(零)一个故事告诉你比特币的原理及运作机制

这篇文章通俗易懂的介绍了,区块链产生的原因和背景,之后介绍了区块链内部运作的核心流程和原理。

在这篇文章中给出一个虚拟的村庄叫“比特村”,整个文章会以讲故事的方式,逐步告诉大家比特币提出的动机、解决了什么问题以及一些关键组件的目标和设计方案。

话说在这个世界上,有一个叫比特村的小村庄,村庄共有几百户人家。这个村庄几乎与世隔绝,过着自给自足的生活。由于没有大规模贸易,比特村村民一直 过着以物易物的生活,也就是说村民之间并没有使用统一的货币,互相间的贸易基本上就是老张家拿一袋面粉换老李家一只羊,王大嫂拿一筐野果换刘大婶两尺布。 村民们一直就这么纯朴的生活着。

终于有一天,村民觉得一直这样以物易物实在太不方便了,于是村子全员开会,讨论如何解决这个问题。有人提议,以便于分割且稀有的东西,例如黄金,作 为一般等价物,把其它物品和黄金的对应关系编成一张表格,例如一克黄金对应一只羊,一克黄金对应一袋面粉等等,此时老张再也不用扛着一袋面粉气喘吁吁的去 老李家换羊了,他只要从家里摸出一克金子,就可以去老李家牵回一只羊,而老李拿着这一克黄金可以从任何愿意出让面粉的人那里换回一袋面粉,当然也可以换取 任何和一克黄金等值的物品。

好景不长,过了一段时间,实物货币的弊端也出现了。因为比特村附近金矿并不多,开采和冶炼金子太费时费力了。而随着使用,金子总是不断会因为磨损、 丢失或有人故意囤积而发生损耗。全村人又一次坐在了一起,开始商讨对策。此时有人说,其实大家也不必一定要真的用黄金啊,随便找张纸,写上“一克黄金”, 只要全村人都认同这张纸就等于一克黄金,问题不就解决了。其他人纷纷表示认同,但同时也有了新的问题:真实的黄金是需要开采和冶炼的,金矿有限,开采和冶 炼也需要成本,所以没有人可以短期凭空制造大量的黄金,可写字就不同了,只要我纸够笔够,随便像写多少写多少,那这就变成拼谁家里纸多了,搞不好到时一万 张纸才能换一只羊(实际上这就发生了经济学上的通货膨胀)。

大家一想也是啊。不过此时又有人提出了解决方案:这个纸不是谁写都有效,我们只认村里德高望重的老村长写得,大家都认识老村长的字。老村长写一些 纸,同时按照各家黄金存量发给大家等量的纸,例如老张家有二百克黄金,老村长就发给老张二百张写着“一克黄金”的纸,同时将老张家的黄金拿走作为抵押。就 这样,老村长将村里所有黄金收归到自己的家里,并按各家上交的黄金数量发给等值的写有字的纸。此时村民就可以拿着这些纸当黄金进行贸易了,而且大家都认得 老村长的字,其他人伪造不出来。另外,如果谁的纸磨损太严重,也可拿到老村长那里兑换新的等值的纸,另外老村长承诺任何人如果想要换成真黄金,只要拿纸回 来,老村长就会把等值的黄金还给那人。因为老村长写得纸的黄金量和真实放在家里的黄金量是一样的,所以只要严格按照销毁多少纸新写多少纸的原则,每一张有 效的纸总能换回相应的真黄金。

此时,比特村进入了符号货币(纸币)时代。而老村长就承担了政府和银行的角色。

又过了几年,老村长由于每天都要核对大量的旧纸币,写新的纸币,还要把各种账目仔细做好记录。一来二去,老村长操劳过度不幸驾鹤西去了。

比特村再次召开全体大会,讨论应该怎么办。此时老村长的儿子二狗子自告奋勇接过了父亲的笔,承担起货币发行的责任。这个年轻的村长二狗子很聪明,他 做了几天,发现好像也不用真的写那么多纸。完全可以这样:村民把纸币都交上来,销毁,但是二狗子会记录下每户上交的纸币数量。以后如果要进行付钱,例如老 张要拿一克金子向老李换一只羊,就一起给二狗子打个电话,说明要将老张名下的一克金子划归老李名下,二狗子拿出账本,看看老张名下是否有一克金子,如果有 就在老账的名下减掉一克,在老李的名下加上一克,这样就完成了支付,此时老李在电话中听到二狗子确认转账完成,就可以放心让老张把羊牵走了。

此时比特村进入了中央系统虚拟货币时代。每个村民都不需要用实物支付,支付过程变成了二狗子那边维护的账本上数字的变更。

这新上任的二狗子是聪明,不过这人有时候是聪明反被聪明误。有一天二狗子盯着这账本,心想这全村各户谁有多少钱就是我说的算,那我岂不是……。于是他头脑一热,私自从老张帐下划了十克金子到自己名下。

本以为天衣无缝,但没想到老张也有记账的习惯,有一天他正要付钱却被二狗子告知账户没钱了。老账核对了一下自己的账本,命名还有十克啊,于是拿着账本去找二狗子理论,这一核对发现了那笔未经老张同意的转账。

东窗事发!比特村炸开锅了。二狗子被弹劾是不可避免了,不过通过这件事,大家发现了账本集中在一个人手里的弊端:

这个体系完全依赖于账本持有人的个人信用,如果这个人不守规矩,随意篡改账本,那么整个货币系统就会崩溃
如果这个人家里失火或者账本失窃,同样也会为整个体系带来毁灭性的打击
正当人们不知所措时,村里一个叫中本聪的宅男科学家走上了台,告诉大家他已经设计了一套不依赖任何中央处理人的叫比特币的虚拟货币系统,可以解决上述问题。然后他缓缓讲述了自己的方案。

下面我们就来看看中本聪同学是如何设计这套系统的。

文章的具体内容可以参加:一个故事告诉你比特币的原理及运作机制

你可以通过这篇文章,完成区块链的入门。文章包含以下章节:

问题的提出

以物易物的比特村

实物货币

符号货币

中央系统虚拟货币

分布式虚拟货币

基础设施搭建

账簿公开机制

身份与签名机制(公钥加密系统)

成立虚拟矿工组织(挖矿群体)

建立初始账簿(创世块)

支付与交易

付款人签署交易单

收款人确认单据签署人

收款人确认付款人余额

矿工的工作

矿工的工具

收集交易单

填写账簿

确认账簿

账簿确认反馈

核心问题答疑

如果同时收到两份合法的账簿页怎么办?
如果挖矿小组有人伪造账簿怎么办

比特币会一直增加下去,岂不是会严重通货膨胀
没有奖励后,就没人做矿工了,岂不是没人帮忙确认交易了
矿工如果越来越多,比特币生成速度会变快吗
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