Bitcoin电子货币原理(精简版)

我是最近接触Bitcoin的，他的复杂的机制和需要大规模的计算来换取BTC（bitcoin的缩写）很吸引我，我花了些时间简单的了解他的机理，由于网上对他的介绍的中文很少，而且有些写得不是很对，容易误导，官网wiki中文只翻译了部分，所以我写了这个，供大家参考。

首先明确几个概念，第一个是BTC，就是这个货币，和RMB一样是个单位，第二，Transaction，表示一条交易记录，里面包含了货币接收方的address和BTC数量，第三，Block，多个Transaction打包存为一个Block，每一个人的机器上都会自动下载所有的Blocks，从而才能够进行转账和查看address中金额，也就是说每个人的电脑都存数了网络上所有的交易（Transaction），第四，Blocks-chain，所有的Block都是连起来的，组成一个Block链。address相当于我们现实生活中的帐号，是你账户的唯一标识。

然后我们要普及下密码学的知识：

公开密钥加密（Public-key cryptography，也称为非对称密钥加密），该加密算法使用两个不同的密钥，各名为加密密钥和解密密钥。前者公开，又称公开密钥，简称公钥。后者保密，又称私有密钥，简称私钥。这两个金钥是数学相关，用某用户加密密钥加密后所得的信息，只能用该用户的解密密钥才能解密。公钥加密的另一用途是身份验证：用私钥加密的信息，可以用公钥对其解密。接收者由此可知：这条信息确实来自于拥有私钥的某人，公钥的形式就是数字证书。Bitcoin正是利用了这个加密方法的密钥不对称性的优点。

address（例如1KTj9TdiXtPcerF4XsCsFWU5NEPpFfdLiv）实际上就是一个公钥，每一个有address的人的计算机中都会存有这个公钥对应的私钥，每一次对这个address中的BTC的转出交易必须有私钥进行签署，如果你的私钥丢失了，那么你的这个address里的BTC就再也拿不出来了。

转账的过程是这样的：把你要转到的address和金额合并成一个Transaction，并用你自己的私钥进行签署，并发到整个P2P的网络上，所以网络上所有的拥有你address的人都可以看的到这笔Transaction是要从哪里转到哪里转了多少钱，但是由于没有私钥，他们没有办法修改。

我们有了一个新的Transaction就要有一个Block来存储它，所以要不断的生成Block，按照计划平均每十分钟生成一个Block，这个block成功生成后会给生成这个Block的人一笔奖赏，这就是miner赚钱的方法，这个我们一会再说。生成了一个存有这个transaction的block之后，那么整个blocks-chain的长度就增加了一个，所以网络上会以丢弃所有比这个短的block-chain的分支，所有的在线节点也会自动下载这个新的Block加到自己的index中来，当在网络上有一定人数的人认可你的transaction了，那么交易就认为合法。

怎么防止伪造货币？由于每一笔Transaction中都存数了来源address和目的addresss，所以每一笔钱都是可以追根溯源的，如果你想非法造币，那么你要修改整条chain，还要保证你的chain最后最长，所以如果你想自己伪造BTC货币那么你就要控制P2P网络上相当大一部分的机器，要他们生成新Block的速度比你自己伪造的速度慢，这样你伪造的才可能被公认，但是这个是相当小概率事件，几乎绝对不可能。

如果 p2p 网络过大，交易Transaction不能尽量的迅速的广播到全网络。就会出来 p2p 的网络的局部保持有小群体共同认可的一份全局Transaction。多个全局Transaction的分支同时发展是有可能的。因为每个小群体都可能认为他们看见的那部分更长更有效。但是， 只有有人发现另一条分支更长，它就会转换阵营。所以，有一定的可能性，你的Transaction被一个小群体接受，但在一段时间后，被更大的阵营抛弃，所以非法的总会是非法的。

下面我们说怎么赚钱，也就是mining，挖矿，block的生成非常苛刻，一定要保证block的hash值的前几位为0，这个0的个数越多，需要计算的时间就越长，复杂度越大，所以如果网络中有一个人用了最短的时间生成了这个Block他将有权利在这个block中生成一个Transaction，而这个Transaction是给他的address中存取一定数额的BTC，现在这个数额是50BTC，按照规则，每四年数额减半，那么若干年后，BTC的数额少的可怜时候，谁来做miner，那么有另一个机制，就是可以从你给打包的Transaction那里收取fee，也就是消费，如果他给的多那么你当然会把它加进你的Block中来，从而你可以从所有的Block中的所有Transactions的fee中获得利润。

所以现在开始mining吧，根据现在的BTC对USD的汇率是8.1，这个汇率每天都在浮动，如果你能自己创建一个block，那你就有50*8.1美元了。

首先你要有一个address，所以你要去下载一个client，然后安装它，运行时会自动生成一个address，之后他会自动从网上下载所有的blocks，现在大概有128000个blocks，这个时候你的address才能够进行转账和查看transaction信息等等。

如果你想自己mining，那可能你能制造一个block的概率很低，所以你不如加入一个mining pool，这样你的每一部分贡献会得到一定回报，相当于你贡献出你的计算量大家一起来挖一个。另外，CPU的挖矿能力也不太行了，都要用GPU，我用过一个AMD的CPU只能达到3Mhash/s，但是用GPU就完全不同了，nVIDIA的GPU采用CUDA架构在双精度计算上有优势，但是hash都是整型计算，CUDA似乎并不太适合，也可能是他用openCL的标准性能不高，总是ATI要比nVIDA的效率高，我用两张Tesla C1060的卡只能达到104Mhash/s，但是用ati的5870一张卡就能达到370Mhash/s。

总之下载好GPU挖矿的软件，去注册个mining pool的帐号，我用的是http://deepbit.net/，然后绑定你的address，设置好最小的收款金额，就可以开始挖矿啦。我挖了两天已经有0.34BTC了。

对了，由于你的address是要你自己维护的，要备份好wallet.dat文件，因为这里存储的是你的私钥，如果这个丢了那么你的钱就没有了，为了避免这个悲剧发生，简易你去注册个wallet，我用的是https://www.mybitcoin.com 这样wallet都有他们来托管，我们只要用账户登录就可以了（和支付宝有那么一点相似）

参考链接：

https://en.bitcoin.it/wiki/Main_Page   官方WIKI

http://www.bitcoin.org/  官方网站

http://shaneliu.org/archives/506  强烈推荐看看这篇

http://btcchina.com/index.php 一个中文论坛

https://github.com/downloads/Kiv/poclbm/guiminer-20110521.exe  GUI的GPU挖矿程序