比特幣：從一個簡單支付場景說起

今天通過「張三支付李四1個比特幣」這個簡單場景談談比特幣的幾個基本概念。

1）首先，張三登錄自己的比特幣錢包，通過私鑰將自己賬戶上的比特幣發送給李四的比特幣地址。

這裡有四個基本概念：私鑰、公鑰、地址、錢包

私鑰由1個隨機數生成，私鑰非常重要，一旦私鑰丟失或被盜取，等於你的比特幣就丟了。這裡有人可能會想：會不會產生2個同樣的私鑰呢？理論上是有可能的，但生成私鑰的隨機數範圍非常大（2^256），所以碰撞的概率為1/2^256，幾乎可以忽略不計。

公鑰由私鑰通過橢圓曲線演算法生成，這裡的橢圓曲線演算法細節大家可以先不用管，只要知道它是一個不可逆的演算法，也就是說通過私鑰可以簡單的求出公鑰，但通過公鑰想要知道私鑰，除了暴力破解，別無他法。

地址由公鑰生成，地址可以理解為收款賬戶，你就是通過地址讓別人把比特幣轉給你。

錢包是私鑰、地址等數據的管理工具，也就是說我們可以使用錢包來管理比特幣的收付款等事宜。

2）比特幣錢包產生一筆交易

這裡的基本概念是交易，交易就像複式記賬法賬簿中的行，每筆交易由輸入（1個或多個）和輸出（1個或多個）組成，輸入是比特幣的付款信息，輸出是收款信息，輸入總額-輸出總額就是交易費。下面是從blockchain.info截取的一個真實的交易信息：

3）比特幣錢包把交易通過P2P網路傳送到區塊鏈

這裡的基本概念是P2P網路和區塊鏈。

張三的錢包只需要把這筆交易傳輸給相連的節點，P2P網路可以在幾秒內，讓這筆交易傳輸到絕大部分節點。

區塊鏈是一種鏈式結構，新的區塊會不斷加入尾端形成一條不斷增長的鏈，每個區塊都包含HEAD和BODY兩部分，其中後面要講的nonce就是在HEAD里，而BODY主要包含交易信息。

4）礦機接收到新的區塊後，利用PoW算出合法的nonce值（俗稱挖坑），並把該區塊加入到尾端

這裡的基本概念是PoW和nonce。

PoW是一種基於工作量證明的共識機制，這種機制保證礦機只能通過暴力破解的方式算出合法的nonce值，因此誰的算力越多，算出nonce值的概率就越大。

那礦機提供了這麼多的算力，能得到什麼好處呢？有兩個好處：一是獎勵，這個獎勵可以理解為新產生的比特幣，從50個開始，每4年減半，現在是12.5個；二是上面提到的交易費。

這裡會產生一個問題，就是可能不止一個礦機算出合法的nonce值，這時候區塊鏈就會產生分叉，比特幣的做法是不管它，隨著後續區塊的不斷加入，一定會有一條鏈戰勝其它鏈成為主鏈。

這樣又會產生一個新的情況，萬一張三給李四的這筆交易最終沒有成為主鏈，豈不是交易就不存在了？沒錯，這也是為什麼雖然比特幣每10分鐘生成一個區塊，但一般要60分鐘後才能最終確認這筆交易的緣故。

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