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解读中本聪的比特币白皮书

2019-09-09来源:作者:有一亿栏目:比特币指南

简介本文试着用浅显易懂的表达,来解读中本聪在 2008 年发表的比特币白皮书。比特币白皮书到现在已经被引用了 2700 多次,是个巨作等级的论文,值得一读。(行文按照易懂的方式切入,不是

本文试着用浅显易懂的表达,来解读中本聪在 2008 年发表的比特币白皮书。比特币白皮书到现在已经被引用了 2700 多次,是个巨作等级的论文,值得一读。

(行文按照易懂的方式切入,不是按照白皮书的章节顺序。)

比特币白皮书

拿掉手续费 — 没有中间人

交易手续费的来源,是因为金融机构(后称银行)作为在线交易的中间人,在每笔交易都承担着交易双方的信任风险。当交易纠纷产生时,银行需要负责调解、赔偿;所以,银行往往会要求双方,在交易之前提供与交易本身完全无关的个人资讯,来建立信任基础。

而比特币的创新之处,就是将银行这个中间人去除,不需要由银行负责信任风险;改由网络上所有的计算机来帮忙验证,让双方直接进行点对点交易,而不再通过银行。

由于没有银行扮演中间人,自然就可以大幅降低交易手续费,也就可以让更多日常的小额交易有更多元的应用。

防伪机制 — 数字签名、时间戳

所谓「数字货币」,是相对于实体发行的货币而言。在实体货币的世界,因为交易都是银货记录,所以没有上述的信任问题;而且,政府也会通过在实体货币上加上防伪雷射印刷,或是使用特殊材质、油墨来避免货币被伪造。

但数字货币就不一样了。因为数字媒介的特色,就是非常容易复制,所以每次在线交易就得运用密码学的运算,来产生出一串经过加密的乱码,来确保每次交易的安全性。万一乱码被破解,这笔交易就可以被更改、甚至把 100 元当 200 元花,造成同一笔钱被重复花用(double-spending)的问题。

中本聪在比特币的设计上,是以个人数字签名(digital signature)搭配交易时间戳记(timestamp server),来证明该次交易的唯一性,同时也解决重复花用的潜在问题。

挖矿 — 奖励制度

现在比特币区块链每过 10 分钟,就会产生 12.5 枚比特币,也就是矿。

我们常常听到的比特币挖矿这个词,意思就是使用自己的计算机,执行一个运算程序。使用者付出计算机的运算能力、电力及时间,相对应的就有机会获得比特币作为奖励。

比特币挖矿的运作机制,就像是以前在矿坑内挖矿的矿工。他们付出劳力及时间,但有机会获得黄金作为回报。因此,当比特币的价格越高时,就会有越多人愿意贡献自己的计算机运算能力,加入比特币区块链。

简单来说,挖矿就是一套奖励制度,让原本与比特币区块链毫无相干的人,愿意因为赚钱而投入资源。你可能会好奇,这个运算程序究竟是在算什么,为什么需要吸引这么多人投入大量的运算资源和电力呢?

防止恶意攻击 — 工作量证明

这些加入挖矿行列的计算机,事实上是在执行工作量证明(proof-of-work)的运算。工作量证明是比特币区块链用来决定谁挖到矿、谁是做白工的机制,挖到矿的人必须负责记帐。

工作量证明的运作机制很简单,就是计算机运算能力强的人,有比较高的机率挖到矿。你可以把它想像成射箭比赛,拥有一把好的弓,会有比较高的机率命中红心。第一个命中红心的人,就能够获得 12.5 枚比特币作为奖励。

于是,每个人当然就会开始抢购最顶级的弓,为的就是能第一个命中红心。对应到比特币挖矿,就是每个人会去购买运算能力更强的计算机,为的就是第一个挖到矿。因此,在比特币区块链上拥有记帐权力的人,很可能是运算能力强大的矿工。但最终是否命中红心,还是得看运气。

工作量证明就是通过比运算能力的强弱搭配机率,建立起一道安全壁垒。如果骇客想要对交易纪录动手脚,就必须先有强大的运算能力,搭配很好的运气才行。

你可能会问,拥有强大运算能力的人也可能是坏人啊?这就不是工作量证明的范畴,而是比特币区块链奖励机制的设计。它的设计是让拥有强大运算力的矿工,做好事的回报会比做坏事更高。如此一来,就能确保区块链的安全。

匿名交易

在传统的在线交易中,银行掌握了交易者、时间、以及金额等重要资讯,并且决定了第三方取得交易细节的权限。

而比特币交易因为缺乏实名认证,因此大众无法得知交易双方是谁。这就像是一个人可以拥有多个 Email 帐号,大家只能知道哪些帐号在进行交易包含时间和金额,但是很难帐号背后的操作者是谁。

不过,说比特币交易是犯罪者的天堂,是有点夸大了;因为过去罪犯通过现金交易,是连交易纪录都没有。但是,在比特币区块链上至少还有交易时间、金额可以追溯,政府可以通过其他方式,追踪到发送交易者的 IP 位址,交叉比对后还是有机会找出幕后的操作者。

只是,现在这些交易者的信息不再掌握在银行手上了。

理解区块链的第一步

至此为止,已经把中本聪的〈Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System〉解读完。目前比特币是区块链应用之中最知名的,读完比特币白皮书,对了解区块链在不同领域上的应用,会很有帮助。

白皮书中还有几个方面,因为属于技术细节,所以在此跳过;例如如何回收占用的内存空间、以及证明为何比特币系统被攻破机率很低的计算过程等等。如果看完这篇文章之后,您对比特币白皮书和技术面有兴趣,请移步:比特币白皮书中文版

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