比特币到底是啥？“挖矿”到底在挖什么？一篇说人话的科普

单身汉 · 发表于昨天 20:11

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2008 年，金融危机席卷全球，大家对银行的信任掉到了谷底。就在那年 11 月 1 日，一个化名"中本聪"的网络极客在网上发了一篇文章，全名叫《比特币：一种点对点的电子现金系统》，后来大家管它叫"白皮书"。

这篇文章提出了一个大胆的构想：造一种不需要银行的电子货币。十七年过去了，中本聪是谁，至今没人知道。但这套系统一直在运转。

它看起来很神秘，其实核心只有一个特别朴素的概念——记账。咱们就从记账说起。

01　一套没有银行的账本，怎么记？

平时我们转账，本质就是记账：我付你 100 块，银行从我账上扣 100，给你账上加 100。不管你用信用卡、支付宝还是微信，背后记账的都是银行。我们敢信银行，是因为银行背后站着国家信用。

中本聪的想法是：干脆不要这个中心了。每个人的账本都公开，人人都可以看——这就叫"去中心化的电子记账系统"。

比如 A、B、C、D 四个人互相交易。A 付给 B 10 个比特币，这事不能光俩人知道，A 得把这条账单广播给所有人："A 付了 B 10 个比特币！"过一会儿 B 付 C 5 个、C 付 D 2 个，也都要广播。这样，每个人手里的账单都是一样的。

这些账单攒着攒着，就要打包。打包成一"块"，一个区块大约 1MB，能装 4000 条左右的交易记录。打完一个包，再把它接到之前的记录上——块连着块，串成一条链，所以叫区块链。

02　系统一跑起来，三个问题就来了

人人记账、人人公开，听着很美好，但马上冒出三个问题：

① 账单以谁为准？网络有延迟，A 先记"付 B 10 个"，D 那边可能先记的是"付 C 5 个"，顺序都对不上，听谁的？

② 凭什么要记账？广播来的账跟自己没关系，凭什么让我花电脑、费电去记？

③ 怎么防伪、防篡改、防赖账？有人伪造账单怎么办？一个人把同一笔钱花两次怎么办？有人偷偷改历史记录怎么办？

有意思的是，先解决问题②，问题①就顺手解决了。咱们先看：记账到底有什么好处？

03　记账的奖励：手续费 + 打包大奖

记账有两个好处。第一是手续费：A 付 B 10 个比特币时，得多掏一点点给打包的人，就像银行转账的手续费，只不过比特币的手续费很低。第二是打包奖励：每 10 分钟打一个包，第一个四年，每打一个包奖励 50 个比特币；过了四年，减半成 25 个；再过四年，12.5 个……就这样每四年减半。

算一算比特币总量上限（白皮书的设计）

每小时打 6 个包 × 每天 24 小时 × 每年 365 天 × 第一个四年，奖励 50 个/包；

第二个四年减半、第三个四年再减半……

50 × 6 × 24 × 365 × 4 ×（1 + ½ + ¼ + …）≈ 2100 万枚

这就是"比特币一共只有 2100 万个"的来历——不是印出来的，是按这个减半公式一点点"发工资"发出去的。

04　以谁为准？——全球最大的一场"解题抽奖"

手续费和大奖摆在那，人人都想打包，但奖励只给一个人。中本聪设计的办法叫工作量证明：想打包，先做题。题目非常难，没法巧算，只能一个数一个数地往里代、碰运气——这个碰运气的过程，就是挖矿。

题目长什么样？其实很简单：

第一步，拼一串字符：

上一个区块的头部 + 这10分钟的账单 + 时间 + …… + 随机数

第二步，用 SHA256 算法做两次哈希运算，得到一个 256 位的二进制数：

10110010……1011（256位）

第三步，规则规定：算出来的数，前 n 位必须全是 0：

0000000011010010……（后面随意）

整串字符里，其他部分都是定死的，唯一能变的就是那个随机数。矿工们就是不停地换随机数、算哈希、看结果——前 n 位是 0 吗？不是？换一个数再来。哈希算法有个特点：正向算很容易，反过来推几乎不可能。所以没人能"巧算"，只能暴力硬算，比谁算得快、算得多。

谁先算出来，谁就赢得这一轮的打包权，拿到手续费和打包奖励，然后把新块接到链上，向全网广播。其他矿工一验证，没问题，就都以这个新块为准，接着算下一轮。

难度会自动调节：算的人多了，系统就把"前 n 位"的 n 调大，题目变难；算的人少了，n 调小。目的只有一个——保证全网大约每 10 分钟稳定出一个块。所以，你没办法让自己的运气变好，能做的只有一件事：买更多矿机，算得更快。

05　怎么防伪造？——签字没法冒充的"电子签名"

现实中确认"这确实是你本人"，靠签字、按手印、刷脸。但在电子世界里，这些东西都能复制粘贴，全不管用。比特币用了一套数学办法：电子签名。

每个比特币用户注册时，系统先生成一个随机数，推出一个叫私钥的字符串，私钥再推出一个公钥，公钥对应一个地址。这三样的重要程度完全不同：

私钥——绝对保密。丢了私钥，币就全没了。所以有人把它存在不联网的电脑里，甚至干脆背下来。

公钥——随便公开。别人给你打钱时，你就把公钥和地址发过去。

地址——相当于银行卡号，收钱用。

数学上，私钥能推出公钥，公钥却推不出私钥——因为背后的哈希算法只能正着算。这种"加密和解密用不同钥匙"的方式叫非对称加密（最典型的是 RSA），比特币签名的原理就靠它。

签名验证的完整流程是这样的：

① A 写下账单："A 付给 B 10 个比特币"；

② A 对账单做哈希运算，得到一份"摘要"；

③ A 用自己的私钥加密这份摘要，得到一个"密码"；

④ A 向全网广播三样东西：账单、自己的公钥、这个密码；

⑤ 收到的人用 A 的公钥解密密码、还原摘要，再自己对账单算一遍摘要——两边对得上，说明账单真是 A 发的、一个字都没被改过。对不上，全网拒绝。

只有握着私钥的 A 本人才能"签"出这个密码，任何人想伪造都没门。这就是电子签名，你银行卡的很多签名验证，用的也是差不多的原理。

06　余额怎么查？"一钱两花"怎么办？

先说查余额。每个参与比特币网络的用户，都会把从第一个区块开始的全部账单下载下来。A 广播说"我付 B 60 个比特币"，大家就往回翻账：他挖矿得过 50 个，花掉过 20 个，现在还剩 30 个——不够，拒绝，这笔消息永远上不了链。

再看更有意思的"双重支付"，俗称双花：同一笔钱花两次。生活中就像有人卖房，同时跟两个买家签约。假设 A 只有 10 个比特币，却几乎同时发出两条消息："付 B 10 个"、"付 C 10 个"。

先收到哪条的人就记哪条、拒另一条；也有人先收到另一条。此时两条消息都还没被确认。直到某个幸运儿解出数学题、打包了新块——如果他的块里装的是"付 B 10 个"，这条就被确认，另一条直接作废。反过来也一样。

所以收比特币别急着发货：对方说"转了转了"，你先别当真——要等这条交易被真正打包进区块、记到主链上，钱才算真的到账。

07　历史记录能改吗？——最长链原则

有人动歪心思：我不伪造签名，但我把已经记上的账偷偷删一条行不行？

比特币有个原则：全网只认最长的链。实际情况是这样的——偶尔几乎同时有两个矿工算出了新块，链就分叉了，一拨人跟着这条，一拨人跟着那条，两边各挖各的。很快，某一边先挖出下一个块，链变长了，全网一看到更长的那条，立刻倒戈过去，短链上的所有工作作废。

这就意味着：想篡改历史记录，你就得在自己那条分叉上，算得比全世界其余所有人加起来还快，把链造得比主链还长——理论上可行，实际上概率极低，而且越往后的区块，改动难度越大。所以大额交易一般要等 6 个区块确认，基本就万无一失了。

一道有趣的算术题：假设真有个坏人控制了全世界 50% 以上的电脑算力，他干嘛不用这算力老老实实挖矿？挖矿收入比篡改一条记录划算多了。有那么多钱的人，往往不愿意当小偷——这套机制妙就妙在这，它让作弊在利益上不成立。

08　最后聊聊：这东西到底怎么看？

作为一项技术，比特币确实漂亮：没有中心发行机构，不用担心滥发；总量固定在 2100 万枚；天生防伪、全程可追溯；转账手续费还低。因为设计得太精巧，甚至有人提议给中本聪颁一个诺贝尔经济学奖。

但它有个天生软肋：匿名。转账只认公钥和地址，谁也不知道背后是谁，于是敲诈勒索、洗钱、贩毒都拿它当工具，也因此受到各国监管部门的打击。

还有价格。暴涨让一些人一夜暴富，暴跌也让一些人倾家荡产。看懂了原理你就会明白：它的核心技术价值是那套"人人记账、数学保证公平"的机制，而不是K线图。另外按中国现行监管要求，虚拟货币相关业务活动属于非法金融活动，普通人格外要捂好钱包。

一句话总结

比特币 = 一本人人可查、无法篡改的公开账本；挖矿 = 全网矿工拼算力抢"记账权"的解题比赛；你手里的币，本质上不是一枚硬币，而是账本上属于你的那条记录。

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[五花八门] 比特币到底是啥？“挖矿”到底在挖什么？一篇说人话的科普

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