一，比特币 VS 传统银行系统
传统银行交易均需以银行作为center来进行交易，如果买家要向卖家转账，其实质路径为：
买家 ----> 银行 ----> 卖家。
以支付宝转账为例，A向B发起转账后，处于后台的银行会将A，B的账户余额相应进行调整，以此，作为转账记录，记录A，B的消费记录。
在类似于银行的这类中心系统中，由于交易需要中心媒介的存在，因而，用户隐私难以得到保证，此外，为了支撑这类中心系统的工作，用户需要额外的花销，增加了不必要的支出。
与这种中心化系统相比，比特币则是一种使用区块链的去中心化交易手段。比特币直接实现了 点对点 的交易，无需任何 中心系统 介入，较传统交易体系而言，用户的隐私得以在更大程度得到保证。
二，比特币系统运行机制概述
比特币是以 区块链技术 为核心的一种 加密数字货币，其实现了点对点的交易，而无需任何第三方的介入，从而保证了用户的隐私性。
比特币系统成员/节点：
根据成员目的，可将其分为以下2种：
普通节点：主要用比特币进行匿名交易，保证private；
特殊节点miner：通过搜索 符合要求的 nonce 争夺记账权的节点，这种行为在比特币中被称为mining，比特币也被称为数字黄金。
根据节点记录内容，可将系统节点分为以下2种：
轻节点 light node：仅记录了block header中的一些宏观信息，用于交易。无法验证double spending；
全节点full node / fully validating node：记录了block中所有信息，可以验证一笔交易是否为double spending；
比特币系统的有效运行 需要解决以下几个问题：
1，比特币如何产生？
BTC是凭空捏造的， 只有在 coinbase transaction中才能产生。
2，账本内容如何取得共识?
BTC system中，transaction list被记录在blockbody的merkle tree中，其根哈希值被记录在blockheader中，系统中full node可以通过追踪blockchain，而verify一个交易是否合法，继而确认新发布的block是否合法（1，block中交易合法否? 2，blockheader中的nonce值是否符合相应的要求？ 3，blockheader中的target是否与 BTC system 设定一致？），而blockheader中merkle tree的根哈希值，则确保了 账本交易的不可更改性（账本一旦被更改，merkle tree的根哈希值会随之发生变动）。当一个block被确定为 不合法block 时，系统中的节点 会 在 新的分叉链上发布block，而将其 丢弃。
3，比特币系统 transaction safty 如何保证？
BTC system中 交易的安全性，主要依托于：密码学上的设立机制 && 共识协议，当一个node注册账户时，需要确保其在生成private key时，有足够随机 的 随机源，已保证private key的安全性。与此同时，要保证 system中 绝大部分 算力 为 honest，不会将非法交易 写入 block中。这个过程就像是用户到 银行取钱，为了确保 withdraw 的 安全性，一方面，用户要持有个人有效证件，且该证件不易被伪造，另一方面，要确保银行工作人员 操作的合法性，不会进行违规操作，只有同时满足了以上2点，才能保证 用户从银行 withdraw 的行为的安全性。
针对上述问题，简述BTC system运行机制：
比特币的交易有2种，一种为 铸币交易，一种为 转账交易。铸币交易 是一个 凭空造币 的过程，当用户节点通过挖矿，得到一个block时，系统会对该用户节点予以奖励，给予一定数额的比特币。这也是比特币系统中，唯一可以产生比特币的一种方式，是 系统->用户 的交易。最初在比特币系统中，每挖到一个block，系统会给出50BTC作为挖矿奖励，之后，每个21万个block，出块奖励会减半，到目前，出块奖励已经降到 12.5BTC.
而 转账交易 则为比特币系统中2个用户之间进行的直接交易。在这样的 p2p 交易 中，没有了类似银行系统这样的第三方的存在，可能会存在 double spending 的问题，为解决这种credit问题，比特币系统会将每笔交易都记录在block中， 通过追踪block，用户可以进行 0信用 交易，而无需担心上当受骗。下面就 比特币 的 记账原理 进行简述：
首先，我们需要知道，所谓的比特币系统，其实就是一个去中心化的区块链，每个区块均是由矿工辛苦劳作挖出，其上记录着比特币的所有交易信息，这些区块通过一定的密码学原理，链接在一起，其中的交易记录对于大众是public的，用户可以通过追踪交易记录，而确保交易的合法性。
由于比特币是一个去中心化的共享系统，为确保交易的不可篡改性，比特币采用了 mercle tree 的形式 来记录交易 信息，这些信息全都被记录在block中：
1，block由2部分组成：blockheader 和 blockbody，blockheader中记录着block的一些宏观信息（譬如：前一个blockheader的hash值，以及block中merkle root的hash值等），blockbody中则以merkle tree的形式详细记录了所有的交易 信息。
merkle tree 实际上是 二叉树 和 hash 两种方式结合起来的一个数据结构。二叉树保证了交易的可查找性，而hash则保证了交易的不可篡改性。merkle tree中的每一笔交易都拥有一个hash值，从底层开始，层层递进，上层交易的hash为其2个节点交易hash的一个和，如此类推，一直到merkle root的hash值。如果一个用户想要篡改交易记录，则这笔交易的hash就会发生变化，从而导致merkle root的hash发生变化，当系统中的其他节点发现该block的merkle root hash 发生异变，则认为该block是非法的，该block会由此作废（block中存储的交易记录要取得其他区块的分布式共识，否则则视为非法区块）。
在理论上，分布式共识是无法达成的，因为分布式的本质仍未异步性，不同节点的网络延迟不同，因此，在给定时间内，未必所有节点均能将结果返回。
通过这种方式，比特币保证了交易记录的不可篡改性，从而实现了交易可在 0信任 基础下进行。
如前所诉，比特币是一个去中心化的区块链，链上的各个block均由矿工所挖，这些block通过存储the hash of previous blockheader的方式而被链接起来。矿工通过挖矿获得block，可以获得一定数额的比特币作为奖励，除此以外，作为一个block的持有者，矿工可以通过记账的形式在每笔交易中收取一定的 transaction fee。上述2点也是促使矿工挖矿的主要动力。
需要提及的是，比特币系统中，出块儿的时间是固定的，大约每10min会出一个block，而每出2000个block，铸币奖励便会减少一半，且系统会根据出块儿的速度来自动调节挖矿难度，出块儿过快则增加难度，过慢则降低难度。而对于矿工来说，挖矿是一种很公平的劳动，其gain的多少只与其投入成正比。如果两个矿工算力相当，则投入时间多的矿工获得block的可能性更大。
通过对hash function的应用，比特币实现了block的链接（系统自生长）和 交易记录的不可篡改性。
以上，对比特币系统的数据结构，以及p2p交易的0credit机制进行了介绍，而在这个比特币系统中，存在着2种身份的使用者，其以2种节点形式呈现在比特币系统种。
在比特币系统中，存在2种类型的节点：全节点 和 轻节点，全节点中记录着所有的transaction info，可以验证一个交易是否为double spending，而轻节点只保存了blockheader的一些info，无法对double spending进行验证（doublespending的验证，需要追踪用户交易记录，验证用户当前是否有可用于本次交易的比特币，而blockheader中只存储了merkleroot hash，并没有存储详尽的交易记录）。
上述两种节点对应着比特币中的两种身份：矿工（block持有者），普通用户。矿工除普通用户所享权力外，还需要负责对区块中的交易进行记录（在交易未执行时，矿工会将该笔交易记录在UTXO中，确认执行后，则会将其记录在block中）。
对于矿工而言，其在比特币系统中的主要行为是挖矿，以获取一定收益。
矿工通过算力和时间的投入，来寻找符合系统要求的nonce，生成block，从而获取一定的铸币奖励和transaction fee（从整个系统的角度来说，通过挖矿，系统实现了自生长性）。
挖矿公式：H(block header) <= target
系统给定一个target数值，矿工需要找到一个随机数nonce，使H(block header) 小于等于这个数值。
除了给定的256bit可找外，blockheader中的coinbase域也可用于搜索nonce。
block header 主要涵盖一些宏观信息，如：
比特币协议版本
hash of previous block header
target的十六进制编码
nonce
coinbase域
merkle roothash（决定了block body所包含的transaction list不可能被篡改）
而对于普通用户而言，其在比特币系统中进行交易，则更多的是为了确保交易的隐蔽性。
用户账户：public key , private key
用户交易地址：public key取hash
A向B购物：public key private key 归属
交易合法性验证：next input + previous output
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