比特币和区块链数字货币（比特）是什么？

比特币价格的涨跌，引发了引人注目的疯狂走势，区块链也被推到了风口浪尖。 不断有新玩家进入市场，你渴望尝试一下——但是等等，比特币是什么？

“买10台挖掘机挖比特币”、“高价收集实物比特币”只是笑话。 那些将区块链视为噱头的传销组织呢？ 人们只能感叹犯罪分子的猖獗——但是等等，什么是区块链？

一些打着比特币名义的骗局

无论你是吃瓜还是瓜子，你如何理解区块链和区块链数字货币（比特币）？ 本文将分两部分来拆解这些问题：第一部分，区块链和比特币到底是什么； 第二部分，比特币有哪些可以打破的“阿喀琉斯之踵”。

本文适合刚接触比特币和区块链的读者。 您不需要具备任何数学或计算机知识。

核心功能

下面的游戏指的是比特币和区块链网络，玩家是游戏的参与者。

比特币

比特币网络由许多计算机连接。 每个玩家在他或她的计算机上安装比特币客户端并连接到网络。 这个网络中有数千台计算机，但比特币的输出是由程序自动控制的。 比特币网络自动协调连接到网络的每台计算机，以控制每小时创建的比特币数量。 它使用您的计算机来解决困难且耗时的数学问题。 这样，货币就被创造出来了。 只有解决问题的计算机才能获得比特币赏金，所以更多的算力意味着获得更多比特币的机会更大。

那么问题来了：如何确定谁是比特币的合法所有者？ 如果别人冒充我去付款，安全怎么保证？

别担心，下面我们将介绍保护比特币安全的电子签名和区块链。

电子签名

比特币没有实物货币，所以不要相信出售实物收藏币的骗局！

游戏中的每个玩家都可以拥有多个“钱包”，当然钱包里也有钱。 但钱包是匿名的，并使用电子签名来识别和保护玩家。 电子签名的作用是证明钱包是你的，你有权从钱包里花钱。

电子签名分为两部分，一是公钥，二是私钥。 在其他玩家眼里，公钥就是你的钱包，私钥就是你花钱时用来证明自己身份的东西。 你应该保护它免受他人侵害！ 每笔交易，游戏都会使用公钥和私钥一起计算，证明钱包是你的，防止恶意玩家冒充你付款或冒充你收钱。

区块链

如果电子货币只是一个任何玩家都可以随意修改的虚拟数字，这肯定行不通。 区块链是一种武器，可以防止金钱凭空创造，也可以防止金钱被恶意重复使用。

游戏将所有交易串在一起形成一个集中式账本。 这个账本包含了从第一笔交易开始的所有账户，是一条交易链，这样游戏就可以知道每个钱包的余额。

但这个账本存在哪里呢？ 由于游戏没有中央管理者并且是去中心化的，因此原则上每个玩家都有一份账本副本。 当有新的交易发生时，该交易会被广播给其他玩家，同时会检查账本，新的交易会被包含在账本副本中。 如果你试图通过伪造账本来赚钱，那么你的账本将与其他玩家的不同，交易过程中只要你检查一下，伪造的账本就会被揭露。 因此，理论上，每一笔交易都必须得到所有玩家的确认，每个玩家都有责任保证系统的安全。

但实际上这很难做到，确认操作只能由部分玩家完成。 这为恶意玩家篡改和伪造自己的账本副本创造了机会，从而造成混乱。 因此，必须设计一种机制来增加伪造账本的难度，同时也使伪造账本易于识别。

哈希算法

这种防止伪造的方法就是哈希算法。

哈希算法可以将任何原始数据，无论是图片还是文本，映射到特定的数字。 这个数字称为哈希值。 如果数据被篡改，计算出的哈希值就会发生变化，从而解决识别伪造和防止伪造的问题。 （下载BT时使用的MD5码是一个哈希值，用于验证下载的视频没有被篡改，或者被植入病毒。）

比特币矿场

哈希算法也有一个随之而来的缺点。 要生成一个不易伪造的哈希值，需要大量的计算机资源，没有人会自愿去做。 游戏使用奖励货币来鼓励一些玩家计算哈希值，他们被称为矿工。 时间上接近的几笔交易将被组合起来形成区块链的一个区块来计算哈希值，以确保账本难以被篡改。

当然，只要恶意矿工的算力超过一半矿工，他仍然可以伪造账本，然后重新计算所有账户的哈希值，让其他矿工复制他的账本。 但随着矿工数量的增加，这种情况发生的可能性越来越小。

比特币的“阿喀琉斯之踵”是什么？

破解比特币的想法是试图找到核心功能的弱点。 例如：

攻击电子签名算法：盗取别人钱包里的钱；

攻击区块链：增加其他矿工的成本，减少矿工数量，这样可以获得更多奖励，或者尝试控制绝大多数矿工恶意修改账本。

这些攻击可能通过什么方式进行？

量子计算

量子计算机比传统计算机更快。 2016年，谷歌和NASA建造了一台比普通计算机快1亿倍的量子计算机。 当然，这项技术到目前为止还处于实验阶段。

电子签名技术中使用的公钥加密算法相对容易被量子计算机破解。 恶意玩家可以尝试伪造钱包并窃取他人的钱。 比特币技术的维护者已经考虑过这个问题。 尽管目前大多数电子签名算法可能会失败，但仍然有一种名为 Lamport 的签名算法可以抵抗量子攻击。

量子计算机的计算能力是惊人的，但是哈希算法仍然很难破解，所以依靠量子计算机来伪造账本仍然是不可能的。 而且因为钱包也是用哈希算法加密的，所以恶意玩家想要窃取别人的钱其实并不容易。 据估计，一台能够破解哈希算法的量子计算机需要1500多个量子比特，而目前的技术只能达到100多个量子比特。

虽然量子计算机听起来像是一个可怕的对手，但只有IBM和谷歌这样的大公司才有足够的财力和人力来开发和使用它们。 恶意玩家使用量子计算机的可能性非常低。

当然，比特币只是最著名的区块链电子货币。 后来出现的很多电子货币都将反量子计算融入到了设计中，比如2015年成立的IOTA。量子计算机破解电子货币的概率并不高。

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赶走竞争对手

恶意矿工还可能试图垄断所有奖励，试图控制游戏并重写账本，凭空为自己创造金钱。 为此，他可能需要赶走其他矿工。 怎么做？

他可以尝试让其他矿工买不起采矿硬件。 他可以尝试提高电费来增加其他矿工的开支。 他可以增加网络成本，让自己的网络比别人快很多，或者恶意减慢别人的网络速度，或者让别人的网络无法传输比特币交易数据。 美国近期废除“网络中立”也会引发类似问题。

总的来说，这只会增加其他人的成本。 这样，拥有更多计算资源、更大网络带宽、能负担得起电费的玩家就可以继续挖矿，更有机会掌控整个游戏。 但这样的操作需要足够的财力，并不容易实现。

摧毁信心

除了技术措施之外，还有对使用比特币进行实际消费的消费者信心的打击，主要是对比特币信用的打击。

虽然游戏的匿名性有助于防止个人隐私泄露，但也很容易助长黑市交易。 不合理技术的使用也会为庞氏骗局提供便利。 然而，当区块链技术应用于智能电网、物流系统等工业基础设施时，能够为用户带来收益，这需要大公司的投资和支持。 换句话说，好的工具应该用在好的地方。

与此同时，采矿成本的增加已成为气候变化问题。 预计2017年消耗的电力已占全球发电量的0.19%。 2019年，其用电量预计将超过美国全年用电量。 一笔比特币交易消耗的电力足以为八个普通美国家庭提供一天的电力。 不过，目前来看，未来的预期是，比特币挖矿的收益会慢慢变为零，参与挖矿的用户会减少，硬件设计得更加省电，这两者都会减少能源消耗。

普通货币以信任为基础，只有币价稳定才能用于交易。 比特币也是如此。 只有币值稳定、技术没有漏洞，才能获得大家的信任，并用它来购买商品和服务。 目前，这一目标尚未完全实现，但一些设计者已经在采取行动，设计价格稳定性漏洞较少的新加密货币，以取代可能已经过时的比特币。

也许加密货币无论如何都会有其弱点，就像当前货币有其弱点一样。 但设计师和开发人员仍在努力修复它，希望未来会变得更好。

人工智能

据说，第一次有记录的用比特币购买商品发生在 2010 年 5 月 17 日：程序员 Laszlo Hanyecz 用 10,000 比特币购买了两个达美乐披萨。

现在回想起来，这真是天价啊……