比特币究竟是怎么回事?

       2017年开始,比特币突然暴涨并引起了全世界的关注,随之带来的是数字货币的一股浪潮。其实比特币的历史可以追溯到2008年,在2008年由一名叫中本聪的人写了一篇《Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System》的论文,这也就是关于比特币的白皮书,在2009年,中本聪发布了比特币客户端软件,并挖到了第一个比特币和第一个区块——创世区块。刚开始,并没有多少人注意到这个新鲜事物,随着时间的发展,由于比特币的各种特性,关注比特币的人越来越多,其中有很多是投机客,还有一些利用比特币的特性进行非法交易和财产转移的参与者。

       比特币作为一种加密数字货币,其合法性一直受到质疑,不同的国家对其合法性具有不同的态度和规定,在国内目前就是禁止比特币交易的,而比特币的价格波动性也极大,其中一个主要的因素就是其合法性问题,目前来说,比特币的未来还是很不明朗的。

       那么比特币究竟是一个什么样的东西?有什么样的特点?其背后的原理到底是怎么样的?

       比特币是以数字货币的形式出现的,既然是货币,那么其就应该具有货币必须具备的基本属性:价值尺度和流通手段。其中价值尺度就要求其价值必须相对稳定,不然是无法让人们接受其成为货币的,而流通手段则本质要基于人们的信任,这种信任需要具有某种强大的信用背书,这种背书可以是技术或政府,当然也可以是基于足够大的交易群体,交易所就是这种形式的一个体现。就这两点来看,比特币显然不是实质意义上的货币,因为其价值极不稳定,而且人们对其信任很有限,因此,目前来说,比特币只能算是一种和股票类似的风险资产,并且风险还相当的大。这也是参与比特币交易的人大多都是一些投机者的主要原因。

       中本聪创造比特币的动机就是去中心化,即比特币交易不依赖任何一方的中心机构,比如银行,完全只在比特币网络上进行交易、验证和确认,至于这个过程如何保证交易的可靠性和安全性,这就涉及到区块链技术,笔者会在另一篇系列文章中详细介绍,因此,去中心化是比特币最大的一个特点。

       如何理解去中心化?我们平常的网上支付或者转账交易,实际上都是要经过银行系统的,银行这个时候就是作为一个中心机构,其作用可以被认为是“提供证明和担保”。怎么理解?我们来举一个例子,比如,A现要支付给B100元,现A通过网上转账的方式转给B100元,B收到银行发来的收款短信后,或者B查询自己账户余额后,确认收到了100元,那么这笔交易就被settle了。这个过程中,银行的作用就是先确认了A账户里确实有100元,并执行A的转账指令,向B的账户中打入100元,银行这时是作为一个裁判,证明A确实向B支付了100元,日后如果B想敲诈A说并没有支付的话,银行就可以为A提供证明;或者B基于对银行的信任,这笔支付得到了银行的确认后,B也相信A确实支付了100元,而B的信任就是来源于银行对这笔支付的担保。另外一个例子是“双花问题(double spending)”,例如现A要向B和C都支付100元,如何避免A的100元被支付两次呢?如果A的账户中只有100元,A几乎同时发起向B和C的转账指令,那么这100元有没有可能被支付两次,相当于200元来使用?这在具有中心机构的情况显然是不可能发生的,因为尽管A发起了两个转账指令,但是以银行先收到的那笔指令为准,一旦银行先收到向B转账的指令,那么向C转账的指令自然是无法通过银行的验证,会被视为作废。这个问题在有中心机构存在的前提下看起来很容易解决,一切以中心机构为准嘛,但是如果我们要去中心化,那么这个问题就是一个很大的不可避免的问题。以上两个例子中,银行的作用或职能其实本质上就是为客户提供了证明和担保,其他的一些验证手段等都是为了实现这个职能或减少自己的损失而服务的。

       比特币网络是利用区块链技术来实现去中心化的。什么是区块链技术,这个过程简单来说就是:比特币的交易都在比特币网络中进行,比特币网络是由全网的比特币客户端的在线节点以及其上的比特币钱包组成的,交易就是一个比特币网络中的一个钱包地址向另外一个钱包进行转账,当一笔交易发生时,会产生一条交易记录,比如A向B转账10个比特币,则这条记录类似于“A支付B10个比特币”,这条记录是公开的,会自动向全网其他的节点传播,然后其他节点的会对这条进行验证并确认,验证无误后,这条记录会被打包进区块,然后当这个区块被添加到区块链上后就相当于这笔交易被确认了,最重要的是,这条区块链会被保存在所有的具有验证功能的节点中,整个比特币网络中对账户余额的验证都会基于这条区块链上的所有历史交易记录进行,因此,区块链中的历史交易记录是比特币网络交易中唯一的验证的基础,即任何人的比特币账户的余额都由区块链记录的历史交易记录说了算。此时,这条区块链就相当于取代了中心机构的作用,但是不同的是,传统的中心机构凭借的是自己的信用而获取人们的信任,而区块链则凭借其背后的算法原理和技术来获取人们的信任;而且区块链是分布式的,并不只存在于某几个节点中,而是存在于所有的符合要求的节点中,是分布式的,谁都可以查看区块链的交易记录。比特币网络的去中心化就体现在交易直接发生在点和点之间,不需要经过中心机构,其中交易的可靠性由区块链这个分布式账本来保障,那么这个分布式账本的可靠性怎么保障呢?这就涉及区块链技术的具体原理,笔者会在另一篇文章中再详细介绍。

       在比特币网络中,有些节点具有验证功能和挖矿功能,这些节点就是所谓的矿工。所谓挖矿就是当其打包好区块后,还要寻找一个随机数,成功找到这个随机数后才可以把区块添加到区块链上,也才能获得挖矿奖励。这个过程需要大量的算力,非常消耗电力以及对挖矿的设备迭代很快。矿工挖矿得到的奖励会逐渐的成比例的减少,最终不会超过2100万个比特币。

       一笔交易被验证,验证的不仅仅是转账者是否有足够的比特币,还要验证这条转账记录中的付款方是不是确实就是这个账户的持有者,不然的话,别有用心的人就可能在交易记录中任意写入别人的账户名称,而一旦这样的交易记录被加入到区块链中,这样就相当于轻易偷盗了别人的比特币,这显然是不允许的,因此这里就需要进行验证,这个验证也叫“交易的可鉴别性”。那么如何验证,即如何验证这条交易记录确实就是其中的付款方发出的呢?这就涉及到比特币利用到的非对称加密技术。

       所谓非对称加密技术,就是加密和解密这两个过程的秘钥是不一样的。在比特币中,当用户注册一个账户时,比特币系统会随机给用户生成一个秘钥,然后用这个秘钥计算就可以得到公钥,然后利用sha-256函数计算公钥的哈希值,再利用哈希值经过一系列的计算得到这个用户的钱包地址,这个钱包地址实际上就是用户的账号,而秘钥就是用户的密码。要注意由秘钥经过一系列计算得到钱包地址的这个过程是不可逆的,因此别人无法根据你的钱包地址以及公钥逆推得到你的私钥,私钥是用户自己私人的,公钥和钱包地址都是公开的。由于这一系列的计算过程都是公开的,因此当公众知道了公钥,也就可以知道你的钱包地址,即通过公钥就可以知道这个公钥对应的账户,这是鉴别交易的重要的一点。

       如何利用这些进行交易鉴别?当一条交易记录形成时,用户必须再提供数字签名和公钥,即一条完整的交易记录包括原始交易记录、数字签名、公钥。数字签名就是原始交易记录结合私钥利用sha-256函数进行计算得到的哈希值,用户提供的公钥可以对此进行解密。因此,在验证时,比如是矿工进行验证,那么矿工会利用这条交易记录中的公钥对数字签名进行解密,如果解密得到的内容和原始交易记录一致,并且公钥对应的钱包地址也和原始交易记录一致,那么这条交易记录才被认为是可鉴别的,即这条交易记录确实就是由记录中的付款方发起的,而不是别人发起的。只有可鉴别的交易才会被认可。

       至此,比特币网络中基于去中心化的主要问题都已经解决了。主要问题有:去中心化引起的证明和担保问题、双花问题、交易的可鉴别性问题。这些问题其实就是为了达到去中心化的目的而产生的,而在传统的有中心机构的支付系统中,这些问题都可以交给中心机构解决,中心机构相当于一个中心服务器,所有的用户通过这个中心服务器进行交流,交易数据以中心服务器为准,时间问题上也以到达中心服务器的时间为准,因此,有了这样一个中心服务器,很多问题都迎刃而解,只要其提供强大的信用支撑让人们对其有足够的信任就好了。

       当然,比特币的诞生并不是为了去中心化而去中心化,必然是因为去中心化有其独特的意义,人们才会对其有需求。换言之,比特币具有什么样的特点呢?

       我们通常说到的是比特币网络的匿名性、货币总量有限不会受货币超发带来的货币贬值影响、新的比特币只能有挖矿获得,人人平等、手续费低、财产转移、洗钱、安全可靠等。这些特点中,实际上只有获取比特币的平等性和手续费低这两点才是真的受益于去中心化,财产转移其实是由于去中心化和全球共享比特币网络的特点而存在。在传统货币体系中,央行控制基础货币量的发行,而在比特币系统中,没有谁可以凭空发行货币,人人都可以凭工作量证明获取比特币,其二是手续费低,由于在传统的中心机构中,其需要承担一定的显性和隐性的成本,特别是在国际贸易中,因此其转账通常需要手续费,而在比特币网络中,手续费相对更低,甚至可以零手续费,当然目前这种零手续费的交易有风险,手续费低其实就是说明了技术优势带来的成本降低。财产转移是由于去中心化后,监管没到位,由于全球共享比特币网络,转移者就可以通过在国内购买比特币,在国外售出套现,实现财产转移。关于洗钱,其实就是因为匿名性,导致记录无法追中到真实世界的个人,只要当事人说是挖矿所得或者是别人误转的,这样调查就会中断。而至于匿名性其实和去中心化无关,其实就是用户在注册账户的时候并不要求实名制,所以就脱离了账户和真实身份的绑定,从而实现在真实身份在比特币网络中的实名,但是这一点,其实如果要实行监管,肯定是可以有足够的技术手段让用户实名的,比如不实名就无法注册。

       至此,比特币究竟是怎么回事其实已经说得差不多了,本文主要就是基于比特币的原理及其特性进行了说明,但是对于这些特性背后的经济意义、政治意义以及比特币的前景,相信是仁者见仁智者见智。

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