# 小白入门 认识区块链 比特币 By [phil](https://paragraph.com/@phil-4) · 2022-02-11 --- 一、认识比特币与区块链 ----------- ### 1.1 区块链≠比特币 首先厘清一个概念：区块链≠比特币（及其他数字货币）。两者是相辅相成的关系，区块链是比特币的底层技术，支撑起了比特币的运行，比特币则是区块链技术的第一项应用。 区块链就像水，水能载舟亦能煮粥，比特币就是舟/粥。除了数字货币外，区块链还有很多应用场景。 ### 1.2 什么是比特币（系统） 简单来说，比特币是一套独立于现实世界的、去中心化的金融系统，包含区块链底层技术（共识层）以及比特币货币本身（激励层）。换句话说，比特币金融系统本身是一条区块链，在这个链上有比特币这个货币。 为了防止混淆，下文中以「比特币」指比特币系统，以「BTC」指比特币货币。 ### 1.3 什么是区块链 区块链是在技术层面解决「信任」问题的工具，本质是去中心化（或弱中心化）的分布式账本。 区块链技术的核心就是「去中心化」，理解了这个就入门了一大半。 我们目前所使用的金融服务都是「中心化」的，比如存款和转账有银行这个中心，你家有你老婆这个中心，钱都由中心保管和记账。当你想花 20 块买个知乎会员的时候，银行或你老婆要先核对一下你有没有 20 块，有的话就从你的帐户上减掉 20 块，知乎的帐户上加 20 块。 也就是说，你和你的钱之间存在一个第三方，你本质上并没有拿着你的钱，你帐户上的余额只是银行给你显示的数字而已。 这样的隐患在于，你必须信任中心。假如银行冻结了你的钱，或者你老婆不让你花钱，那你就暂时买不了会员；更坏一点的情况，银行倒闭了或者你老婆跑路了，你的资产归零，那你就彻底买不了会员了。 也许你会有一个疑问，你直接拿着现金，不存进银行，也不交给你老婆，不就安全了吗？ 其实也不是，我们所持有的货币都是法币，不论是你银行的余额还是手里的现钞，都是由中心化的政府机构所发行的，它的价值来源于政府信用背书，政府和大部分民众承认的时候法币就是钱，不承认的时候就啥也不是。另外，政府所实施的货币政策也会影响法币的真实价值。 举个简单的例子，比如现在疫情泛滥，各国政府纷纷量化宽松，也就是加印货币，这就会使你的钱变得不值钱，原来 20 块的会员可能要涨到 50 块；更坏一点的情况，假如政府信用破产，那你持有的法币就是一堆无意义的数字或者一堆废纸，参照委内瑞拉或者津巴布韦。 去中心化的理念完全与之相反，即没有中心、没有银行、没有老婆。 去比特币系统里，你所有的钱都存在区块链上，这些钱就是 BTC，这些币不由任何机构保管，只由你自己持有，你和你的钱之间是一对一的关系，没有第三者插足。如果想要转出钱，则需要通过你的「私钥」来授权，私钥可以理解为密码，这个密码是直接和钱本身挂钩的，而不是和你的银行账号挂钩，也就意味着私钥丢失之后，没有银行帮你找回密码，你的钱会永久消失。 那么区块链是怎么保证安全的呢？ 法币至少有银行帮你保管，区块链上的钱没人保管，岂不是乱了套？ 我们还是从实际的应用场景来看，其实钱的核心用途的就一点——转账，不论你是购物、借贷、还款还是大保健，只要是资金的流通，都可以归为转账。只要解决了转账的安全问题，基本上就解决了钱的安全问题。 区块链的解决方式非常简单粗暴，既然一个中心机构帮你记账存在安全隐患，那就给你多个中心，当有无限个「中心」的时候，就相当于没有了中心，也就是「去中心化」。 区块链的原理就是，所有在这个链上的用户都是「中心」，被称为节点，每个节点都有一份包含所有人来往交易的账本。在转账产生时，这些节点都会参与记账，系统会通过算法挑选出一个记得又快又好的节点获得记账权，该节点会将一段时间内所有的转账记录打包起来，形成一个「区块」，并广播给所有节点，其他节点验证后进行同步，以保证账本一致。 比特币一个区块的产生时间大概是 10 分钟，也就是每 10 分钟会选出一个节点来记前 10 分钟内发生的转账，一个区块相当于整个比特币账本的一页，所有的区块连接在一起，形成了「区块链」。 区块链的特点之一就是只能向前走，不能往回滚。只要是写入到区块链里的内容就不可篡改，也就是说你持有的 BTC 可以在区块链上查询来源，一直往前追溯，直至查到最开始的地方，也就是 BTC 产生的地方，这就使每个人持有的 BTC 都是真实可信的、没有造假的。当然也意味着你转 BTC 时转错了人就找不回来了，除非那个人愿意转回给你。 那么如果有节点记假账不就完蛋了？毕竟一笔假账可能就会使整个可溯源的链条出现问题。这就要引入一个重要的概念：「最长链原则」。 在区块链的运行过程中，如果有恶意节点被选为记账节点，而且记了假账，和其他人的账本不一致，就会在主链上进行分叉，延伸出一对一错两条链，遇到这种情况就会遵循最长链原则，哪条链能获得大部分节点的认可并延续下去，就视为正确的链，另一条链直接废弃。只要大多数节点是诚实的，就不会出现问题。 ### 1.4 比特币挖矿机制 在比特币这条区块链（系统）中，大家流通的都是 BTC，那么 BTC 从哪里来呢？ 答案是挖矿。比特币系统中的 BTC 总量是 2100 万个，全凭节点们挖矿产出。 按照前文所述区块链的运行方式，比特币需要无数节点参与记账才能保证整个系统的去中心化和安全性。大家肯定不会无偿的记账，所以这就要靠记账送 BTC 的奖励，但是这个奖励每个区块只有一份，大家为了拿到奖励只能去参与竞争，这个竞争的过程就是「挖矿」，所以挖矿的本质就是「争夺记账权」，节点也因此被称为「矿工」。 挖矿奖励分为两部分，一是区块奖励，这也是 BTC 产出的唯一方式，初始值是每个区块 50 BTC，每四年减半一次，今年五月刚进行了第三次减半，现在是 6.25 BTC；二是矿工费，这个后面讲。等到 2100 万个 BTC 的区块奖励挖完之后，节点（矿工）们的奖励就只剩下矿工费了。 简单来说，区块奖励是比特币系统中流通货币 BTC 的产出来源，也是面向矿工的激励机制，大量矿工为了奖励去竞争挖矿，保障了系统的安全性。 长远来看，比特币价格越高→挖矿奖励价值越高→矿工越积极→挖矿竞争越大→系统越安全稳定→社会认可度越高→比特币价格越高→挖矿奖励价值越高→矿工越积极··· ··· 前文提过，记账记得又快又好的节点拥有记账权，也就是能挖到矿，那么怎么定义这个「又快又好」呢？这就要引出比特币的挖矿机制了。 比特币在每产生一个新区块前都会让矿工去计算一串随机数（可以理解为数学题），理论上用来计算随机数的计算机硬件（或专业矿机）的性能（算力）越强，算的就越快，最先正确算出的矿工就可以记账并打包这个区块，并获得奖励。 为了让每个区块的产生时间（最快计算出数学题的时间）保持在 10 分钟左右，系统会在每产生 2016 个区块（约两周）时，根据全网的算力水平，进行一次挖矿难度（数学题的难度）调整，避免全网算力增加导致解题速度变快。 现在讲讲矿工费，矿工费可以理解为转账手续费，所有人在比特币系统中转账都要支付一定数额的矿工费，每个区块中的所有交易产生的矿工费，都会付给挖出这个区块的矿工。这种设计不仅给矿工带来了更多的激励，也避免了恶意用户不断来回刷转账拖慢系统交易速度。 矿工在记账时会优先处理矿工费高的交易，由于比特币每个区块的容量有限（1M），所以能够承载的交易数据也有限，目前比特币每个区块能够承载的交易量大概在 3000 笔左右，假如在当前区块产生期间有上万笔交易，那么部分矿工费较低的交易将会延迟到下一个区块（甚至更后面的区块）进行处理，这种情况就是区块拥堵。在区块拥堵的情况下，如果想要你的转账交易尽快被矿工处理，就只能提高矿工费。 这里再科普一个「TPS」的概念，TPS 是指每秒处理事务量，或者每秒处理交易量，按照比特币每个区块 10 分钟容纳 3000 笔交易来算，TPS 仅为 5。对比一下中心化的金融机构，VISA 的 TPS 大概在 2000 左右，淘宝峰值可达 20 多万，比特币这个金融系统瞬间相形见绌，更别提高昂的矿工费了。 所以宣称 BTC 能成为「世界货币」的不是憨憨就是坏，币萌君认为 BTC 未来也许会成为黄金一样的保值资产，但现阶段实用价值还是很小的。虽然前几年什么扩容、闪电网络之类的解决 TPS 问题的方案不少，但由于会影响到去中心化程度，最近也都没啥动静了。这也是现在很多区块链项目最大的问题，保证去中心化和安全的同时无法兼顾性能，被称作「不可能三角」。 * * * 二、区块链的分类方式（公有链与私有链/共识机制） ------------------------ 目前市面上有很多区块链项目，采用的机制各有不同，主要有两种较为主流的分类方式。 ### 2.1 共识机制分类法 挖矿的核心是争夺记账权（挖矿）并获得挖矿奖励，而以什么样的规则分配记账权就是区块链的共识机制。目前主流的三种共识机制为 PoW、PoS、DPoS，除此之外还有 PBFT、Raft 等。 这里要注意一下的是，当你发现一个不知名项目宣称其所使用了一个新的共识机制时，一定要慎重考察这玩意是不是一个忽悠你的资金盘，很多资金盘都是瞎扯一个共识机制，PoA-PoZ 用了个遍，其实背地里搞的是中心化的项目。 **①工作量证明机制（PoW）** 比特币、莱特币等大部分早期区块链都是采用的 PoW，这里的工作量是指矿机计算随机数的过程，最快计算出正确随机数的节点获得记账权，创建一个新的区块，广播该时间段内所有的交易，其他节点负责验证和同步。理论上矿机算力越高，获得记账权的可能性越大。 PoW 优点在于具备很高的安全性，理论上只有让掌握 51% 算力的节点联合修改账本，才能篡改数据，即「51% 攻击」。 缺点在于挖矿的过程会造成计算资源和电力资源的浪费，同时由于全部矿工都要参与计算和验证，效率很低，虽然去中心化程度和安全性上去了，但低得可怜的 TPS 明显不适合商业使用。 另外，由于出现了「矿池」，让 PoW 的去中心化属性也成为了一个伪命题。 矿池的出现源于挖矿难度的增加。按上文所述，PoW 挖到矿的理论概率为「自己的算力/全网总算力」，目前全网总算力很高，单一矿工孤身作战很难挖到矿，所以有些中心化的公司就推出了矿池服务，即把一群矿工的算力聚集在一起，以获得更高的挖矿概率，挖到矿时大家按照各自算力所占比重瓜分奖励，矿池服务商抽取一定费用。现在的 PoW 挖矿早就不是大量矿工之间的你争我抢，而是演变成了几大矿池商之间的算力博弈。 **②权益证明机制（PoS）** PoS 机制无需使用算力挖矿，而是通过类似于民主选举的方式选出记账人，每个持币者都可以参加选举，也可以给其他人投票。为了防止出现使用大量小号争夺记账权的行为，引入了币龄的概念。 系统会根据用户所持有币的数量和时间来计算币龄，币龄越高权益越高，获得记账权的可能性也就越大。类似于股票，持有更多股票的元老具备更高的话语权。 PoS 机制减少了能源浪费，在一定程度上提升了运行效率，但会出现贫富差距的情况，持有币最多的首富节点的权力会很大，有可能支配记账权。 **③权益代表证明机制（DPoS）** DPoS 相当于 PoS 的变种，持币者不再人人都参与记账竞争，而是选出若干代表，并由代表们进行记账。 以 EOS 为例，持币者们通过投票选举出 21 个超级节点，记账及验证交易的工作完全由这些节点完成，也就相当于只有 21 个矿工。持币者可以随时通过投票更换超级节点。类似于我国的人民代表大会制度。 DPoS 由于参与节点少而可以达到很高的性能，但会牺牲掉部分去中心化和安全性。 ### 2.2 公有链/私有链分类法 公有链简称公链，不依靠中心机构发行，所有人都可以写入、读取链上数据等，并通过币的激励使参与者自发进行维护，达到真正的公开、透明、去中心化。简单点说，公链的使用和维护都是面向所有人的，一般都是要发币的，不然没办法激励大家参与挖矿，比特币、以太坊等都是公链。 私有链也是使用分布式账本，但与公链不同的是，私有链由中心化企业或机构控制并负责维护，各项权限受机构规定，大众无法写入数据，读取数据一般有一定的限制，或直接无权读取。 现在国内各互联网大厂布局的区块链都是私有链，比如百度超级链、蚂蚁链、腾讯区块链等。 如果某条私有链有多个机构或组织联合参与，那么也被称为联盟链。广义上来讲，私有链包含联盟链，如果联盟链中参与的机构比较多，也可以形成弱中心化。 联盟链适合组织机构间的交易和结算，最知名的就是 Facebook 的 Libra 项目。 由于私有链和联盟链是由中心化机构控制并维护的，所以可以去除激励机制，从而实现无币区块链。同时，私有链相比公有链，参与记账的节点较少，理论上可以发挥出更高的性能。 * * * 三、智能合约相关知识（以太坊智能合约/预言机/Token 发行） -------------------------------- 以太坊的诞生让区块链技术的带来了一次巨大的升级，在此之前，区块链项目大多是对比特币代码的抄袭和模仿，和比特币一样只能实现简单的支付功能。而以太坊则是对于整个区块链世界的一次大升级，尤其是「智能合约」的出现，让区块链的扩展性和应用范围得到了极大的提升，也是引发 2017 年 ICO 热潮和大牛市的关键因素。 ### 3.1 智能合约、预言机 以太坊及之后诞生的公链大都具备智能合约功能，比特币没有。 简单来讲，智能合约是利用了区块链的不可篡改及可溯源性，让某个事件在达到某些条件的情况下自动运行。 由于区块链本身是封闭的，和现实世界不能直接通信，所以在智能合约想要获取区块链之外的信息时，需要借助「预言机」的帮助。预言机可以理解为链内和链外沟通的桥梁。 \*\*举个例子：\*\*中本聪和 V 神两人打赌，假如当天中午 12 点 BTC 价格超过 10000 美元，V 神就要付给中本聪 10 个以太坊。为了防止赖账，智能合约在 V 神的帐户中锁定 10 个以太坊，到达指定时间，预言机会通过查询交易所的价格信息（链外信息），来验证是否达成条件。假如 BTC 价格的确在 10000 美元以上，V 神锁定的 10 个以太坊就会自动转入中本聪的帐户。 借助智能合约，可以在去中心化的前提下，实现很多的现有中心化产品的功能，由此便衍生出了各种 DAPP（去中心化应用），最多的就菠菜类 DAPP，毕竟用数字货币进行菠菜法律风险小，区块链和智能合约的特性可以带来完全的公平，这对于菠菜玩家来说极具吸引力。不过还是不建议大家玩，毕竟很多菠菜 DAPP 都是打着去中心化的幌子，实际上还是中心化的。 今年大火的 DeFi（去中心化金融）也可以视为 DAPP 的一个方向。对 DeFi、DEX（去中心化交易所）等内容感兴趣的可以查看币萌君的前一篇文章。 ### 3.2 智能合约发币、ERC20 Token 智能合约目前应用最广泛的功能，就是发币。 在智能合约出现以前，想要发行一个数字货币还有一丢丢的技术门槛，最常见的操作就是复制比特币的代码，修改一下总量、区块奖励等少部分参数，改个名字包装一下，直接发行开始挖矿。这样做的缺点是需要极高的宣传营销能力，毕竟是要维护一条完整的区块链，如果没有矿工愿意挖矿，就很容易遭受 51% 攻击。 智能合约出现以后，发币就完全成为了傻瓜式操作，其中最常见的就是基于以太坊 ERC20 标准发行的币（除此之外还有 ERC721、ERC875 等标准，本文不作详述），成本可以忽略不计，这些币称为 Token，中文译名为通证或代币。 这些 Token 没有自己独有的区块链，而是共同拥有一个叫做以太坊的爹。依托以太坊区块链的安全性，发币的项目方不用担心区块链的安全性，也不用担心用户的学习成本，用户只要拥有一个以太坊钱包地址就能存储所有的 Token 儿子们。 简单类比一下，发行一条区块链相当于自己搭建一个独立的电商平台，从技术到运维都要自己负责，用户也要自己去拉，获客成本很高，而且一不小心整个平台都有可能垮掉；在以太坊上发行 Token 相当于在淘宝上开个店，基础设施不用自己费心，用户只要有淘宝帐号就能去你的店里购物，成本低而且背靠大树。基于这些优点，所以目前市面上绝大部分空气币都是 ERC20 Token。 ### 3.3 开发公链、主网上线 如果发行一个币只是为了视为某种权益或价值的体现，那么使用智能合约简单发行一个 Token 足矣，这样既能保证这些币永久存在且不可篡改，也能秉承去中心化的原则公开透明地展示数据。比如目前很多交易所的平台币都是以太坊链上的 ERC20 通证。 假如有超出智能合约功能的需求，比如想要超越以太坊，那就只能独立开发一条公链了。 开发公链一般需要比较长的时间周期，很多公链在开发之初先在其他公链下发行一个 Token 用来募集资金或进行期货交易，等到开发完成后（主网上线）再将 Token 映射迁移到自己的链上。 以 EOS 为例，早期 EOS 公链开发完成前，EOS 币是以以太坊 ERC20 通证的形式存在的，用户在交易所交易的都是 ERC20，主网上线后用户可以将手中的 ERC20 映射兑换为 EOS 主网币，此时才算是真正持有了 EOS，在此之前持有的只是一个官方认可的代表 EOS 的符号而已。 ### 3.4 募资手段（ICO、IEO） 开发公链需要资金，如果背后没有金主爸爸的支持，那就只能以通过向公众或机构募资来获取投资。如果采用传统众筹的方式直接筹集法币，会有非法集资的政策风险。所以在币圈普遍使用 ICO 的方式募集资金。 ICO 借用了股票市场 IPO（首次公开募股）的概念，中文含义为「首次代币发行」。对比传统企业，ICO 的本质是初创企业直接募资上市。项目方一般会利用白皮书来介绍项目概念和路线图，还会喊一些大佬来站台背书，投资者们如果看好，就可以使用主流数字货币（一般为比特币或以太坊）进行投资，项目方发币给投资者。如果后续这些币可以登录交易所，投资者就可以进行交易买卖，如果未能登录交易所且项目失败，投资者手中的币将原地归零。 2017 年 ICO 掀起热潮，数字货币市场中空气币群魔乱舞，在财富效应的带动下市场 FOMO 情绪热烈，很多现在的币圈老韭菜都是在那个时候进场的。当年 9 月 4 日，我国发布 ICO 禁令，才算是让这场泡沫慢慢停了下来。 IEO 相当于 ICO 的变种，可以理解为「首次交易发行」。与 ICO 最大的不同就是募资行为在交易所进行，增加了交易所的背书，能够保证在募资完成后可以快速在交易所交易，一定程度上保障了投资者的安全。各个交易所售卖自家平台币也可以视作 IEO 行为。 2019 年 IEO 特别火，当年币安的 Launchpad、火币的 Prime 都属于 IEO 或类 IEO，场场爆满，要抽签或者摇号才能有机会参与 IEO。 ICO 和 IEO 本质上都是成功的募资手段，但由于币圈垃圾项目泛滥，所以绝大多数募资都是用来收割，不建议新手参与。 * * * 四、数字货币钱包和 DAPP -------------- ### 4.1 去中心化数字货币钱包 数字货币钱包是存储数字货币的载具，基础功能包含生成（创建）钱包地址和私钥、收款、转账等。数字货币钱包只是一个工具，钱包内的一切信息都是存储在区块链上的，我们在 A 钱包软件中生成的以太坊钱包地址，在 B 钱包软件内也一样可以使用。 简单类比一下，你在以太坊上生成的钱包地址相当于你在招商银行开通的银行卡帐号，在支付宝或者微信上绑定这个招商银行卡帐号，都可以进行转账，这个帐号与支付宝或微信无关，它的信息都存储在招商银行的系统中。同理，你的以太坊钱包地址以及资产和你使用的钱包软件无关，而是直接连接至以太坊区块链。 ### 4.2 钱包地址、私钥、助记词、Keystore 在生成钱包时，会出现钱包地址和私钥，钱包地址相当于银行卡帐号。 私钥是一串固定长度的、16 进制的、随机生成的字符，与钱包地址对应。拥有私钥就能动用钱包里的所有资产，也能够在其他钱包软件里恢复钱包（可以理解为登录钱包帐号）。由于区块链的去中心化特性，私钥丢失后无法找回。 助记词是由私钥生成的，一般为 12 位的英文单词，更易读，和私钥的用法一致。 Keystore 是将私钥通过密码再次加密后得出的文件，使用时需要同时提供 Keystore 文件和密码才能恢复钱包。 ### 4.3 钱包的分类 广义上来讲，数字货币钱包分为中心化钱包和去中心化钱包，比如币安、火币等中心化交易所中的资产帐户就可以理解为中心化钱包，中心化钱包的特点是用户不掌握钱包私钥，而是由平台管理，平台上显示的钱包资产只是一串数字，就像你把钱存到证券交易所一样。 狭义上来讲，数字货币钱包不包含中心化机构提供的资产帐户，只包含完全基于区块链的去中心化钱包。可以分为以下几类： 以「发行机构」分类，可以分为官方钱包和第三方钱包。 前者是项目官方推出的，后者是第三方公司推出的，只要两者都是开源的，那都问题不大。 以「钱包体积」分类，可以分为重钱包（全节点钱包）和轻钱包。 前者保存且同步着整个区块链网络的所有信息，相当于整个账本，占用很大的硬盘空间，矿工挖矿时需要使用重钱包来同步数据。后者仅保存和同步与自己相关的数据，目前大部分第三方钱包以及移动端钱包都是轻钱包。 以「联网状态」分类，可以分为热钱包和冷钱包。 热钱包即处于联网状态的钱包，比如平时在联网手机、电脑上使用的钱包都算为热钱包，热钱包使用方便，但也有被盗的风险。 冷钱包是指完全不接触网络的钱包，更具安全性。最简单的制作方式就是使用一台未联网的手机生成钱包地址和私钥，后续需要转账时也不能联网，而是使用离线签名的方式进行操作。 目前市面上售卖的硬件钱包均为冷钱包，相比自行制作冷钱包，硬件钱包操作更为简便。 目前大多数交易所为了安全考虑，选择使用冷热分离的方式存储用户资产，将大部分资产放入冷钱包。 * * * 五、跨链 ---- 跨链是指实现多条区块链之间的信息交互或价值转移，跨链的实现方式比较复杂，当前主流的做法是通过侧链中继的方式进行双向锚定，从而实现价值转移，Cosmos 和 Polkadot 都是使用的这种方式。 六、模式币与资金盘 --------- 由于现在市面上的数字货币基本都是空气币，没有落地应用无法支撑市值，所以部分项目方使用模式来吸引资金入场，从而抬高币价、收割韭菜。很多刚入门的韭菜都会被高收益和铺天盖地的劣质宣发所吸引，投钱入场，以为赶上了区块链革命，最后往往血本无归。 模式币只是一个好听的称呼，本质上就是「资金盘」，一般套路是新用户为老用户的收益买单，辅以拉人头模式，当新用户的增量资金无法支撑老用户的收益时，宣告崩盘。没错，这玩意本质上就是传销，由于使用了数字货币，所以崩盘后追查起来特别困难。 即使你没有接触过币圈，可能也听说过火牛、PlusToken、趣步、秘乐短视频等大名鼎鼎的资金盘项目，遇到推荐这类项目的，建议直接打。如果你的家人被洗脑信仰上了这些项目，那我只能祝你好运。 --- *Originally published on [phil](https://paragraph.com/@phil-4/vZQ5peHmdmmUCPhaTexu)*