。但凡有一點兒作弊的跡象，這個新賬本就不會被大家所承認，那個礦工也就白忙活了。只有驗算毫無破綻，新賬本才會被每個人接受，放到人手一份的一堆舊賬本之上，然后所有人都開始在新賬本的基礎之上再繼續計算下一個賬本(尋找下一個幸運號碼)。

可見，這個幸運號碼以及相關的參數一起“證明”了新賬本的有效性。這個“證明”得來不易，是耗費了電力和時間拼命“工作”計算出來的，因此，它就被稱為“工作量證明”(Proof-of-Work,PoW)。

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獎勵的比特幣數量是如何規定的呢？這和賬本的編號有關。賬本是從前往后、自下而上一本本堆疊起來的，于是中本聰就在代碼里和所有人提前約定好了，第1個賬本，獎勵50個比特幣，第2個賬本，還是50個比特幣，......，第21萬個賬本，50個比特幣，第21萬+1個賬本，減半為25個比特幣，......

像這樣每21萬個賬本(大約4年時間)獎勵數量就會減半，經過大約32次減半(131年)，到2140年左右，每個區塊獎勵就會減少到不足一億分之一個比特幣，也就是不到1聰(網友以中本聰的名字命名的比特幣單位，1聰等于一億分之一比特幣)。此時可以認為沒有更多比特幣可以挖了，比特幣也就挖出了幾乎全部儲量，大約2100萬枚。

可見，比特幣不是一次性被創造出來然后由某個人或者少數人進行統一分配的，而是隨著新賬本、新區塊的被發現、被創建而逐漸發行出來的，而且就像中本聰所說“是由所有參與挖礦的人一起發行出來的”。創建新賬本、新區塊必須耗費電力(競爭越大，耗費越大)和時間(總是大約10分鐘左右)進行挖礦。每個人，不需要許可或注冊，都可以平等地參與挖礦，但是無論誰創建了新賬本、新區塊，也不能在這個賬本里任意增發比特幣，因為每個賬本能夠包含多少數量的比特幣獎勵是和賬本編號(又稱為區塊高度)牢牢綁定并且人人監督的，如果作弊，他創建的新賬本、新區塊就會被所有人廢棄，所費的電力和時間就全部白白損失掉了。

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這樣就把比特幣的總儲量，或者說最終可發行總量給限制住了，而且是共同監督、相互約束。(稀缺性)

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這一堆人人都可以公開下載、保存的，不斷變厚、變高的賬本，又像是一串區塊前后連接起來形成鏈條，于是被顧名思義地稱之為“區塊鏈”(blockchain)。

通過費時費電的比特幣挖礦所創造出來的這個區塊鏈賬本，有一個非常獨特的優點就是，賬本區塊一旦被創建并被所有人接受進入區塊鏈，它就幾乎不會被任何人破壞或者篡改。相比而言，互聯網的數據庫系統則完全不同，平臺運營公司擁有任意改寫數據庫數據的超級權力。

由于區塊鏈的結構的獨特設計，前一本賬本的摘要會被記錄在后一本賬本里，這就意味著，如果要篡改區塊鏈中間的某一本賬本，就要把這本賬本及其后續賬本全部重新計算一遍。這個計算過程就是重新挖礦的過程，注定是費時費力、費電費錢的。更關鍵的是，其他人都還在正確的區塊鏈上不斷進行著新賬本的計算和增加。篡改者必須大幅超過其他所有人的計算速度，才有可能追趕并超過其他所有人，把自己篡改過的賬本塞到正確的區塊鏈里去。篡改者費了這么大力氣和成本，收益卻不大。即使他成功了，也只能重新排列一下賬本上的交易記錄。他既做不到憑空增發比特幣(因為和區塊高度綁定了)，也拿不走別人名下的比特幣(因為他無法冒充他人簽名轉賬)。

比特幣保存在區塊鏈這樣一個不會被破壞和篡改的賬本里，任何人只要愿意都可以擁有一份完整的拷貝。今天，比特幣全賬本分散保存在全世界十幾萬人的手中，未來，隨著人類足跡踏入太空，比特幣全賬本也可以遍布月球、火星和星際空間站。這樣規模的冗余度和分散度，確保了即使部分拷貝被損毀，整個比特幣系統可以絲毫不受影響，存儲于區塊鏈賬本里的比特幣，也絲毫不受影響。(耐久性)

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如果沒有區塊鏈這個人人擁有、不可篡改的賬本，我們是沒有辦法把一筆比特幣從一個人直接發送給另外一個人的。我們唯一的方案是先把錢存到銀行或者支付平臺這樣的中間機構那里，然后讓對方到中間機構那里取錢。原因是，比特幣是比特的、數字的，而不是原子的。原子的東西，像蘋果和黃金，任何人都沒有能力復制；但是對于比特的、數字的東西，像電子照片或文檔，任何人都可以隨心所欲地復制，而且很容易復制出成千上萬份，彼此一模一樣、無法區分。

使用原子的東西，比如黃金或白銀，來承載貨幣的價值，正是利用了原子的不可復制性來約束貨幣的隨意復制；缺點是不能數字化、電子化。使用中間機構來約束交易雙方，問題是誰來約束中間機構呢；缺點就是監管成本、腐敗問題。區塊鏈給出了一個全新的解決方案，既可以實現完全的數字化、電子化，又杜絕了中間機構的腐敗問題和監管成本。使用區塊鏈這樣一個不可篡改的賬本，每個比特幣的用戶就可以非常簡單地驗證一筆比特幣收款的真偽——只需要到區塊鏈上查詢一下這筆比特幣是不是有效的真幣就可以了。(容易驗證真偽)

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由于區塊鏈里的每一個賬本區塊都有其對應的“工作量證明”，并且“工作量證明”有個特別優秀的特點就是，它是完全可以通過獨立的數學計算來驗證的，不需要任何人或者機構的背書或者認證。這樣一來，任何人都可以獨立驗證手中的區塊鏈賬本的真實有效性，而不需要先去相信某個可靠的人或者權威的機構。也就是說，你不需要一個“信任名單”，只需要依靠數學計算，就可以驗證比特幣的區塊鏈。(注：細心的觀察一下，這一點正是很多其他區塊鏈項目和比特幣有區別的地方，它們大多數需要以某種方式建立一個“名單”，由這個名單里的成員來簽署區塊)

“工作量證明”的這個優點使得，比特幣的區塊鏈可以通過各種通信通道進行發送：互聯網可以，微波通訊可以，天上的衛星也可以。(注：已經有公司發射了覆蓋全球主要地區的比特幣衛星)

派盾：AnubisDAO Rug Pull地址分多筆將約1018枚ETH經由中間地址轉入Tornado Cash:6月24日消息，據派盾監測，AnubisDAO Liquidity Rug 3地址（0xb1...e211）分多筆累計將約1018枚ETH（約1177.8萬美元）經由中間地址（0x07...b7f4）轉入TornadoCash。

去年10月，AnubisDAO Liquidity Rug 2地址（0x9f...912a）卷走AnubisDAO 5800萬美元資金，推特用戶@0xSisyphus曾發推懸賞1000枚ETH賞金查明該地址身份。[2022/6/24 1:29:10]

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只要比特幣的區塊鏈全賬本拷貝可以到達的地方，就是比特幣轉賬交易可以觸及之處；只要有互聯網接入，就可以使用比特幣。銀行無法開遍全球每一個角落，今天的非洲還有很大一部分人沒有銀行賬戶。受制于復雜的國家邊界和法律規定，跨境轉賬結算往往要耗費幾日到一兩周的時間，并花費一筆不菲的、與匯款金額成比例收取的手續費。而比特幣網絡，無論轉賬雙方相隔多遠，只需10分鐘左右就可以看到第一個賬本區塊的記賬和結算完成(注：往往需要視金額大小等待更長一點時間以便于結算變得更加堅固)。而且，比特幣網絡按照數據量而不是金額收取手續費，大額轉賬相當劃算。

比特幣區塊鏈賬本里并沒有傳統銀行業里的“賬戶”(account)的概念。比特幣區塊鏈上只有一筆筆數額不等的比特幣，你可以把它們想像成一個個面值各異、單位為“聰”(satoshi)的硬幣(coin)，比如：一個硬幣面值是100萬聰(即0.01個比特幣)，另一個硬幣則是1.2億聰(即1.2個比特幣)，如此這般。

每一個硬幣都有一個目的地址，表示這個硬幣被發送到哪里去。比特幣轉賬就像寄信一樣，從一個人發送給另外一個人。收款地址，就是比特幣轉賬的目的地址。這個地址，被稱為比特幣地址(address)。一個硬幣被發送到一個地址，就表示對應面值的比特幣被發送到了這個地址。(支付工具)

發送到你的比特幣地址里的比特幣，就歸你占有、由你控制。

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占有、控制比特幣的方法，和動用、支付比特幣的方法是同一件事的一體兩面。這方法就是廣泛使用多年的電子簽名技術。

具體的，你能夠占有、控制一個地址里的比特幣，是因為你占有、控制了這個地址。你占有、控制了這個地址，是因為你擁有一個對應于該地址的、獨一無二的、其他人不知道也猜不到的所謂“私鑰”(privatekey)。顧名思義，私鑰就是一把私有的電子鑰匙。這把鑰匙專門能夠打開對應地址那把鎖，從而支配地址中的比特幣。

從而，保管私鑰就是保管比特幣，攜帶私鑰就是攜帶比特幣。私鑰不過是一串數字、字符，可以很容易就把它存在U盤里、抄在紙上甚至記在腦子里，然后揮一揮衣袖，想去哪兒、就去哪兒，只要是比特幣和互聯網可以觸及之處，就可以隨時支取出比特幣任意使用。(容易保管和攜帶)

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當支付比特幣的時候，可以把多個硬幣湊在一起，合并輸入；也可以指定多個目的地址，向每個地址發送指定的數額，拆分輸出。這就是電子黃金的熔融和重鑄，只是比原子黃金的熔融、重鑄簡單太多了。(任意拆分合并)

每一筆比特幣支付交易都允許總輸出的數額小于總輸入的數額，差額被默認為這筆交易的“手續費”或者叫做“礦工費”，作為給到把這筆交易記錄到某一本賬本區塊中去的礦工的酬勞。因為礦工費時費力的計算，才能夠不斷創建新的賬本區塊，把大家的交易給記錄到區塊里面去，完成結算，所以，大家支付給礦工一點辛苦費，也是非常合情合理的。

隨著比特幣的價值增長和比特幣新區塊獎勵的不斷減半，未來礦工將越來越依靠交易用戶支付的手續費賴以為生，而減少對于新區塊獎勵的依賴，并最終徹底完全依靠交易手續費維持挖礦的成本和利潤。

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比特幣的價值起始于人們可以用它來付費購買、使用比特幣網絡和區塊鏈所提供的記賬、轉賬服務。這一服務能夠使用比特幣購買，是因為比特幣礦工愿意接受以比特幣支付手續費。礦工愿意接受以比特幣支付手續費，是因為有人愿意從礦工手里交換、購買比特幣。有人愿意從礦工手里購買比特幣，是因為比特幣具有獨特的、優良的價值存儲功能，并且可以用來購買比特幣網絡和區塊鏈所提供的、具有獨特優點的記賬、轉賬服務。

當比特幣初步具有了一定的價值之后，由于它有著無國界的、不可被凍結的超級流動性和適銷性，就開始有人用它來和其他財貨或者其他交易媒介進行交換，這會進一步擴大比特幣的使用范圍，并開始用于比較和測量其他交換物的價值。這些不斷發生的比較、測量和交換，又會進一步擴大比特幣的適銷性，增強其交易媒介的功能。

比特幣使用范圍和適銷性的擴大，會導致更多人愿意從礦工手里購買比特幣，礦工也就更愿意接受以比特幣支付手續費。在比特幣供給總量有限的情況下，需求的提升又會進一步提升比特幣的價值，從而增強其價值存儲(保值增值)的效用。

比特幣價值的提升，會吸引更多礦工、投入更多算力來記賬賺取比特幣，這些增加的算力又會提高比特幣網絡和區塊鏈的記賬、轉賬服務的安全性，從而進一步增強其作為支付工具的功能。支付工具功能的增強，又會吸引人們更愿意用比特幣付費購買、使用比特幣網絡和區塊鏈所提供的記賬、轉賬服務。

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最后，考慮到比特幣的整個區塊鏈賬本是公開保存在每一個人手里的，任何人都可以讀取、審計和審查，因此，比特幣系統需要采取更嚴格的措施以切實保護用戶隱私。這個更嚴格的措施可以說是嚴格到了極致，那就是，涉及用戶隱私的數據一律不上鏈，區塊鏈上不記錄任何隱私信息，使用比特幣系統也不要求提供任何隱私信息，從源頭上徹底切斷隱私泄露的可能性。(抗審查)

與傳統的互聯網系統先收集、再保護的隱私管理方式完全不同，用戶接入比特幣網絡不需要注冊，不需要提供手機號、姓名、身份證件等任何隱私信息。比特幣網絡根本不接觸用戶的任何隱私信息，也就不需要像互聯網系統那樣需要自證清白。用戶在比特幣的區塊鏈上只有一個密碼一樣的比特幣地址。唯一需要注意的是，不要自己不小心泄露了自己的真實身份和地址之間的關聯，這樣的話，你的地址和資產情況就都暴露了。

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2008年10月31日，比特幣的發明者中本聰(SatoshiNakamoto)首次公開發表了比特幣的設計論文，標題就是，“比特幣：一個點到點的電子現金系統”(Bitcoin:APeer-to-PeerElectronicCashSystem)。兩年之后，因為維基解密的風波，中本聰徹底淡出了大眾的視野，永遠地消失了。比特幣系統一直安全穩定運行至今。它的設計思想，尤其是上文所談到的這些關鍵設計，都以開放源代碼的形式完全、免費對公眾開放，任何人都可以隨時獲得比特幣的完整源代碼并加以研究，檢查和確信比特幣系統的確是按照上述設計編碼和運行的。

(全文完)

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