一年瘋漲500％的比特幣，背後是什麼原理？

科技 08-15

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作者丨Tess Rinearson

編譯丨Anna

比特幣是一種數字貨幣，它的出現對金錢的存儲和消費方式帶來了革命性的變化。在將來，它還可能影響其他諸多領域。想要搞懂比特幣，並不需要數學家或者解碼員那樣專業的知識。而且，比特幣的運作體系其實是個循環的過程，兜了一圈又會回到原地。認識到這一點，你就會發現它很好理解了。這篇文章我們先來講關於比特幣的第一部分內容。

比特幣——數字信息運作的產物

比如說我現在要從網上發一部電影或者一首歌給你，那麼我首先會把這個媒體文件附在郵件里。接下來只要我一按下發送鍵，你就會收到這個文件。你可以選擇打開看或者刪除，也可以隨意處置這部電影。

但這時候你要注意：我自己電腦上也還留有一份這個電影文件的複製。

GIF/99K

這也就是數字信息在網際網路上的運作方式：複製而非轉移。迄今為止，這種運作方式沒出過什麼毛病。雖然有時候「複製」會觸碰到法律問題或者公平問題，但僅僅一首歌、一部電影的複製卻並不太可能帶來摧毀整個經濟的影響。

但是想想看，如果錢也能複製呢？

如果我要給你一美元，那麼我肯定不能像發電影一樣自己也留下一個複製。通過發郵件不斷複製生產出無限量的數字貨幣——這麼個想法乍一看的確很是誘人，但如果每個人都學會了複製貨幣呢？那麼接下來就會發生惡性通貨膨脹，最終導致經濟崩潰。

在傳統的數字貨幣體系中，無論你用電匯還是借記卡，貨幣信息都是集中在一起的，因為這樣可以防止造假。這個集中存放數字貨幣信息的資料庫可以用於驗證我們對貨幣的所有權。舉例來說，銀行就是這樣一個資料庫。那麼換言之，這樣的一套貨幣體系實行的是「集權制」；而諸如銀行的「中央集權機構」則是整個體系仰仗的核心，他們對你的錢有絕對的控制權。

但是如果能換個法子呢？如果說，我們能擺脫那些不可靠的中央集權機構，轉而實行去中心花的分權呢？如果說，我們手中貨幣的價值並不依賴於政府權力的支持，而是源自於我們對數學的信任呢？

比特幣就是這樣一個革命性的存在。

什麼是比特幣系統（Bitcoin）

比特幣是一種數字貨幣體系。與其他貨幣不同的是，它與任何政府、任何組織都沒有聯繫。

在英文中，比特幣(bitcoin)和比特幣系統(Bitcoin)是兩個詞，一個首字母大寫一個首字母小寫，因而有的時候容易弄混。比特幣系統是2009年創造出來的，但是比特幣貨幣則是通過不斷進行一個叫做「挖礦(mining)」的過程出現的。所謂的「挖礦」其實就跟淘金之類的挖礦活動差不多。不同的是，它是在21世紀的數字世界中進行的。

比特幣系統中的所有所有交易都是永久記錄在一個長長的賬簿上的，這個賬簿我們管他叫「區塊鏈」。奇特的是，這個賬簿並非由某個中央機構秘密保有，而是公之於眾的。每個想參與的計算機都能取該賬簿的複製。

區塊鏈是一個不可變的、公開的、廣為分布的賬簿：

不可變：是說一旦某條記錄被錄入區塊鏈達數個小時，那麼就再也無法將其改變或抹除。這是因為已經又產生了大量基於該記錄的交易。

公開：是指賬簿不再只有銀行員工可查看，而是每個人都能看。當然，具體是誰在付款收款你是不知道的，因為記錄都是匿名的，以ID來代稱收付款人。此外，這些ID的壽命一般也都不長。

廣為分布：是指區塊鏈的副本會實時同步到世界各個角落的電腦上；並沒有什麼權威的總賬，每個賬簿都是一樣的。

最後，之所以說它是個賬簿，是因為區塊鏈本身就是一個記錄交易的清單。如果大家用Venmo（PayPal旗下的一個移動支付服務）的話就會知道，跟那裡面的交易清單是一碼事。

那麼為什麼給它起名叫區塊鏈呢？因為賬簿里的個人交易會被劃分為一個個「區塊」，每個區塊包含多筆交易，每筆交易按順序鏈接起來，就成為了「區塊鏈」。相比一筆筆地新增交易，以區塊為單位速度更快。一般來說，每10分鐘就會產生一個區塊。

為了更好地闡釋這個不可變、公開、廣為分布的賬簿，我們來舉個例子。假設現在有價值5美元的比特幣。（比特幣的價值可能會不斷漲跌，但是基本上一單位比特幣的價格都遠不止5美元）

在這個假設前提下，我的朋友Elizabeth給了我價值5美元的比特幣。按照記錄規則，這個交易立馬就被計入了區塊鏈中。接下來，由於新區塊鏈的每個副本上都已經顯示出這5美元的所有權由Elizabeth轉移到了我這裡，於是我又把這5美元比特幣給了你。在這個過程中，涉及到的3個人，我、你、Elizabeth都不用去什麼權威性的中央資料庫確認所有權、批准交易。在比特幣系統中，權威是去中心化的。世界各地的每個區塊鏈副本都有權威性。

接下來你可能想問：Elizabeth給我的比特幣又是從哪裡得來的呢？最簡單的情況可能是，是某個人給她的。基本上每個人得到比特幣都是通過這種形式。但是比特幣總歸有最初誕生的一個環節吧。所以它到底是怎麼來的呢？

比特幣是如何誕生的

先說說我們常用的法定貨幣。美元的誕生是靠政府印製出來的，其他的傳統貨幣也都是因為各自政府發行而產生。很久之前，美元的價值是靠國庫內等值的黃金撐起來的。那時候，想要額外發行貨幣必須要新增等量的黃金才行，因此才有了那時的淘金熱。

比特幣的產生同樣也是靠一個叫「挖礦」的過程。當然這是一種數字挖礦的方式，靠的是電腦和軟體而非炸藥和鐵鍬。要想把新的區塊不斷添加至區塊鏈中，就得解決一系列繁重的數學問題，最先解決問題的「曠工」會獲得全新比特幣的獎勵。比特幣就是這樣不斷被挖出來的。

換句話說，挖礦活動同時實現了兩件事兒：一是給區塊鏈新增了區塊，而是創造除了新的比特幣。說到這兒又引出了下一個話題——哈希演算法。之前說的那個曠工們都爭著搶著要解決的數學問題就和哈希演算法息息相關。

哈希演算法101

我們可以把哈希值理解為一段數據的指紋，因為哈希值可以用於辨別某段數字內容的身份。這個數字內容的形式不限，可以是一張照片、一個相簿、一部電影、一串密碼、一段文本，等等。哈希值是根據數字內容、經由哈希演算法而產生的，其形式可以是一串字元、數字或其他符號。

哈希演算法是計算機科學中的一個核心概念，在很多場景中都有應用。

比如我們登錄時常用的密碼。一般在線服務都會通過儲存密碼的哈希值而非密碼本身來增強安全性。用戶登陸的時候，他們驗證的也是哈希值。Facebook還會通過哈希值檢驗用戶所上傳的圖片是否符合發布要求。僅僅靠人工來檢視每張圖片是否含有暴力、色情元素是不可能的，因而Facebook會先對一些不雅圖片運行哈希演算法，然後列出一張清單來。每次有新的照片上傳到Facebook，系統會先算出去哈希值，然後將其與違禁清單上的哈希值比照。如果匹配到了相同的哈希值，那麼Facebook就會知道這張圖片是不符合要求的了。

一般來說，運行哈希演算法的時候，輸入的內容是類似照片之類的數據，而輸出的則是一段天書一般的字元串，也即哈希值。

下面我們舉個例子，比如我們給下面這張小狗的圖片運行一下哈希演算法。這次我們用的哈希函數是SHA-256：

顯而易見，這張可愛的小狗圖片怎麼可能違反Facebook的上傳條例呢！這點誰都看得出來。當然在Facebook，是不會真的有人去檢視這張圖的。任務被交到了Facebook某個軟體的手中。它要負責檢查這張圖的哈希值。這張圖經過運算得到的哈希值是這樣的：

8EC9D4718F919C6087CA589EDA09E7DD9A7ACCDB820F42B4196E1D0D4BEDE77A

這就是經過SHA-256運算得到的結果。可以看出，這是一段以十六進位表示的字元串。看起來可實在沒有小奶狗那麼可愛了！

哈希演算法還有個有趣的特徵，那就是我們哪怕只對輸入內容做一點點改動，最後的輸出結果也會完全不同。還是那上面的圖距離，我們僅對這張圖做了一個像素的改動——在小狗的眼睛上方放了一個1像素大小的黑色跳蚤。

仔細看，能看到跳蚤嗎？

好，然後接下來我們對照片運行哈希演算法。儘管只做了一個像素的改動，但得到的結果卻完全不同：

039E1AF92F7D00775ECE35C2216FC3F7F0BBCD31F912A105D2601380D8DEABA2

講到這裡想必大家都明白哈希演算法是怎麼回事兒了。接下來的內容其實也完全可以利用真實的哈希值來講解，但是哈希值實在不太適合閱讀、也很難分辨。因而下面我就還是用emoji來代替輸入和輸出。在下面這個例子中，輸入內容（即將被運行演算法的內容）用一隻貓臉emoji來表示，輸出內容（運算後得到的哈希值）則用一個蝴蝶結emoji來表示：