小白看懂比特币（二）---这是一个账本

在上一篇文章中，我们写到比特币主要解决的问题是P2P网络中的双重支付问题。

通过的主要方式是公开账目（也可以理解为公开记账或公开账簿）。

现在我们思考一个问题，是不是仅仅通过公开账户就可以解决双重支付问题？

记账公示解决双重支付问题的逻辑是知道所有的交易记录，从而保证每个地址的比特币输入输出都实时显示，以便接收方判断比特币是否被支付第一次。

解决双重支付问题，只需要保证一件事：收款人向账本核对付款人的交易记录，确认这笔交易是付款人第一次输出比特币，可以保证收款人是第一个输出的对象，记录最后可以记录在公共分类账上。

比特币系统只是建立了一个账本，这个账本是公开的还不够。 它至少需要具备以下两个特征：

1. 独特性。 这应该不难理解。 如果这个账本不是整个 P2P 网络中唯一的一个，那么即使账本是公开的，也无法解决双重支付问题。 如果无法确定地址中有多少比特币，那么验证将是不可能的。 讨论过。 可能有人会说，所有的交易记录都是公开的，不是可以保证唯一性吗？ 其实不能。 我们假设有一个地址中有1个比特币的节点，它先转1个比特币给A，并将这笔交易广播到P2P网络； 立即将 1 个比特币转给 B，并将交易广播到 P2P 网络广播。 所谓的会计披露只是保证了“广播”的行为，却不能就记录哪条记录达成共识，而这两种记录显然是矛盾的，不应同时存在。 所以我们需要一个共识机制来保证所有节点在自己的账本中记录的金额相同，从而保证P2P网络中每个节点的账本都是一样的。

2.不可篡改。 只有保证财产不可篡改，对账本进行验证，才能保证可信度。 如果随便修改，就无法解决重复支付的问题。 核对了账本，再回头一看，账本变了。 那是一种怎样的心情？

因此，我们可以将比特币系统理解为具有以下三个特征的账本：

1.独一无二

2.不可篡改

3. 账目披露

其中，记账披露需要通过广播来实现，包括钱包对交易记录的广播和矿工对区块的广播。

唯一性和不变性都与比特币的共识机制-----PoW有关。

PoW，Power of Work，中文翻译为工作量证明。

光是听名字就知道这个共识机制是心血来潮，但是这个实力不是那种能扛三脚架的实力，而是电脑（或者CPU）的实力----- - 计算能力。

在分析PoW的过程中，很多分析文章经常喜欢把它比作解决一道数学难题。 最先得到答案的节点可以获得记账权。 其实这个比喻不是很贴切，因为它会让人认为有捷径的方法可以解决这个问题，而节点只是在寻找捷径的方法。 我喜欢将 PoW 方法比作掷骰子。

假设一个场景，有100个人，每个人面前都有一个骰子。 共有 100 个骰子，标记为 1~100。 同时投掷 100 个骰子是一次试炼。 我们需要得到一个结果：100个人同时掷出，100个骰子全是“1”，即使其中一个不是“1”，那么100个人还要重新掷，直到出现想要的结果。

（如果你问为什么图片里只有4个骰子？亲！因为没有100个骰子的图片，好写一篇文章吗）

那么在这种情况下，单位时间内尝试的次​​数越多，出现100个“1”的可能性就越大，需要的时间就越短，单位时间内100人同时掷骰子的次数就是计算力量 。

所以这东西本质上是考验手速的，鸡汤大家还记得吗？

越难，越幸运。

比特币系统通过设定规则，保证无论算力如何变化，全“1”每10分钟出现一次。 具体来说，如果算力增加，“1”的个数会超过100个，比如需要105个“1”才能获得记账权； 如果算力下降，“1”的个数就会减少100多个，比如前95个全是“1”，就可以获得记账权。 前面例子中数百人的“1”只是一个假设。 实际情况下，系统可以根据算力动态调整，保证每10分钟产生一名幸运儿。 ，并且获得了记账权，可以将过去10分钟内发生的交易打包成一个区块（Block），区块连接起来形成区块链（Blockchain）。

添加节点的概念：节点可以简单理解为加入比特币网络的计算机。 当然现在主要提供算力的不是计算机，而是专门用来做符合比特币规则的计算的计算机，叫做矿机。 我们通常听到的挖矿，是指在比特币网络中使用矿机提供算力获取比特币的过程。 节点分为两类，钱包和矿工。 钱包的主要功能是提供和广播交易信息； 矿机的主要功能是提供算力，争取记账权； 接受交易信息，将交易信息打包成区块，然后广播区块； 验证块。

这种共识机制的原理是，谁的算力最强，谁就有更高的概率获得记账权，即可以将交易打包成一个区块，广播给其他节点。 当然，并不是说你获得了记账权之后就可以随心所欲地记账，因为其他节点需要验证，其他节点会验证区块中包含的每一笔交易。 只有当其他节点通过了验证，你才能帮助传播到其他节点，然后每个节点的账本就会在整个P2P网络中被刷新，这个区块就会被记录在公共账本上。

因此，所谓唯一性就是获得记账权（在Pow共识机制中获胜）的节点将交易打包成一个区块，然后广播该区块，其他节点验证该区块，最终形成一个统一的账本对于整个网络。

所谓不可篡改，就是即使只修改一笔交易比特币账本上记得是什么，也需要从交易所在的区块开始重新掷骰子。 因为这些块不是独立的，而是相互连接的，改变一个块会导致后续块的值发生变化。 以前是100个“1”，现在不是了，需要重滚。

投掷这个动作需要消耗你的算力、你的矿机和电力，你需要在短时间内达到并超过最新区块的高度，因为成功的概率是随着区块的增加而增加的。 指数下降。 一般认为超过6个block就不能改了。

同时需要注意的是，如果你在最新的区块上掷骰子，得到100个“1”，比特币系统会给你奖励。 目前，它是 12.5 个比特币，因为系统默认最长链是正确的。 如果你想篡改前一个区块，你需要在前一个区块上掷骰子。 在你的链成为最长链之前没有奖励，因为那时你的链成为了正确的链。

因此，我们可以理解为不可篡改：

通过增加记账本身的难度，也增加了篡改账本的难度。 只要正常记账的算力占多数，就不可能篡改账本。

正确记账和错误记账需要相同的难度，消耗相同的算力和资源，也就是说，节点需要花费相同的成本，但比特币系统会奖励你在最新的区块（目前为12.5BTC）上记账，并且系统中没有修改先前确认的区块的奖励。 而且你的算力必须足够强，强到大于P2P系统中其他算力的总和，否则你会白白浪费成本，因为你赶不上其他节点出块的速度，你永远不会成为最长链，您将无法获得系统奖励和篡改收益。

万一有这么强算力的节点呢？

这种情况有一个专有名称：51% 攻击。

这意味着如果一个节点的算力超过全网其他算力的总和，它就具有篡改交易记录的能力。 这是一个错误吗？

从两个角度思考：

1.这个能力太难获得比特币账本上记得是什么，超过了全网一半的算力。 这不仅需要勇气，还需要……信念。

2.有篡改能力但没有篡改动机。 篡改成功后，比特币肯定会下跌，那么篡改者会得到什么好处呢？ 与其想获得篡改的好处，还不如利用自己庞大的算力好好挖矿，收益会更高。

天下之盛，皆为利来。

顺应人性，让个人的私心成为制度的利益，这样的制度才会长久。 凡事分析到最后，就成了对人性的分析。

最后总结一下：

比特币系统只是想建立一个账本（你也可以理解为数据库）。 这个账本具有三个特点：

1. 唯一性：获得记账权的节点将区块广播出去，被其他节点验证，从而实现全网统一账本。

2、不可篡改：记账本身的难度和区块链的链式上下文结构，加上趋利避害的人性，使得账本无法修改。

3. 账户公示：通过钱包广播交易记录，通过矿工打包区块，再广播区块，实现交易记录的全公开。

因此，比特币系统建立了这样一个唯一的、不可篡改的、公开的账本来解决P2P网络中的双重支付问题。

最后，还有一个知识点你可以通过阅读本文获得：

骰子，读作骰子（shǎi zi），读作骰子（tóu zi），你做到了吗？