比特币白皮书:初学者指南

我想买
Bitcoin
Bitcoin
BTC

我想花

这么多
USD
BTC

比特币白皮书,比特币:点对点电子现金系统,由 Satoshi Nakamoto 在 2008 年发布。比特币正在革新全球支付行业,世界各地的人们都在重新思考他们的钱的含义。此外,处理比特币交易的基础技术和网络(称为区块链)正在改变着银行、农业、物流、医疗保健、选举和制造业等各种行业。Satoshi Nakamoto 在 2008 年发表的开创性工作使所有这些成为可能,概述了比特币的原始内容和工作原理,如原始比特币白皮书中所述。  这是比特币现金。对于本文的其余部分,当使用术语“ 比特币”时,我们指的是比特币现金 (BCH)。

如何使用本指南

Bitcoin.com 提供对 Nakamoto 作品的简化解释。我们为白皮书的所有 12 个部分提供注释。斜体文字用于评论和注释,以区分作者的观点和 Satoshi Nakamoto 的观点。

1.介绍

比特币的创造者Satoshi Nakamoto讨论了网络依赖于可信的第三方,如银行和信用卡公司来处理电子支付。传统方法可能适用于大多数交易,但是当金融机构推广互联网上商品的买卖时,确实会出现问题。以下是涉及第三方传统电子支付的一些弱点:

  • 由于银行必须调解不可避免发生的纠纷,因此交易可能撤消。

考虑经常发生在商家、消费者和其他方之间的争端,如支付处理商、PayPal 或税务机关。

  • 银行的干预(即调解)增加了交易成本,这也限制了最小实际交易规模。当提供商提供了不可逆服务时,交易的可逆性就成为一个问题。

消费者经常在网上购买廉价商品,例如 5 美元的钥匙扣和 10 美元的眼镜。但是,银行的介入成本很高,这些成本通过交易费和其他费用转移给消费者。考虑在给定年份中累积的所有调解和诉讼费用,你会发现交易成本可能很大。此外,如果提供者完成了一项服务,他应该得到合理的报酬。但是当前的系统允许撤销交易,从而使服务提供商面临无法付款的风险。

  • 交易逆转的可能性笼罩着所有人。这就要求人们信任银行等第三方来解决支付纠纷。

许多商家和消费者都不想信任金融机构。它们很贵; 可能不值得信赖; 经常被黑客入侵; 并经常向政府提供太多信息而没有通知受影响的一方。所有这一切也引起隐私问题。在本节中,Nakamoto 概述了传统支付系统的局限性,他正在为其提出的解决方案吸引受众。

  • 系统接受不可避免的一定百分比的欺诈。但是,欺诈会增加每个人的经商成本。 Nakamoto 提出了一种基于密码证明而非信任的电子支付系统。

密码学涉及使用代码和协议来建立安全的通信。

这样的系统将使两个当事方直接进行交易。新方法,即比特币,具有以下特点:

  1. 通过在线网络进行点对点支付。
  2. 消除第三方并用验证代替信任。
  3. 交易将是不可逆的,Nakamoto 认为不可逆将保护卖方免受欺诈。可以实施托管机制来保护买家。
  4. 点对点分布式时间戳服务器将生成交易按时间顺序排列的数学证明。只要诚实的参与者集体控制比攻击者/黑客更多的计算能力,该系统就是安全的。

Nakamoto 认为,核实交易比信任外部第三方要好,尤其是在涉及金钱之类的重要事情时。交易的不可逆转性使人们确信支付系统整体上是稳健的。其次,他认为不可逆转可以最大程度地减少欺诈行为。去中心化的计算机将证明这些不可逆转的交易的准确顺序,让用户相信电子审计跟踪中的记录区块链是有效和准确的。

2.交易

在本节中,Nakamoto 对电子交易流程(即区块链)的描述具有技术性。简单来说,他将电子“硬币”定义为数字签名链。  所有者对前一个事务的散列进行数字签名,并在硬币的末端添加下一个所有者的公钥。硬币的接收者(收款人)可以验证签名,以验证所有权链。

比特币本身并不存在,至少在传统的有形现金意义上不存在。确切地说,Nakamoto 的电子“硬币”概念是按时间顺序排列的一系列经过验证的数字签名。为说明起见,请将 Nakamoto 的虚拟硬币想像成 UPS 或联邦快递包裹,你在将其发送到转发地址之前先在门口签名。但是不同之处在于,在装箱单上放置了一个公开可用的分类帐,该分类帐显示了同一包裹之前所有交货的全部历史记录。该信息包括所有始发地址以及详细说明每次交付的时间和地点的时间戳。他认为,这种全面的审计跟踪将为收件人和整个网络确保交付/交易链是准确和安全的。

但是,Nakamoto 指出重复付款有潜在的问题。收款人/收款人无法验证硬币的所有者没有将同一枚硬币发送给其他收款人/收款人,这被称为双重花费问题。

例如,John 仅拥有一个比特币,但每个都将一个硬币发送给两个不同的商家,总计两个比特币仅用一个原始硬币支付。  为解决不依赖第三方的双重支出问题,Nakamoto表示必须公开披露所有交易。其次,支付系统的所有参与者必须遵守相同的时间表,以便每个人都同意接收交易的订单的单一历史记录。

所有交易的时间表和公开历史记录可以防止重复支出,因为以后的交易将被视为无效,或者可能是同一硬币的欺诈性支付。每个硬币都有唯一的时间戳,较早的交易将被视为合法付款。一枚硬币,一次付款。按照上面的示例,将相同的硬币发送给第二个商人将显示不同的时间戳,该时间戳发生在时间轴的后面。这会使第二笔付款/交易无效。

3.时间戳服务器

时间戳服务器对项目块进行哈希并公开宣布该哈希。时间戳证明了当时数据的存在。每个时间戳在其哈希中均包含前一个时间戳。并且每增加一个时间戳都会加强之前的时间戳。该序列形成一条链。

在这里,我们看到了区块链的新兴结构。时间戳是防止重复支出和欺诈的关键。发送重复的硬币几乎是不可能的,因为每个硬币包含不同的、按时间顺序排列的时间戳。回想一下 UPS/联邦快递包裹的类比。每次送货都会在装箱单上包含唯一的时间戳记,并会在公共分类帐上标记每次送货的确切时间。\_随着交易历史记录的增加,比特币的文件大小(以字节为单位)会增加。较大的文件导致更长的处理时间。交易处理——或挖掘——不断需要更多的 CPU 能力来验证交易,因为数字记录本身会不断增长。继续我们的示例,同一 UPS/联邦快递包装上的装箱单尺寸不断增加,因为更多的交付意味着有史以来所有交付的记录越多。_

4.工作量证明

中本聪说,工作量证明用于实现点对点分布式时间戳网络(如上所述)。该过程将扫描一个值,该值在经过哈希处理后会生成特定的数值表达式。时间戳网络必须将此值与区块的哈希值进行协调。需要 CPU 能力来满足工作量证明,并且如果不重做工作,就无法更改区块。后面的块链接在其后,要更改该区块,需要重做其后的所有区块。

语言可能是技术性的,但是概念很简单。工作量证明是保护区块链的要素。Nakamoto 说,由时间戳服务器创建的哈希被分配了一个唯一的编号,该编号随后用于标识区块链中的哈希。这个唯一的数字是一个数学难题,计算机必须先解决数学难题,然后才能进行交易。给出正确答案后,就可以证明已完成指定的工作。\_当某人发送电子硬币时,他们必须获取哈希的唯一数字并解决固有的数学难题。然后将答案传递给收件人,以检查解决方案是否正确-这是重要的确认步骤。如果答案正确,那么将进行支付/交易,并增加区块链的长度。如果没有,提出的交易将被拒绝。_

工作量证明为每个 CPU 提供一票,而不是 IP 地址。否则,攻击者可能会分配多个 IP,以试图入侵网络。其次,最长的块链可以证明 CPU 在较长的链中投入了更多的工作量。该过程要求要求攻击者重做块及其之后的所有块的工作(即解决所有这些数学难题),然后尝试超越网络中所有可靠计算机的工作,从而保护区块链。 Nakamoto 说,做到这一点对于攻击者而言将是一项极其艰巨的任务,成功的概率将随着链中添加的更多区块而呈指数下降。

那么工作量证明如何保护区块链?用外行的话来说,网络中可靠的 CPU 解决了每个哈希的数学问题。解决了这些计算难题后,这些区块便按时间顺序捆绑在一起。这就是术语区块链。这向整个系统验证了所有必需的“数学作业”已经完成。攻击者必须重做所有已完成的难题,然后超越可靠 CPU 的工作才能创建更长的链条——这一壮举极不可能。此序列使比特币交易不可逆。Nakamoto 指出,网络中可靠的节点需要比攻击者拥有更多的 CPU 能力。

5.网络

Nakamoto 概述了运行 p2p 网络的步骤:

  1. 新交易将广播到网络中的所有节点/计算机。
  2. 每个节点将新交易收集到一个区块中。
  3. 每个节点都在为其区块寻找困难的工作量证明。
  4. 当节点找到工作量证明时,它将区块广播给所有节点。
  5. 节点仅在区块中的所有交易有效且尚未使用时才接受该区块。
  6. 节点通过创建链中的下一个块来表示它们对区块的接受程度,使用被接受区块的哈希作为前一个哈希。

如前面各节所述,节点始终将最长的链视为正确的链,并将对其进行扩展。

本节说明了为什么向所有节点宣布交易很重要。它为验证每个交易以及区块链中每个区块的有效性奠定了基础。正如前面提到的,每个节点都解决了工作证明的难题,因此总是将最长的链识别为正确的版本。随着时间的流逝,区块链的记录不断增长,并向整个网络保证其有效性。

6.激励措施

区块中的第一笔交易是一种特殊交易,它启动了区块创建者拥有的新硬币。这实现了两件事。首先,创建新硬币会奖励节点/计算机以支持网络。其次,由于没有中央机构来发行新硬币,因此这是一种初始发行新硬币的方式。新的硬币奖励节点——也就是比特币矿工——为使网络成为可能而花费他们的时间、CPU 和电力。他们也可以得到交易费用的奖励。Nakamoto 设想,有少量硬币将进入流通领域,届时,仅通过无通货膨胀的交易费用就可以激励矿工。新货币也鼓励节点遵守规则,保持可靠。攻击者将不得不花费大量的资源来威胁系统,而获得硬币和交易费用的奖励可以阻止这种欺诈行为。

开采黄金需要劳力、水和设备,其活动类似于比特币的开采。电子货币的开采者处理交易,为此他们会获得新的比特币和/或交易费。由于将最多开采 2100 万个比特币,因此该系统可以避免通货膨胀。因此,比特币可以像黄金一样充当可持续的价值存储。将其与法定货币(例如美元)进行比较。由于通货膨胀,自 1913 年以来,美元贬值了近 97%。\_比特币的奖励计划是一种保护点对点电子支付系统的机制。新比特币的发行以及交易费用使节点保持可靠。因为攻击构成其财富基础的系统并不值得。俗话说得好,不要恩将仇报。_

7.回收磁盘空间

为了节省磁盘空间,Nakamoto 说节点可以丢弃旧交易中的数据,而被丢弃交易的根仅保留在区块的哈希中。这使区块链保持完整,尽管来自旧交易的数据更少。  他简要介绍了压缩数据的过程。Nakamoto 说,不过根据摩尔定律,未来计算机硬件的容量应足以操作网络,矿工不必担心存储空间。

8.简化付款验证

在本节中,Nakamoto 提供了有关如何在不运行完整网络节点的情况下验证付款的技术说明。这需要获得最长的工作量证明链,并检查网络是否接受了。只要可靠节点控制网络,验证就可靠。但是,只要攻击者可以控制网络,攻击者就可以创建欺诈性交易。一种针对攻击的防御措施是让网络节点在检测到无效块时广播警报。这样的警报可以提示用户软件下载完整的区块以及提示的交易,以确认不一致。Nakamoto 补充说,收到频繁付款的企业可能希望考虑运营自己的节点以实现更独立的安全性和更快的验证。

大公司在金融领域之外也在使用非比特币区块链协议。例如,公司可以创建仅邀请协议,该协议选择某些参与方来参与节点的专用网络。关键是,有许多方法可以建立遵循不同验证规则集的区块链网络。Nakamoto 描述了一种用于点对点支付系统的方法,但是他说,企业可能希望根据自己的独特情况来调整其流程。

9.合并和分割价值

合并交易金额将导致更有效的转账,而不是为所涉及的每一分钱创建单独的交易。

换句话说,假设将硬币发送给相同的接收者,则在一次交易中发送三个比特币比创建每个比特币的三个交易更简单、更有效。

为了允许拆分或合并交易值(金额),交易可以包含多个输入和输出。可以有一个或多个输入。但是最多只能有两个输出:一个用于付款,一个用于将更改(如果有)退还给发件人。

此过程可以进行特定金额的付款。如果需要,发送者可以将比特币支付发送给另一方并取回找零。

10.隐私

使用传统支付方式,当银行限制相关方和第三方可以使用的信息时,用户可以获得隐私。使用点对点网络,即使宣布了交易,仍然可以实现隐私。这是通过使公用密钥保持匿名来实现的。网络可能能够看到正在发送和接收的付款金额,但是交易未链接到身份。另外,Nakamoto 建议对每笔交易都应使用新的私钥,以避免将付款链接到共同所有者。

Nakamoto 说,为维护隐私,公共密钥必须使用户的身份匿名,这一点很重要。尽管每个人都可以看到交易,但不会分发任何可识别的信息。

11.计算

攻击者不太可能比可靠的链更快地创建替代链。节点不接受无效的交易或包含它们的区块。此外,攻击者可以做的事情有限:他只能尝试改变自己的交易之一,以取回他最近花费的硬币。攻击者成功的概率随着链中有效块的增加而呈指数级下降。Nakamoto 说,攻击者必须尽早获得幸运,才能有很小的机会。此外,接收者会在签名前不久创建一个新的公共密钥,并将其提供给发送者。这使得攻击者难以通过并行链执行欺诈性交易。

可靠节点比攻击者更快找到块的可能性更高。对于攻击者来说,在一行中解决几个工作证明谜题的速度要比其他可靠节点快得多是非常困难的。每 10 分钟,网络中的节点就会解决新的难题。

12.结论

用于电子支付的对等系统依赖于可靠节点的分布式网络来验证交易。验证取代了对昂贵的第三方(如银行)的信任。电子硬币是由数字签名制成的,而区块链的工作证明可以防止重复消费。只要可靠节点控制的 CPU 功率比攻击者多,系统就会保持安全。此外,节点接受较长的块作为有效区块,并继续扩展它们。此协议在此过程中拒绝无效区块和潜在的欺诈。可以使用投票系统来执行规则和激励措施。

在最后一节中,Nakamoto 说:“网络具有非结构化的简单性,因此非常强大。” 确实是的!

感谢你阅读比特币白皮书注释版本。Bitcoin.com 还有其他指南可以帮助你立即使用比特币。请确保下载我们免费的Bitcoin.com 钱包,将你的比特币体验提升到一个新的水平!

这个有帮助吗?

Get the latest Bitcoin news in your inbox

Get the latest Bitcoin news in your inbox