四、比特幣的底層技術

在過去的一年中,儘管比特幣本身受到質疑,然而人們開始從比特幣的支付領域逐漸轉移到了比特幣底層協議——區塊鏈技術上,越來越多的投資者及普通民眾接受了區塊鏈的概念。我們可以通過瞭解比特幣的生成與交易等一系列過程來理解區塊鏈技術。

(一)比特幣的交易

比特幣使用整個P2P(互聯網金融點對點借貸平台)網絡中眾多節點構成的分佈式數據庫,來確認並記錄所有的交易行為。在信息傳遞過程中,發送方通過一把密鑰將信息加密,接收方在收到信息後,再通過配對的另一把密鑰對信息進行解密,這就保證了信息傳遞過程的私密性與安全性。比特幣的交易並非簡單的支付貨幣本身。以圖1.1中的交易為例,如果B想支付100個比特幣給C,那麼不僅B需要在交易單上註明金額,而且需要註明這100個比特幣的來源。由於每筆交易單都記錄了該筆資金的前一個擁有者、當前擁有者以及後一個擁有者,就可以依據交易單來實現對資金的全程追溯。這也是比特幣的典型特徵之一。最後,當每一筆交易完成時,系統都會向全網進行廣播,告訴所有用戶這筆交易的實施。

圖1.1 比特幣的交易過程

(二)區塊+鏈

由於每筆交易是相對分散的,為了更好地統計交易,比特幣系統創造了區塊這一概念。每個區塊均包含以下三種要素:一是本區塊的ID(散列),二是若干交易單,三是前一個區塊的ID。比特幣系統大約每10分鐘創建一個區塊,其中包含了這段時間裡全網範圍內發生的所有交易。每個區塊中也包含了前一個區塊的ID,這種設計使得每個區塊都能找到其前一個節點,如此可一直倒推至起始節點,從而形成了一條完整的交易鏈條。因此,從比特幣的誕生之日起,全網就形成了一條唯一的主區塊鏈,其中記錄了從比特幣誕生以來的所有交易記錄,並以每10分鐘新增一個節點的速度無限擴展。這條主區塊鏈在每添加一個節點後,都會向全網廣播,從而使得每台參與比特幣交易的電腦上都有一份拷貝。在現實世界中,每筆非現金交易都由銀行系統進行記錄,一旦銀行計算機網絡崩潰,所有數據都會遺失。而在互聯網世界中,比特幣的所有交易記錄都保存在全球無數台計算機中,只要全球有一台裝有比特幣程序的計算機還能工作,這條主區塊鏈就可以被完整地讀取。如此高度冗余的交易信息存儲,使得比特幣主區塊鏈完全遺失的可能性變得微乎其微。

圖1.2 區塊鏈的局部結構

資料來源:Bitcoin:A Peet-to-Peer Electronic Cash System

每個人在對交易的有效性進行驗證後都可以根據這些交易數據生成新區塊。為了避免虛假交易或重複交易,使這一新區塊被信任,需要構建工作量證明機制。如果想要修改某個區塊內的交易信息,就必須完成該區塊及其後續連接區塊的所有工作量,這種機制大幅提高了篡改信息的難度。同時,工作量證明也解決了全網共識問題,全網認可最長的鏈,因為最長的鏈包含了最大的工作量。

(三)比特幣與區塊鏈

綜上所述,區塊鏈是一串使用密碼學方法相關聯產生的數據塊。在比特幣的應用中,整個區塊鏈就是比特幣的公共賬本,網絡中的每一個節點都有比特幣交易信息的備份。當發起一個比特幣交易時,信息被廣播到網絡中,通過算力的比拚而獲得合法記賬權的礦工將交易信息記錄成一個新的區塊連接到區塊鏈中,一旦被記錄,信息就不能被隨意篡改。比特幣是區塊鏈的一個「殺手級應用」,區塊鏈是比特幣的底層技術,且作用絕不僅僅局限在比特幣上。因此,儘管比特幣與區塊鏈經常被同時提及,但二者並不能畫上等號。

《區塊鏈社會:解碼區塊鏈全球應用與投資案例》