文字|小帕克
编辑|卢晓明
出品| Odaily星球日报
2008年，一位网名为中本聪（Satoshi Nakamoto）的人发表了论文《比特币：一种点对点式的电子现金系统》（论文原始PDF版），拉开了比特币全球普及的序幕。
比特币的底层区块链技术随后被发现。其去中心化、可追溯、不可篡改等技术特点可应用于金融、溯源等场景。无论你想了解区块链还是比特币，我们相信比特币作为区块链的诞生地和第一个应用，是你开始之前需要深入了解的第一点。
什么是比特币以及如何获取比特币？本文将一步一步教你如何理解和使用比特币。
1.开立账户如果你想拥有比特币，无论你去交易所购买还是别人转账给你，你都需要一个比特币账户。开立比特币账户需要携带什么材料，去哪个机构开户？无需任何材料，只需下载比特币钱包即可。
小知识：比特币钱包是一个比较大的话题。首先必须明确，数字货币钱包并不是真正的“钱包”。硬币并不存储在钱包中，而是存储在上面提到的链上（本质上是一堆数字），钱包只是一个应用程序，允许您开设帐户、查看余额和转账。事实上，每种货币理论上都会有自己的钱包。因此，市场上的大多数钱包都更易于使用，聚合各种货币，或者更安全。还有去中心化的冷钱包、热钱包、托管钱包。
有兴趣的朋友可以点击下面的链接了解更多。
区块链钱包能否成为第二个支付宝？ （本文第一部分有介绍）
区块链100 个问题第38 期|比特币钱包有什么用？
区块链100 个问题第39 期|冷钱包、热钱包
区块链100 个问题第40 期|全节点钱包、轻钱包（如果存储了所有账本信息，则成为全节点钱包，本文指的是轻钱包）
使用链上轻钱包可以让你更好地理解比特币私钥、地址、助记词的一些“反人类”设计。 Bitpie、imtoken等都是比较老的钱包，英语好的人甚至可以使用。比特币官方钱包；托管钱包会更容易使用，但私钥不是由您自己保管。
拥有比特币钱包后，您所需要做的就是动动手指，开设一个账户。
比特币账户由一对密钥（私钥、公钥）组成。账户所有者可以使用他或她的私钥进行数字签名，并且可以使用公钥来验证签名。公钥可以由私钥生成，但私钥不能由公钥生成。就是所谓的“非对称加密”（参考链接：区块链百问第60期|什么是非对称加密算法？）。这就是为什么比特币被称为数字加密货币，因为整个系统依赖于密码学。
小知识：这里的哈希计算是什么意思？
哈希计算具有以下特点：
1、将任意长度的数据映射成固定长度的大整数；
2、数据发生任何变化后，计算结果完全不同；
3. 从哈希结果中无法推断出原始数据内容。
哈希算法的实现有很多种，例如比特币使用的SHA-256 算法。哈希值是一个以十六进制表示的整数；只要原来的内容稍有改变，哈希结果就会相差千里。那么每次改变原来的内容，得到的哈希值就相当于1到2的256次方，随机选一个数。这样其他人就无法从账户地址推断出公钥。因此，您可以安全地告诉其他人您的地址并接受他们的转账，而不必担心您的帐户被盗。除非你丢失了你的私钥。
当你拥有第一个比特币账户时，你会很高兴；但同时你也会因为它是空的而感到沮丧。如何让钱包鼓起来？
您可以通过以下方式实现这一目标：
1.比特币“挖矿”；竞争激烈，普通人机会渺茫，但可以通过租机器挖矿。详情您可以了解：星球日报战略孵化云计算平台“拴一投”正式上线，帮助投资者“持有”比特币
2.花钱去交易所买。具体操作可以阅读这篇文章《如何拥有人生第一枚比特币？》。目前我们常用的各大交易所都是中心化平台，安全性不是很高。当然也有去中心化交易所，但是用的比较少。单击链接了解更多信息。
3.让你的好朋友转一些给你； （如果你有这样的朋友的话。）
2 会计
一旦你拥有了比特币账户和比特币，你就可以在不同账户之间转账。比特币的最小单位是1聪，1聪=0.00000001btc。当我们使用支付宝给别人转账的时候，银行实际上负责从你的账户中扣除这笔金额，添加到对方的账户中，向你计费，同时向你收取你的手续费。
比特币转账的步骤类似，但没有银行的角色。那么在比特币转账过程中，谁来扣款，谁来记账呢？
与银行系统不同，有一种去中心化的记账方法：分布式账本。即账本不再由银行系统维护，而是由参与者共同维护。简单理解就是：人人都可以参与会计。维护账本的人一般称为节点，也称为矿工。
在区块链中，交易按时间顺序排列。区块链是一堆交易的集合。一个区块可以看作是一页账本。
账本每一页的记账人（即该区块的区块生产者）必须通过竞争选出，才能获得记账的权力。记录完本页账本后，将本页账本广播给所有其他人。这个过程称为区块创建，也称为“挖矿”。
其他人可以通过密码学来验证这些交易。如上所述，帐户所有者可以使用他的私钥进行数字签名，并且可以使用公钥来验证签名。其他参与记账的人可以同步账本的最新区块/页面并继续挖矿。同时，在区块链中，账本的每一页（每个哈希）都是相互关联的，通过上面提到的哈希算法记录前一个区块的哈希值。
在这样的分布式系统中，每个节点独立维护一个完整的交易账本，也称为“分布式账本”。每次都需要大多数节点的批准。任何节点都无法单独篡改账本。除非获得51%节点的同意，否则不会成功。这就是所谓的51%攻击。
如果任何节点退出网络或宕机，都不会影响系统的运行。这种方法比单节点集中式系统安全得多。节点分布在全球各地，每个节点都与附近的节点相连，形成全球P2P网络。这也是比特币能够在全球流通的物质基础。
上一节提到，一个账户如果想知道自己的余额，可以通过钱包来查询。
但只有节点才拥有完整的账本信息，钱包也需要通过节点查看自己的余额。那么节点在哪里呢？如果你看不到或摸不到它，你在哪里可以找到它？幸运的是，您不必费心寻找节点，您的“比特币钱包”会为您做这件事。
事实上，如果比特币钱包想要告诉节点交易信息，那么它必须连接到比特币网络中的至少一个节点。当连接到节点后，比特币钱包本身就成为网络中的一个节点，但与具有完整账本的全节点相比，钱包节点是一个“轻量级节点”，因为它既不记录完整的账本，也不记录完整的账本。它会“挖矿”吗？
如果你好奇的话，你还想再问一个问题：比特币钱包是如何发现节点的？
很简单，在比特币网络的发展过程中，会出现一些长期稳定的节点，称为“种子节点”。在开发比特币钱包软件时，会将这些“种子节点”的域名写入代码中，通过DNS动态查询向“种子节点”请求活跃节点地址列表。使用这些节点作为媒介，比特币钱包就可以加入网络。
例如，陈先生通过比特币钱包向吕小姐转账了0.05BTC。这笔转账由全球比特币网络节点通过“分布式账本”记录。
转账记录：陈先生- 吕小姐： 0.05btc 当然，名字并不是真的这样记录的，而是两人的比特币账户，类似：1AC4fMwgY8j9onSbXEWeH6Zan8QGMSdmtA – 1JWq3G8pqCo6jZGhLHpctYap5yVScqGxkv : 0.05b TC
这样的记账过程其实就是所谓的区块链。比特币是区块链的第一个应用。
3 既然发行/挖矿是货币，你肯定会问，它到底是怎么来的？
这涉及到比特币的发行。
普通货币是由央行等一些机构发行的，但在比特币中，每个区块的产生都伴随着新币的产生（程序里是这么写的，别问我为什么）。谁赢得了本轮区块的记账权，谁就将获得最新生成的比特币。
总共将发行2100万个比特币。区块奖励最初为50 BTC，这意味着每开采一个区块，矿工将获得50 BTC。系统规定，每出现21 万个区块（约4 年），区块奖励就会减少一半，直至低至1 聪（比特币的最小单位）。因此，2012年后区块奖励调整为25 BTC，2016年为12.5 BTC，下一次减半将在2020年。这个竞争过程就像挖掘新的金币，所以大家将其称为挖矿，账本维护者被称为“矿工”。
说到这里，其实已经涉及到了比特币的激励机制，即节点为何愿意浪费资源去记账？
事实上，为了奖励记账节点，比特币系统被设计成每个用户都需要支付交易费用来验证交易。同时，较早加入网络的节点可以获得新发行的比特币（直到所有比特币发行完成）。这样，矿工每次记账都可以获得两部分收入。
4 共识机制：PoW 要知道现在1个比特币价值10000美元，记账节点一个区块可以获得12.5个币。难道大家都不想挖矿吗？
为了让每个人公平地获得记账权，比特币系统设计了竞争机制。
系统要求参赛者通过SHA-256运算猜测一个符合要求的随机数。谁先找到它，谁就获得记账权。你可以把这个过程想象成随机猜数字，谁先猜谁就赢。
这个随机猜测的数字实际上会被记录在这个区块的区块头中，并且会作为随机数永远记录在账本中。如果你还记得上面的内容，你会发现这篇文章提到每个区块都会记录前一个区块的哈希值，而哈希值本身就是通过哈希计算得到的。这个随机数实际上就是一个哈希值。计算的一个因素。 （区块头的组成以及更详细的流程请参见《星球研报 | 比特币挖矿的行业拐点与背后的经济周期》）
由于SHA-256运算是随机数的碰撞，谁在同一时间内猜测的次数越多，找到“答案”并获得记账权的概率就越大。因此，这种竞争机制被称为工作量证明，也称为PoW（Proof of Work）。
为了提高自己的计算速度，大家只能不断的提高单位时间的计算能力。因此，硬件设备也从最初的笔记本电脑不断更新到如今的专业矿机（有兴趣可以阅读星球挖矿研究报告，图6，硬件设备的更新迭代）。普通笔记本电脑已经不能挖矿了，所以矿池也出现了。 （想了解更多请看《小明学习笔记 | 一文看懂矿池是干嘛的》）
算力设备越来越先进，但比特币系统也有一个非常有趣的设定。它会自动调整难度，使出块时间保持在10分钟。
对挖矿感兴趣的朋友可能会问，现在还可以挖矿吗？当然可以，但是已经不能用电脑了，甚至不能买矿机来挖矿了。成本太高了。因此，市场上也有普通人参与挖矿的方式，相当于租用别人的机器给自己挖矿。 （可点击链接了解更多）目前，挖矿已经成为一个相对成熟的行业。如果你有兴趣，这篇文章有更完整、更详细的介绍：行星研究报告|比特币挖矿的行业拐点及其背后的经济周期
比特币的5 个优点和缺点现在您已经了解了比特币系统的运作方式，所有这些复杂的设计都是为了实现以下条件：
1、总量有限，减少供应；
2、无法被仿冒；
3、交易便捷、安全；
这些特征让人们相信比特币可以作为一般等价物使用，所以慢慢地：
4. 得到广泛认可和接受
此外，比特币还具有鲜明的特点：
5. 权力下放；
6、全球发行流通；
这包括发行的去中心化和分布式账本。
比特币的优点很明显，但缺点也同样明显：
1、比特币的“挖矿”机制在全球范围内消耗大量能源；
2、盲目投机导致比特币价格剧烈波动，币值首要目标是稳定币值；
3、交易匿名性存在缺陷。例如，之前的勒索病毒需要使用比特币作为赎金；
4、比特币总量有限，因此是通缩货币。其价值只增不减，可能会导致大家囤积，导致市场流动性不足，最终导致经济收缩；
5、转账耗时且需要手续费；
6、并发交易能力有限。
本文还参考了知乎网友@ceelog的文章：看完这篇，你就知道什么是比特币了。已授权。
其他参考文章：
行星研究报告|比特币挖矿的行业拐点及其背后的经济周期
星球日报战略孵化云计算平台“转一投”正式上线，帮助投资者“持有”比特币
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