如何建立Bitcoin点对点加密虚拟货币系统(精)

本文是对Bitcoin的技术性概述。如果你对该软件所涉及的政治经济元素有兴趣，可以参看相关的维基百科条目或尼可拉斯·布兰查德（Niklas Blanchard）的论文。

简述Bitcoin 的运作机制

问（克林特·芬利）：你能否向那些不太熟悉Bitcoin的人简短地描述一下它？

答（加文·安德烈森）：当然可以。 Bitcoin是一种点对点的货币——它是由人而不是由中央银行或政府创造的货币。

问：它的运作机制是怎样的呢？

答:大家都会试图生产Bitcoin，并且通过一个点对点的网络来交易Bitcoin。大家运行的代码将阻止作弊行为的发生—— 没有人能创造超量的Bitcoin，也没有人能够把已经支出的Bitcoin再次支付出去，而且只有Bitcoin的合法所有者才能使用它。

关于Bitcoin，真正的创新理念在于这样一个机制：无需依赖一个中央权威装置就能防止Bitcoin被重复支出。

另一个的重大新理念则是：无需依赖一个中央权威装置就能限制Bitcoin的供应量。

解决“引导问题”的3种机制

问：你门是如何在没有中央权威装置的情况下做到这些事的呢？ Bitcoin客户端和服务器又是如何找到对方的呢？

答：我先从容易的问题谈起 —— Bitcoin客户端如何找到对方：

所有的点对点网络都存在“引导问题（the bootstrapping problem）” ——没有中央服务器，网络上的节点（机器）需要能够找到对方。Bitcoin使用以下3种机制来解决这个问题：

1 在默认情况下，Bitcoin客户端加入了一个IRC聊天通道，并得知加入该通道的其他客户端的IP地址和端口。该通道的名称（和IRC聊天服务器的名称）被写死（Hardcode）在了Bitcoin软件中。

2一些“知名的”Bitcoin节点也被编写在了软件中，以防IRC聊天服务器由于某种原因无法访问。

3你还可以手动添加（通过配置文件或命令行选项）可以运行Bitcoin的其他机器的IP地址。

一旦你连接到了Bitcoin 的点对点网络上，别的机器发送给你的信息中就会包含它们所知道的其他IP地址（及端口），所以那时你将会通过Bitcoin网络自身来找到其他Bitcoin节点。

人们也在积极讨论其他可能的引导机制，所以如果在未来一年左右出现了新的引导机制，我也不会感到惊讶。

和“引导”相关的其他问题

问：我猜你也可以手动改变IRC聊天服务器和通道？

答：实际上不能 。要那样做的话，你必须重新编码。

问：这是为什么？

答：我们对“引导”的想法是定义一个地方，你可以去那里寻找其他的节点，所以建立第二个IRC聊天通道将是毫无意义的。而且现有通道也没有限制可以连接到它的客户端的数量，因此实在没有理由使用多个通道。

问：但是，在IRC聊天服务器关停时怎么办呢？

答：几个月前，Bitcoin确实更换过用于引导的IRC服务器——我们发布了一个新的客户端，它使用不同的IRC网络。所以如果是IRC服务器暂时关停，全新Bitcoin客户端将使用备份的 “知名的”节点名单。旧的Bitcoin客户端将连接到它们之前连接的节点上——在最后一次运行Bitcoin时，相当IP地址被记录在了'addr.dat'数据库文件中。

问：是否有什么机制，要求客户使用软件的最新版本进行连接？

答：可以说有，也可以说没有。

我们不会阻止旧的客户端进行连接。我们支持旧客户端“向上兼容”。但是几个月前出现的一次重大错误，让我们的主要开发人员（Satoshi）决定采用一个机制，通知那些使用不够安全的版本的用户升级。

我们当然不会鼓励人们运行版本很旧的Bitcoin软件。

限制Bitcoin供应量

问：能谈谈较困难的部分吗——在不依靠中央服务器的情况下，如何防止Bitcoin被重复支出，以及如何限制Bitcoin的供应量？

答：我先说说限制供应量的问题。

根据Bitcoin的设计，总共只能有2100万个货币被生产出来。当前货币的生产速率是每10分钟50个左右。

首先，你要生产Bitcoin，你就要争取成为第一个创造出新的“版块”（Block）的人。一个版块，就是上一个版块出现之后的所有交易（“我给予/销售/交易这些Bitcoin给你”）。因此，要生产Bitcoin，我的机器就要等待并获悉新的交易，把这些交易捆绑成一个版块，然后对这些数据反复运行一个散列算法（hashing algorithm）。我运行散列算法（把任意长度的数据转换成256位），试图找到一个足够小的散列值，以便向整个网络宣布“我赢得了找到下一个有效版块的比赛”。如果成功了，我就得到50个Bitcoin货币。

目前来说，每一个新版块价值50个Bitcoin。大约每两个星期，网络上的所有节点就会评估这段时间有多少版块被创建出来，并自动（且独立地）调整“难度”。像这样，平均而言，约每10分钟整个网络中就会出现一个新版块。这就是Bitcoin为什么能在没有中央服务器的情况下限制供应量。

你只有解决“找一个小的散列值”的问题后，才能创建一个版块。据我们所知，解决这样的问题只需要大量的、强大的计算能力（反复运行散列算法）。网络上的每个人都可以进行检查，看你是否确实解决了这个问题（只计算一个散列值真的很容易），也可以确保新版块里只包含有效的交易，而你只能从创建新版块中获得50个Bitcoin货币。

问：需要多少交易来创建一个版块？

答：数量不定——至少是一个交易，直到一个任意制定的、将来可以很容易改变的数量。你可以去Bitcoin Block Explorer网站看看版块里面是什么。

防止同一笔Bitcoin被重复支出

问：那么如何防止同一笔Bitcoin被重复支出呢？

所有交易都会被广播到这个点对点网络上的每个节点.....这是解决方案的第一部分。

如果一笔Bitcoin被支出两次的情况广播出来，那么某些节点将先看到它第一次发生的支付交易，其他节点则看到的是它第二次发生的支付交易。

究竟是哪一个支付交易“赢”了，则是由恰好创建了下一个版块的那个节点来决定 —— 无论是哪个节点找到了“小的散列值”， 它的板块中包含的那个支付交易被判断为有效的，其他的支付交易被视为无效。

偶尔会出现网络中的两个节点几乎同时找到有效版块的情况，这样事情会变得很奇怪。

问：为什么有很多人都会尝试作弊？

答：我也想知道！我希望有人编写一个工具，能发现这个网络上的作弊企图。

问：同一笔Bitcoin被重复支出的情况有没有可能是意外发生的？

答：这真的不太可能是意外。

关于项目管理

问：你们有一些开发人员在参与Bitcoin项目——那么如何进行项目管理呢？

我们正处于一个过渡中，从基本上是一个单人制作的项目（Satoshi编写所有的代码，把关所有的变化）过渡来源更开放、由社区主导的模式。我自告奋勇尝试以一种更加分散的方法来改善Bitcoin软件。我们将采取类似于维护Linux的做法，提交（使用Github）上来的补丁会经过审查，然后决定是接受它还是退回去返工。

问：对于那些对分布式计算感兴趣的开发人员，你可以推荐一些资源吗？

答：这是个好问题！分布式计算中的很多问题现在还处于尖端性的研究过程中，我不太确定应该从哪里开始。我个人的背景不是点对点网络，所以我不是合适回答这个问题的人。

问：你认为分布式计算和强大的密码系统相结合，可以替代“云计算”，为那些交不起服务器租金的人服务吗？

答：是的，虽然把应用程序放在云上非常便宜。就我自己来说，在Bitcoin相关项目的前端，我使用谷歌的App Engine，在后端的Bitcoin网络节点，我则使用VPSes和亚马逊的EC2。

使用App Engine创建应用程序，是一种不错的、免费的学习可扩展的分布式计算的方法。

问：你认为Bitcoin的源代码可能作为建立其他类型的点对点社区的基础吗？

答：不能，它是专门为Bitcoin设计的，而且效果也很好。其他的点对点社区有不同的网络需求。