比特币的“三个复活节彩蛋”

新东方曾经开发过一个教师能力发展的模型。 他们认为，优秀的培训教师应具备五项基本能力，即专业知识、课程设置能力、表达能力、个人魅力和心态调节能力。 于是他们根据不同的能力对新教师进行了为期三个月的培训。 然而，3个月后，有的老师很快变得优秀，有的则平庸。 能进入新东方的老师一定是非常勤奋的。 造成这种差异的原因，经过研究发现是他们学习路径的差异。 这群比较平庸的老师，把100%的时间都花在了专业知识等一项能力的培养上，就学了三个月，觉得不够，还想再学一年。 而另一组老师，他们知道“28法则”，即一个领域的20%的知识覆盖了80%的内容，所以他们很快就学会了每个领域最本质的20%的知识，他们花同样的时间，他们掌握了五种能力80%的内容，于是他们就变成了今天我们所知道的李笑来、罗永浩、马旭军、李尚龙。 . . . . .

那么，如果你想用“第28条法则”来学习比特币，那“精华20%”的内容就必须是：

比特币最初的白皮书：《比特币：一种点对点的电子现金系统》

这是最真实的知识。 不过，要看懂这份白皮书，你可能需要懂一点英语、密码学、编程、拓扑学、分布式计算、金融等。不过不用担心，本文旨在让更多这些领域之外的人全面了解这项技术比特币。

前段时间，有一部很火的电影，叫做《头号玩家》。 讲述了天才游戏设计师哈利迪生前在游戏《绿洲》中藏了3个彩蛋的故事。 根据韩礼德提供的线索，最先找到这些蛋的玩家将继承韩礼德的巨额遗产。 比特币创始人中本聪还在比特币白皮书中藏了3个彩蛋。 如果找到它们，您可以更深入地了解比特币的运作方式。 线索是这三个彩蛋解决了三个不同的问题：

在不依赖第三方的情况下，比特币网络：

独立完成转账。

避免双重支出。

提高系统效率。

比特币作为区块链最大的应用，已经有了很多参考资料。 但是，我认为大多数参考资料要么技术性太强，难以接受； 或太平淡无法触摸。 没脑子。 在本文中，我将尝试以一种尽可能让读者感到舒服的方式，将正确的知识灌输到读者的嘴里。 当然有些地方为了用类比的方式把知识解释得更清楚，难免会导致文字略长。

三个彩蛋可以分成三篇文章来写，但是我是一个比较急功近利的人，想写一些别人没写过的东西，但是作为一个自称“区块链”的人百科全书”公众号，我要给别人看点“真功夫”，所以干脆把最基础的东西一下子写成一篇文章就写完了。 如果一下子看完觉得有点累，可以先关注这个公众号，再单独阅读。

在寻找彩蛋之前，我们先来了解一下比特币诞生之前的时代背景。

“大老板”主宰的时代

每一项令人震惊的发明背后都有其社会原因。 《头号玩家》中的大型VR游戏《绿洲》风靡全球，是因为当时的社会处于混乱和崩溃的边缘，每个人都需要依靠虚拟世界来逃避现实。 比特币之所以在近几年获得井喷，是因为它是世界上第一个可以不依赖第三方运行的电子货币系统（简称“去中心化”）。

这一切都始于互联网。 互联网的出现极大地增加了信息的流动性，随之而来的是电子商务的兴起。 但在电商发展初期，他们遇到的瓶颈是买卖双方的信任。 比如在淘宝上，买卖双方互不认识，谁能保证对方拿了钱或货后不会跑路？ 所以这时候支付宝跳出来说：我给你当中间人吧，买家先把钱给我，等卖家发货了，我再打电话给卖家。

这相当于把陌生人的信任问题嫁接到了支付宝上。 只要大家相信支付宝不会跑路，信任问题就可以解决。 在比特币出现之前，世界上所有主流的在线支付系统，包括支付宝、微信支付，以及世界上所有的银行转账系统，本质上都是依靠一个非常权威的“大老板”来顺利运作的。

比如老王今天要通过中国银行给小红转5块钱，中国银行会先查看老王的账户是否超过5元。 如果没有问题，系统会从老王的账户中扣除5元钱，在小红的账户中添加5元钱。 而中国银行是这个系统中的“老大哥”，一切操作都离不开它。

这有两个严重的问题：

第一，用户的命运完全掌握在系统老大手中。 老板掌握着用户大量的隐私信息，有权收回用户收到的钱，随意冻结用户账户等等。 . . . . .

第二，这些大佬们，为了让系统正常运行，他们不得不大量雇佣员工，建造大量的高楼大厦，占用巨大的社会资源。

比特币背后不是一家公司，而是一个网络。 这个网络覆盖了整个世界。 它不隶属于任何大老板，独立运作。 这就是为什么尽管有那么多人骂它、想弄死它，它仍然在5万人民币的高位昂首挺胸，越来越多的机构开始接受比特币作为支付方式。 “一币一标”不再是神话，“一币一平”也已在大部分城市实现，那么还会不会出现“一币一奥迪”“一币一别墅”在将来？

比特币能够在不依赖第三方的情况下完成交易，一定是找到了解决陌生人之间“信任问题”的新方法。 至于它是怎么做到的比特币什么样子图片，找3个彩蛋你就知道了！ 出发前，最后一次回顾一下线程：

不依赖第三方：

独立完成转账。

避免双重支出。

提高系统效率。

彩蛋1：一个魔法，一对钥匙。

在互联网上，信息的传递具有三个主要特点：

但是，转账不像发送消息那样简单。

电子转账诞生于互联网，但绝不能继承互联网的这些特点。 这就好比你生性懒惰，却要你儿子努力工作。 如果我们要完成一次转账，针对互联网固有的三个特点，我们必须一一保证：

最后一个是第二个彩蛋“避免双重支付”的内容。 为了找到第一个彩蛋，我们暂时只需要关注前两个即可。

仔细看看，前两个需求的内容是不是类似于发邮件？ 要完整发送电子邮件，我们必须确保：

所以，如果我们知道电子邮件是如何做以上两件事的，我们就可以找到第一个彩蛋。

1、如何保证内容没有被篡改？

每个人的指纹都是独一无二的。 世界上没有两个指纹相同的人。 因此，警方可以通过指纹快速识别罪犯。 如果在数字世界中，每份文件也有其独特的“指纹”，那么我们就可以像警察一样通过识别指纹来识别文件。

密码学家早就发明了一种“魔法”，可以给每个文件一个专属的指纹。 这种魔法叫做“散列算法”（Hash function）。

任何文档，无论是文本、图片、音频还是其他内容，都可以通过哈希算法得到一长串数字，称为“哈希值”。 这个散列值就像文件的“指纹”。 即使文件中标点符号的变化也会直接导致哈希值的变化。

哈希算法有两个重要的特点，一个是不可逆性。 您只能从数据中推导出哈希值（A+B+C...），而不能反过来从哈希值中还原数据。 另外一个是不可预测性，你无法预测什么样的数据会得到什么样的哈希值。

基于这两个特点，发件人在发送电子邮件之前，计算文件的哈希值，并将哈希值与文件一起发送。 收件人收到邮件后，使用相同的哈希算法重新计算文件的哈希值，然后比较两个哈希值。 如果两个哈希值相同，就可以证明文件还是原来的文件。 任何变化。

2.如何追踪发件人？

老师经常让孩子做完作业后请家长签字。 这其实是一个很好的举措，因为如果老师发现孩子的作业没有完成，或者作业质量很差，家长就要承担一部分责任。 因为作业上的“签字”，意味着家长对作业的质量进行了检查和认可，家长不能否认。

发送邮件时，发件人也会在邮件上“签名”，以表明邮件是自己发送的。 但是，这个签名一定不能和我们在现实世界中的签名一样。 毕竟现实生活中孩子都可以伪造父母的签名，更何况是在技术高手云集的数字世界呢？

在数字世界里，人们不是用笔来签名，而是用“密钥对”（Keys pairs）来签名。

每个发送者都有自己唯一的“密钥”，称为“私钥”，利用这个“私钥”生成一个“公钥”。 顾名思义，“私钥”是私有的，而“公钥”是公开的。 “私钥”可以用来签名，“公钥”用来验证签名。 发件人使用自己的“私钥”对消息进行“签名”，其他任何人都可以使用发件人的“公钥”来验证签名。 如果它们匹配，则证明电子邮件来自发件人。

如果我们结合上面提到的哈希算法和密钥对，我们就得到了我们的第一个彩蛋：数字签名。

比特币依靠数字签名来完成最基本的交易。 如果小红现在想转一个比特币给老王，流程如下：

这样，在转账过程中，保证了比特币的数量不会发生变化，并且可以证明这笔转账是小红发起的。

比特币网络中没有所谓的“账户”，只有“钱包”。 但是钱包，就像银行账户一样，可以用来发送和接收比特币。 钱包可以生成“私钥”，“私钥”可以生成“公钥”，“公钥”可以生成“地址”。 当我们要给别人转比特币时，通常是从我们钱包生成的地址到对方钱包的地址。 每次进行交易时，钱包都会生成一个新地址。 钱包从上到下扫描过去生成的所有地址中发生过的所有交易，然后将这些地址的收支相加，得到钱包的比特币余额。

这里需要指出的是，对于比特币用户来说，“私钥”就像是你的房门钥匙。 任何知道你私钥的人都可以拿走你钱包里的所有比特币。

以上，通过对比发送邮件和电子转账系统的特点，我们成功找到了第一个彩蛋：数字签名。

但是，我们都知道发送邮件有个特点，可以单独发送，也可以分组发送。 您可以同时向多人发送同一封电子邮件。 但是比特币不能。 如果一个比特币可以同时发送给多个人，比特币网络就一文不值了。 这就是著名的“双重支付”问题。 过去，解决这个问题的唯一方法是依赖可信赖的第三方； 比特币最具创新性和魅力的地方在于它使用了一种新的共识机制来解决这个信任问题，这也是第二个彩蛋。 核心内容。

复活节彩蛋 2：无能的恶棍

避免“双重支出”的唯一方法是拥有完整的交易历史记录。 一旦系统检测到一个比特币已经被支付，它就可以阻止它的第二次支付。

以往，整个交易历史的账本都掌握在系统老大手中，拥有绝对的权威。 交易的顺序、合法性等等，都是由老板决定的。

在比特币网络中，人人平等。 整个比特币交易历史账本由大家共同拥有、维护和监督。 因此，这个账本是公开透明的，不可更改。

以下是几个关键问题：

首先，这个账本以什么形式存在？

第二，谁来负责保管账簿？

第三，不依赖第三方，大家怎么能认可这个账本呢？

第四，如果有不同版本的账本，应该相信哪一个？

在这里，区块链发挥作用。

17 年来，区块链一直是一个流行词。 有人说它可以改变世界，是互联网2.0； 还有人说它的技术漏洞百出，是炒作，是骗局。

区块链作为比特币的底层技术，本质上是一种不可篡改历史的账本。

你可以把区块链想象成一辆静止的火车。 一开始只有一节车厢，车厢是用来装东西的。 当一辆车装满时，后面会增加一辆新的空车装载新的货物。

在区块链中，一个“区块”其实就相当于一节火车车厢，比特币上的所有交易信息都会放在区块中。 每十分钟会产生一个新的区块来记录新的交易。 从第一个区块到最新的一个区块，形成一条链，因此形象地称为区块链，所有区块上的信息加在一起，就是比特币的整个交易历史。

那么，谁负责将新交易打包到新区块中呢？ 这就是谁应该记账的问题。 这个问题之所以重要，是因为拥有记账权的人对整个账本的影响力是巨大的。

对于这个问题，答案是：任何人都有记账的机会，但谁抓住了这个机会，谁就得到了！ 你可能或多或少听说过“比特币挖矿”。 隔壁老王买了几台矿机偷村里的电来挖比特币。 其实，“挖矿”的本质就是大家争夺记账权的过程。

这个过程大致是这样的：

当向全网公布新的交易时，“矿工”会将这些交易打包成块。

这时候系统会给所有矿工一道计算题。

矿工们争相解决这个问题（当然，实际上是矿机解决了这个问题）。

最快解决它的人向全网公布他的结果，并获得对区块的记账权。

其他矿工验证计算结果。 如果没有问题，说明该区块的交易信息记录准确。

矿工们开始沿着这个区块打包新的区块，以表明他们接受了这个区块。

系统将在下一个区块的第一笔交易中用一定的比特币奖励矿工。

计算题的难度会随着大家算力的增加而增加，这样算题时间会大致维持在10分钟左右（出块时间）。

关于计算题的内容，由于比较专业，这里不再赘述。 你需要知道的是，这个计算题的内容与打包在区块上的交易信息有关，只有打包相同交易信息的人才会得到相同的结果。 而且这道题有个特点：计算难度大（大概需要十分钟），但是验证很简单。

上述过程其实就是我们要找的第二个彩蛋：POW（Proof-of-work）机制，中文名称为“工作量证明机制”

如果你想出国留学，你需要雅思7分，以证明你在英语方面下了功夫。 “7”的分数是你的“工作量证明”。 同样，如果你想在区块上记账，你就得花算力去解决计算问题，而你解决的“答案”就是你的“工作量证明”，否则别指望用一根手指头会计册，记账簿。

这样做的好处是，不法之徒无法随意更改区块链账本上的信息。

我们来看看如果有人想在POW机制下做坏事会怎样。 做坏事的人有两个方向：

首先，伪造最新的交易。

如果“坏人”想把一个没有发生的交易写进最新的区块，比如锻造隔壁老王，转2个比特币给他。 既然他把这么一笔额外的交易打包进了区块，那么他解决计算题得到的答案肯定和那些没有记录这笔交易的人不一样。 那么当他向全网公布他的答案时，其他矿工就不会接受他的区块。

如果坏人执意要沿着他“创造”的区块打包新的交易，他就会在原来的区块链上分叉出一条新的链，这条链上也会有他自己的“比特币”，这就是“分叉币”。 但是，如果没有足够的算力支持和认可，大多数分叉币的价值都是0。

第二，改变过去的交易。

坏人想在区块上抹掉几个月前付给老王一个比特币的交易记录，这几乎是不可能实现的，这就是为什么说区块链的账本具有“历史不可篡改”的特点变了”。 原因。

区块链记账和火车车厢装车在逻辑上存在显着差异。 在火车上，你可以选择任何一节车厢来装卸，但在区块链上不行。 在区块链上，你只能对最新的区块进行操作。 您必须修改任何先前块的数据。 该块之后的所有数据将被一个一个地重新打包。 这就像你从底部到顶部堆叠块。 如果你想替换任何一个方块，你必须先移除该方块上方的所有方块，替换它们，然后再将它们重新堆叠起来。

这是因为每个区块都记录了“前一个区块的哈希值”，然后，这个“哈希值”会和本区块上的交易数据一起被哈希，得到的哈希值会写入下一个区块. 这样，每一个区块都与前一个区块的数据紧密相关，从而形成一条连续的、逐渐加强的链。

也就是说，如果其中一个区块的交易数据发生变化，那么从这个区块得到的哈希值就会发生变化，链条就会断裂，由此产生的连锁反应就是后续区块的哈希值都发生了变化。

在区块链中，只识别最长的链。 因此，为了生成最长链，坏人必须重新计算所有后续区块的哈希值，并将交易数据逐条重新打包，而且速度比当前最长、算力最集中的链要快.

但是，由于POW机制的存在，他想要这么做几乎是不可能的。 因为这时候坏人要堆的不是积木，而是码头里的几个沉重的集装箱。 坏人要换掉其中一个箱子都费了一番功夫，更何况新箱子还在陆续添加中。 进来。

只有一种情况是有风险的比特币什么样子图片，那就是坏人举起箱子的力量大于所有好人力量的总和。 换句话说，坏人聚集的计算能力要大于好人。 这样，坏人就有可能控制最长的链，俗称“51%攻击”（坏人的算力超过总算力的50%。），在这种情况下，“比特币的“去中心化”特征会消失，但这对于现在的比特币来说几乎是不可能的。

而且，即使坏人集中了如此庞大的算力，也未必会破坏规则。 这是由比特币的奖励机制决定的，好的规则鼓励好的行为。

对于矿工来说，挖矿一般有两个好处，一是抢到记账权后奖励的比特币，二是矿工费（转账比特币的手续费）。 当坏人集中了50%以上的算力时，他就遵守规则，他能得到的好处是巨大的。 这个时候他就会权衡到底是打破规则让手里的比特币贬值划算，还是遵守规则赚取比特币划算。

POW机制的出现，让有血有肉、有利益、有私心的“大老板”不再是解决信任问题的唯一答案。 现在我们多了一个选择，那就是不带感情地相信“代码”。 区块链之所以潜力巨大，是因为区块链大大降低了人与人之间的信任成本，一个陌生人可以更好合作的社会，必然有更大的能量。

总结一下：区块链就是比特币的账本，POW（proof of work）让这个账本获得了“历史不可更改”的特性，从而解决了“双重支付”的问题。 POW奖励制度让每个人都愿意参与比特币网络的建设，增加了比特币的“去中心化”程度。

彩蛋3：男女交配的启示

如果你耐心看完这篇，仔细理解前面的内容，你已经超越了很多人。 要知道在币圈，很多炒币的人真的只知道一个币的名字，其他的什么都不懂。 当然，因为无知，这样的人注定是短视的，不可能长期持有币。 在币圈，最赚钱的方式永远是“买完就忘了”。

如果你找到了第三个彩蛋，你就已经是半个比特币专家了。

你已经知道比特币如何完成交易以及如何避免双重支出。 但是你有没有想过一个问题，随着时间的推移，整个链条会越来越长，上面加载的数据也会越来越多，最后的结果可能是你要验证一笔交易是否发生了对于交易，你必须下载一个非常臃肿的数据库，这无疑会影响效率。

比如你要向老王证明你已经把昨晚的夜宵钱转给他了，你就去区块链上找这个交易。

首先你要下载整个区块链的数据，找到交易所在的区块，然后从上到下搜索这些区块中的交易，最后找到你转给老王的交易。 交易。

比特币今年 9 岁了。 如果比特币是这样设计的，他会像今天的 90 岁老人一样反应迟钝、行动迟缓。

中本聪没有那样做，他采用了不同的方法来管理数据。 有趣的是，这种数据管理方式其实与雌雄交配的自然方式非常相似。

查看下面的家谱：

你的曾祖父和你的曾祖母为爱鼓掌生下了你的爷爷，你的祖父和你的祖母生下了你的父亲，你的父亲和你的母亲生下了你。 所以你遗传了曾祖父1/8的基因，去医院做个DNA检测，就可以确定“你的曾祖父就是你的曾祖父”。

第三个彩蛋是 Merkle 树。 比特币使用默克尔树来管理数据，而默克尔树的原理和结构与家谱非常相似。

上图是Mokle树的结构图，H代表哈希值。 在一个区块中，每笔交易都会先被哈希，然后这些哈希值会被配对生成一个新的哈希值，新的哈希值会不断地配对。 . . 以此类推，最终得到一个唯一的哈希值，称为“Root Hash”，根哈希将记录在区块上。

以这种方式记录交易数据的好处是：

首先，交易的任何变化都会导致其哈希值发生变化，最终会导致根哈希发生变化，从而保证了数据的可靠性。

其次，就像你可以通过测试你的 DNA 来证明“你的曾祖父是你的曾祖父”一样，知道根哈希，你就可以证明某个交易存在于区块中。

比如你要证明夜宵钱确实已经转账，你不需要从上到下扫描交易。 你只需要找到这个区块的根哈希，然后向网络节点（保存区块数据的人）询问上图中蓝色方块的哈希值。 根据分娩的逻辑重新散列它们。 如果结果与根哈希相同，则可以表明存在晚餐钱的转移。 如果不一样，要么交易不存在，要么节点给你的数据是错误的（毕竟可能有不诚实的节点）。

每个区块都有一个区块头（block header），用于记录区块上的重要信息。 如果把一个区块比作一个药瓶，那么里面的药就是交易数据，而区块头就是贴在药瓶外面的标签纸。

这个区块头包含的信息是

区块高度（4 字节）；

前一个块的哈希值（32 字节）；

根哈希（32 字节）；

时间戳（记录区块生成时间，4字节）

Nonce（与挖矿相关，4字节）；

难度（与挖矿有关，4字节）

整个区块头只有80字节大小，一个字节等于千分之一KB。 按照每十分钟出块的速度，整条链上区块头的大小在一年内只会增加80字节*6*24*365 = 4.2MB。 与整个区块的数据相比，“区块头”上的数据比“标签纸”的重量与整个药瓶的重量之比要小得多。

由于没有中心化服务器，区块链的数据存储在节点中。 这些节点大致分为全节点和轻节点。 全节点需要保存整个区块链的数据，而轻节点只需要保存区块头的数据。 相对来说，就容易多了。 我们日常生活中的大部分数据查询业务都可以通过区块头来完成。 这也是大多数钱包所做的。

至此，三个彩蛋已经找到，它们是：

1. 数字签名。

2、POW机制。

3.默克尔树。

结语

不久前，这张截图在币圈广为流传：

记得曾经有个大佬说过这样一句话：

区块链充满风险，但不参与是最大的风险。

是的，区块链还处在早期发展阶段，整个区块链行业的总市值还没有苹果那么高，可见这里还有很大的潜力。

大家进入这个行业的时候，说不想赚钱是虚伪的。 但是，对于数字货币的投资，一个很重要的原则就是不懂就不要投资。 区块链是一门新技术，市面上优秀的参考书不多，希望我的公众号能成为大家学习优质知识的地方。

如果您觉得我的文不错，希望您能关注我并推荐给您的朋友，我将不胜感激。 如果大家觉得我写的不好或者写错了，希望大家可以在后台给我留言，我会吸取教训，及时改正。

参考：

1、《比特币：一种点对点的电子现金系统》：

2. 比特币开发者指南：#block-chain

3.“‘区块头（加密货币）’的定义”：

4. “默克尔树，简单而强大”：

5.“什么是数字签名？”：