1.比特幣運行機理概述
賬本（區(qū)塊）
掌握核心概念是學習任何學科的關(guān)鍵。
區(qū)塊，區(qū)塊鏈，交易單，比特幣，交易是比特幣體系中的重要概念。
比特幣區(qū)塊鏈可以看做是全世界唯一的一個賬本。
區(qū)塊可看做是賬本中的一頁。
交易單就是一頁當中一條交易記錄。
只要賬本收支記得清楚，不需要單獨的貨幣也可以交易。就像現(xiàn)在的刷卡付款，或者支付寶，微信支付一樣，不需要現(xiàn)金。
節(jié)點上的比特幣系統(tǒng)會將10分鐘里的交易先臨時記錄下來（存在內(nèi)存中），然后再用這些交易創(chuàng)建一個區(qū)塊
比特幣的由來
比特幣是貨幣，是賬本上記錄的錢，那初始的錢從哪來？商品貨幣時代，有多少黃金制造多少貨幣，信用貨幣時代，政府說開印鈔機，那貨幣就有了。比特幣世界中，初始的貨幣是“誰創(chuàng)建了賬本（區(qū)塊），就給誰錢”，一箭雙雕，既能激勵別人創(chuàng)建賬本，又解決了比特幣的發(fā)行問題。創(chuàng)建一個區(qū)塊，獎勵50個比特幣，注意沒有獨立的錢，只有數(shù)字，“50”記錄在交易單里。
曠工挖礦除了有新幣獎勵外，還有交易費，也稱曠工費。
交易過程（Transaction）
假設(shè)張三轉(zhuǎn)給李四10個幣，張三用比特幣交易軟件給李四的地址轉(zhuǎn)10個幣，那么在區(qū)塊中的交易單會是這樣的：
張三資金的來源（比如王二給的）
王二對這筆資金的簽名
李四的收款賬號
金額10個幣
張三的簽名
每個用戶在比特幣世界中都用一串數(shù)字表示，可以查到任何一筆交易的來源與去向，但不知道對應(yīng)現(xiàn)實中的誰
比特幣世界里的錢根本上是創(chuàng)建區(qū)塊獎勵的錢。
每個人的錢的來源有3種：創(chuàng)建區(qū)塊獎勵的，曠工費，別人轉(zhuǎn)給你的
2.安全機制
中心化機構(gòu)發(fā)行的信用貨幣有諸多弊端，依靠銀行等中介結(jié)構(gòu)提供的金融服務(wù)也有諸多不便和高昂的成本，假如通貨不再膨脹，假如可以像發(fā)送email一樣直接交易，顯示世界會變得更好一點。
去中心化交易的前提是安全，否則一切無從談起。
想象一個場景，張三給李四轉(zhuǎn)10元錢，要安全交易，需要達成下面的條件：錢確實是張三付的；張三有10元錢（類似生活中的錢是真的，不是假的）；張三沒有把這10元錢給了別人（生活中的紙幣沒有這個問題，因為給了一個人就不能給了另一個人，這是數(shù)字貨幣獨有的問題）
SHA-256是一個散列函數(shù)，輸入可以是任意長度的字符串，輸出是固定的256位長度的字符串。2^256是一個非常大的數(shù)，比地球上所有的沙粒數(shù)還多。
256bit，32Byte，64個16進制數(shù)
數(shù)字簽名
簽名者有一個只有他自己知道密碼的密鑰（私鑰），可以對任何信息進行簽名，簽名者向別人發(fā)布一個公開的密鑰（公鑰），用公鑰可以解密用私鑰加密的信息。如果加密的明文在解密之前是知道的，那么解密后的內(nèi)容如果和明文一致，這能證明簽名確實是私鑰擁有者的，且私鑰擁有者無法抵賴。
解決是否是某個人支付的問題
對交易單的簽名和驗證
簽名：
A像B付款，構(gòu)建交易單T；
交易單T上有B的“公鑰”（這里加引號，表明實際并不是公鑰，而是公鑰的散列值），有A資金來源的交易單的數(shù)據(jù)；
用B的公鑰和前一個交易單得出一個哈希值h
A用私鑰對哈希值 h 進行簽名，得到 s，簽名信息保存在交易單上
驗證：
B拿到交易單T后，從前一個交易單拿到A的公鑰，對簽名 s 解密，得到 x
B用自己的公鑰和前一個交易數(shù)據(jù)進行哈希運算，得到哈希值 y
如果 x 等于 y ，就證明交易單確實是 A 簽字的，且 A 無法抵賴，因為全世界只有 A 有能力進行這個簽名，因為這個私鑰別人是不會得到的。
解決是否有足夠的錢支付
因為資金來源索引到之前的交易單，對資金來源的交易單進行回溯，直到證明這些錢來源于挖礦獎勵
解決重復支付
禁止重復支付，是比特幣技術(shù)要解決的核心問題。它的核心，就是在 P2P 網(wǎng)絡(luò)體系下， 創(chuàng) 建一套全世界統(tǒng)一且唯一的 有前后次序的 交易記錄。
3. P2P 中建立全世界統(tǒng)一交易記錄的解決 方案
沒有統(tǒng)一的交易記錄的賬本是沒有意義的（賬簿數(shù)據(jù)不一致），生活中這樣的統(tǒng)一交易記錄的賬本由中央節(jié)點保證，那P2P網(wǎng)絡(luò)中如何做到呢？
統(tǒng)一交易記錄的核心數(shù)據(jù)包括每筆交易內(nèi)容，和每筆交易的前后次序。
交易順序確定，就可以解決雙花問題（雙重支付），已經(jīng)已經(jīng)支付出去的錢，不可能再支付出去一次。
決定賬簿前后關(guān)系的機制，采用了 時間戳機制（ TimeStamps），用某種算法把區(qū)塊的順序固定下來，且記錄，并且可以驗證。
比特幣采用的是將前一個區(qū)塊的hash值保存在后一個區(qū)塊中。
比特幣解決交易的時序問題，以及防止被作弊者破壞，其是基于算法安全，而不是基于信任，法律，集權(quán)，強迫，懲罰等手段。
對比特幣的工作量證明算法的形象描述
1，得到這個世界中已經(jīng)創(chuàng)建好的賬簿鏈中最后一個賬簿，用這個賬簿內(nèi)容做數(shù)據(jù)，計算一 個 hash 值
2，不斷接收這個世界被廣播出來，且沒有被放入賬簿鏈的交易單。檢驗這些交易單（根據(jù) 交易單鏈信息和支付款項等信息），剔除掉不合理的（比如賬戶余額不足的支付）。
3，猜一個幸運隨機數(shù) n（比如從 0 一直到 999999.... ）
4，把 1-3 步驟得到的數(shù)據(jù)都組織起來成為一個數(shù)據(jù) buffer，送入 sha256，得到一個 256bit 的散列值 x
5，檢查 x 這個整數(shù)，前面若干 bit（比如 96bit）是否都是 0？如果是，這個 x 符合“工作 量證明難度”么？ 如果符合，那么“工作量證明”游戲結(jié)束！
6，如果不是，從步驟 2 開始不斷重復。假如這個時候收到了一個其他節(jié)點發(fā)來的新的賬簿 數(shù)據(jù)塊。 還沒有猜出滿足要求的隨機數(shù)，需要重新開始游戲。
得到幸運隨機數(shù) n ，工作量證明結(jié)束， 工作量證明 的目的是為了證明節(jié)點的誠實，為了獲取記賬權(quán)，將區(qū)塊放到最長鏈的末尾。
獲得記賬權(quán)并不能保證打包的區(qū)塊會被加入到最長鏈，如果你打包的交易單有問題呢，如果同時其他節(jié)點也得到幸運隨機數(shù)呢。
區(qū)塊的創(chuàng)建的過程：
1.通過工作量證明獲得記賬權(quán)
2.打包區(qū)塊，全網(wǎng)廣播
3.重復支付檢測。其他節(jié)點對收到的區(qū)塊中的交易單進行重復支持檢測，根據(jù)已經(jīng)創(chuàng)建的世界賬簿鏈中交易單，逐一查找，以判斷這個臨時 賬簿內(nèi)所有的交易單，在世界中已經(jīng)發(fā)生的所有交易中從來沒有出現(xiàn)過。如果檢測交易單都合法后，節(jié)點會把收到的這個賬簿 ， 臨時掛接到本地備份的世界賬簿鏈的最后
4.區(qū)塊鏈分支判斷。全網(wǎng)到處廣播著被新創(chuàng)建出來的臨時賬簿。一個節(jié)點在收到多個區(qū)塊后，會在本地自己維護的賬本上建立分支，之后此節(jié)點在先收到的賬本后面繼續(xù)工作量證明工作。當節(jié)點收到最長的工作鏈賬簿時，會拋棄掉比較短的分支。轉(zhuǎn)為在最長的鏈條上工作。
創(chuàng)建賬簿的過程，也就是檢測交易單正確性和順序的過程，也是保存交易單的過程。同時 它還是創(chuàng)建比特幣的過程。創(chuàng)建賬簿的機制是比特幣的核心。
交易確認過程：
1.交易單全網(wǎng)廣播
2.挖礦節(jié)點收集所有的新有效交易單，放到一個新區(qū)塊
3.節(jié)點根據(jù)新區(qū)塊數(shù)據(jù)和上一個區(qū)塊的散列值，計算一個隨機數(shù)（工作量證明）
4.工作量證明成功，打包區(qū)塊，全網(wǎng)廣播
5.其他節(jié)點驗證新區(qū)塊的有效性
6.驗證成功，正式掛到區(qū)塊鏈的末尾，在此區(qū)塊繼續(xù)創(chuàng)建新賬本
交易單被打包到區(qū)塊，掛到區(qū)塊鏈的末尾后，其后再掛6個賬本就能確認交易成功。因為要推翻6個區(qū)塊，幾乎不可能。這保證了比特幣體系的不可逆，不可篡改。
讀后感
這篇文章，用通俗易懂的的例子，講解了比特幣區(qū)塊鏈的運行原理?？赐旰髮Ρ忍貛艆^(qū)塊鏈的理解更深入了。
但對技術(shù)細節(jié)，這篇文章沒有仔細交代，更多技術(shù)實現(xiàn)細節(jié)在《精通比特幣》中有描述。
