前言
比特币出现已经好几年了。鉴于之前对比特币的”偏见”，认为这玩意就是投机，打心底里不认可这个玩意。如果你也是这么认为的。那么这篇文章值得一读。
因为区块链技术的热度持续上升，我直到最近几个月我也开始关心其背后的技术。粗略了解之后，我的结论是：
- 这玩意确实”不靠谱”，但是也并非”一无是处”。它解决了现有技术无法／不容易解决的问题。即在完全彼此不信任、去中心化的情况下，如何建立可信的、不可更改的”交易”。这里的交易是泛指。
- 其实真正了解了一下区块链技术和比特币之后，我更倾向认为这个技术很不错，虽然有其不足和”不靠谱”的地方，但是什么技术没有个不足呢。重要的是它能解决一个特定的问题。
- 我还是不建议投资比特币。如果随便花点钱买点比特币玩玩还是可以的。
从哪儿说起
区块链技术和比特币技术中涉及的概念和技术相比之下都有点生僻。刚开始接触的时候容易感觉混乱。作为入门来说，按照如下的顺序学习会相对容易一点。
- hash算法和非对称加密
- 区块链和交易（transaction）初步了解
- 工作量证明（Prove Of Work，aka pow）和挖矿
- 比特币，比特币钱包和比特币交易
- 区块链技术和交易的深入了解
按照这个顺序，本文将简单介绍第一，第二和第三步。
本文的目的还是know how。一些具体的细节可能并不精确，但是这不会影响读者理解整个系统是如何工作的，有那些关键点。
hash算法和非对称加密
hash技术应该不算陌生。区块链技术大量的使用了hash算法，比如防篡改，POW，内容摘要。当hash值是被人使用的时候（比如比特币钱包），还会对hash值做易读处理。过程类似于Base64，但是去除了其中的特殊字符。这样在多数环境下，鼠标双击即可选中整个hash字符串。
非对称加密也是一种广泛应用的技术。区块链技术用到的是椭圆曲线非对称加密算法（我数学不行没看懂）。这个非对称加密算法的安全级别比我们通常用的RSA要高，同时加解密计算量也大一点。还有一个特点是，它的私钥可以计算出公钥。所以只要有私钥就全都有了。
区块链和交易简介
记账式交易
一个交易的本质就是把一定数量的比特币从一个比特币钱包（一串由公钥生成的hash值）转到另一个钱包。比特币的交易并没有限制一个交易的参与人数。也就是说，我们平常意义上所说的一个交易，在比特币的交易中可以被压缩为一个交易实体。
举个例子来说，A1到A10要分别付钱给B1到B5。其中A1给B1一块钱，A2给B1两块钱，A3给B2三块钱以此类推。在平时所说的交易中，这就是10个交易。
但是在比特币的交易中，如果这10个交易发生的时间很接近，可以把这10个交易压缩为1个。压缩后的交易大致分为以下几部分
- 付款方相关数据。这其实是付款方之前收到的钱的拿笔（或多笔）交易。也就是说，如果A1想付钱给B1，那肯定是因为A1有钱。A1有钱就是说之前有人给A1付过钱。别人付钱给A1的这个交易，就是A1给B1付钱的输入／证明／凭证。
- 收款方相关数据。收款方的钱包地址以及金额等。
也就是说，在一个实际的比特币交易中，有一组付款者（实际是付款者收到钱的那笔交易）和一组收款者。
看到这里也许会有一个疑问。A1的收款交易是A1再付款给B1的凭证。那么怎么控制不让这个凭证被复用呢？如果A1再拿这个收款的交易付款给另外的人怎么办呢？
这个问题的解决办法是，对于付款者，一个收款交易只能用一次。如果没有用完，那就再转给自己。
还是拿上面的例子来说，A1要付一元钱给B1，那么这时候A1就要找到一个或者多个交易，在这些交易中，A1自己是收款者，而且收款的总额是不小于一元钱的。假设A1拿出了3个收款交易，其收款总额是一块二。既然一个首款交易只能用一次，那么多出来的这两毛钱怎么办呢？再转给自己呗。也就是说，A1即会出现在交易的收款方，也会出现在付款方。多出来的那两毛钱，就会再转给A1。这样，新的交易中，A1收到了两毛钱，这个交易就可以作为A1付款的输入。
经过上面的介绍，大家也就不难理解为什么比特币的交易叫做记账式交易。这不同于我们理解的balance或者account，比特币的交易纯粹是基于记账记录的。
将多笔交易压缩成一个交易，有益于交易数据的传输。毕竟比特币／区块链是一个去中心化的系统。所有的交易都要通过网络传送到挖矿机上。而且所有的矿机都要对交易和区块进行验证。
区块链（blockchain）
区块链可以认为是10分钟内的交易的集合。为什么是10分钟呢？这是比特币软件中控制的。怎么能控制在10分钟呢？下面的POW简介中会提及。
这10分钟的交易打包在一起，加上一些metadata，比如前一个区块（block）的hash值，时间戳，交易总数，所有交易的数据的hash等数据，就距离区块不远了。但是距离能成为一个区块链，还差了最重要的一点点，这就是下面要说的POW和挖矿。
区块链顾名思义就是一个链，每个block都有自己的previous block，当然，除了创世block之外。
挖矿和工作量证明（POW）
挖矿和奖励
接着上面的说，一个区块集结了10分钟的交易和一些metadata用于防篡改等目的，除此之外还有一个随机的nonce。所有比特币的服务器（挖矿机／矿机）的目的，就是生成这么一个区块，从而获得奖励。
先谈谈奖励吧。如果一个挖矿机成功的生成了一个区块，那么他将获得一笔比特币收入。这就是所谓的挖矿。我们前面提到过，比特币的交易是通过记账的方式进行的。而挖矿所获得的收入，也是通过一个交易完成的。每个矿机在生成区块的时候，都会在已有的交易中，增加一笔特殊的交易，这个交易就是以奖励的方式，给挖矿机中配置的那个钱包付一定的比特币（付多少见后文）。换句话说，比特币里任何一笔交易，顺着付款方向上找，最后一定是一个挖矿奖励的交易。这是比特币产生的唯一方式。
在一个去中心化的、分布式、互不信任的系统中，怎么才能确定一个区块到底是谁产生的呢？要知道，如果一个区块产生了，就代表这个区块中有一笔给挖矿者奖励的交易。这时候这个区块就会散播到素有矿机中。挖矿机验证这个区块确实是没有问题之后，就会承认这个区块并存储起来，这就相当于是这笔交易被认可了。关键在下面要说的的工作量证明（POW）。
工作量证明（POW）
挖矿就涉及到POW了，这和前面提到的加入区块的随机数nonce有关。
简单来说，POW就是不断改变nonce的值，并计算区块的hash值的过程，直到计算出的hash值满足一定的条件。因为nonce是区块的一部分，是一个4 bytes的数，而且hash算法的特点就是内容很小的改变也会很大的影响hash结果。所以通过不断的改变区块中nonce的值，就可以得到不同的区块hash值。挖矿成功就是生成的区块hash值的开头有足够的0。
也就是说，挖矿的过程就是不断改变区块中nonce的值，并计算整个区块的hash值。如果计算出来的hash值开头的0的个数满足当前的要求。那就算挖矿成功。这个”当前的要求”就是所谓的难度系数。
POW就是通过这种让机器不断重复一个耗费一定计算能力的计算过程，来证明其工作量的。当然这个过程一定不能有投机取巧的可能。也就说，从数学上能证明：除了不断使用随机的nonce值来影响区块的hash值之外，不存在其它的更快速的方法可以预测nonce的值，并使得区块的hash值以足够的0开头。
所以虽然叫做工作量证明，实际是随机的。挖矿成功的机器并不代表真的就比别的矿机计算的hash值多。但是随机的意思就是公平，肯定是越强的机器越有可能挖矿成功。
难度系数和比特币总数
比特币系统每周会统计挖矿的速度，如果挖矿速度太快（小于10分钟），就会调整难度系数——增加区块hash值开头的0的个数。也就是说，无论整个系统机器有多少，最后都不会加快挖矿的速度。
通过上面的介绍可以直到，比特币的总数和挖矿的速度有关。因为所有的比特币归根结底都是挖矿的奖励产生的。最开始的挖矿奖励为每挖出一个区块，奖励50个比特币（现在来看这特么是巨款啊）。当区块数达到210k之后，奖励减半，这个过程大概是四年。也就是说，挖矿的奖励每过4年减少一般。直到约2140年，所有比特币被挖出，届时大概有2100万个比特币产生。
当所有的比特币都被挖出来了，那谁还会挖矿呢？要直到挖矿机就是比特币的服务器，没有挖矿机就没有服务器了。届时，所有的比特币交易会需要支付一定的手续费，作为对挖矿机的奖励。也就是说，长远来了比特币转账不会一直免费。
比特币的世界也有灾难，如果比特币的拥有者丢失了自己的私钥，那么这个私钥对应的钱包里的钱就谁都不能用了。除非有人能再次算出这个私钥（这基本不可能）。
而且比特币的记账模式也有很多花哨的玩法，当然也有的比特币交易中心玩砸了，结果导致一部分比特币”消失”了。
当然，从根本上讲，这些问题的根源都是因为比特币系统是一个去中心化的、建立在互不信任的环境下的一个交易系统。
畅想
我司作为一个支付公司，如果也搞一个ppcoin，让ppcoin和实际货币有固定的汇率。这样很大比例的的交易就可以不走银行了，不走银行就没有手续费了，没有手续费了，没有手续费了。
同时可以制定相应的ppcoin的生成和奖励规则等，也可以把交易服务器开放出去，让专业的挖矿机给我司做服务器，比什么云计算要可靠实惠的多了。
当然，这不大可能哈哈哈哈哈哈哈哈哈。
