比特币系列-比特币是如何交易的?

作者:桶水哥  时间:2019-10-30  分类:比特币(BitCoin)新闻  
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  引言

  如果简单的把比特币的原理剥离出来,是易于大众理解,但是并不能有效全面的理解比特币和区块链,因此一些必要的专业词汇和技术还是需要介绍的,这部分的内容是有些烧脑的,因此笔者尽量控制文章的篇幅。

  1.对称加密和非对称加密

  加密:这里加密并不是指的我有一个excel文档,里面包含了公司全体员工的工资信息,我给这个文档加上一个密码,每次打开这个文档都要输入密码, 而是指的文件加密存储,通过一定的算法将其转换后存储,例如

  字符串“this is a demo”

  经过md5加密之后字符串为“b86b37180e296600b53040983bd39178”.

  对称加密:密钥只有一个,加密和解密都使用同一把密钥。

  非对称加密:加密和解密使用不同的密钥(公钥和私钥),用公钥加密的数据只能用对应的私钥解密,用私钥加密的数据只能用对应的公钥解密。

  区块链技术主要用到的加密算法有哈希算法(散列算法)。

  哈希算法(散列算法):任何长度的输入通过哈希运算后得出的长度是固定的,比如SHA-256算法,你输入1或者232377892003938764得出的都是一个256位哈希值。

  常用的哈希算法有SHA-1,SHA-2, SHA-1包括我们常见的md1,md2,md4,md5等算法,由于SHA-1系列的算法都是64位的,也就是说加密后的结果最多只有2的64次方这么多,在互联网海量数据面前这个量级可能会出现加密结果的重复,因此这些算法就不能算是很好的算法了, SHA-2系列中的SHA-256是比特币底层所用的算法。2的256次方的结果范围在当前的互联网用户量级上基本不会出现重复的结果了。

  默克尔树 (Merkle Tree):用一张图比较易于理解默克尔树:

  

  注:图片来源于互联网

从图上我们可以看出默克尔树根的哈希值是经过多次哈希算法的结果,在区块链中保存的哈希值是默克尔树根的哈希值,如果改变任何一个data,那么最终的结果将会天壤之别。关于加密就简单的介绍到这里,有兴趣深入了解的童鞋可以去买几本密码学的书自行研究。

  2.区块中保存了那些数据

  区块链的所有数据是公开透明的,可以通过区块链浏览器查看到每个区块产生的时间等信息。大家可以通过btc.com去查看。

  区块头中保存的是一个摘要信息,包括区块高度,确认数,区块大小,版本,难度,Nonce值,播报方,时间戳,区块哈希值,父区块哈希值,子区块哈希值(新区块没有子区块时为空),默克尔树根等信息。如下图:

  

  摘要信息的内容基本就可以涵盖了比特币挖矿的整个过程,在前面的文章《初识比特币中》我们只是简单的介绍了挖矿和矿工,那这里就要详细说明一下了。

  首先,在区块链中的加密货币的交易发起之后并不是马上交易,也就是说假设从A地址发送2个比特币给B地址,那么这2个比特币并不会马上到B地址,而是放到了交易池中,矿工们创建一个区块就会去交易池中抓取交易(已确认的交易和被其他矿工抓取的交易不会抓取),之后矿工们就开始竞争抢夺新区块的记账权,通过计算新区块中的随机数(上面区块头中的Nonce值就是答案),第一个找到这个随机数的矿工会把含有交易的区块写入本地账本,然后发送区块和Nonce值给其他矿工进行确认,其他矿工接收区块并验证该答案是否正确,如果答案正确,通过验证,区块就会被矿工写入自己的的账本中,在这个过程中抢到记账权的矿工会得到该区块的出块奖励50个比特币,出块奖励每4年减半(后面再专门介绍4年减半),现在是12.5个比特币的奖励和该区块交易的手续费。区块被确认后交易才算完成。

  下面来逐一介绍区块头中的重要数据:

  区块高度:就是区块的序号。第一个区块叫创世区块,序号为0,后面依次加1

  确认数:已确认该区块交易的人数,有2个人已经确认了该区块。

  区块大小:中本聪在创建比特币的时候设定了区块大小限制在1M, 这个区块大小为1.3M,为什么是1.3M后面再专题详解。

  难度:是指挖矿的难度。

  Nonce值:破解的答案

  区块哈希值:是把该区块内所有的交易信息进行哈希运算之后得出的结果

  区块体中包含该区块所有的交易详细数据,包括每一笔交易的发送方,接收方,交易数量,手续费,交易时间等。这个比较好理解,就不再详细说明。

  


  3.下期预告

  在上述区块头摘要中,有两个词没有展开来讲解,

  确认数:大家看到图中的交易只经过2个人确认,而且每个交易确认的人数都不一样,这是什么原因呢?只有2个人确认的交易安全吗?

  难度值:难度值是什么?比特币系统是如何调整难度值的?请关注下期文章

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