第二节 数字货币原理

个数据块的哈希以及10分钟内验证过的新交易记录合起来可以得到满足某个条件的最小哈希。这个值越小，对应的比特币网络的难度系数越高。由于哈希的结果相当随机，无法预知结果大小，所以只能采取穷举法比拼算力。如果某个矿工10分钟内没抢到记账权，就只能等待下一轮的竞争。

之所以在求解随机数时要加上一个区块的哈希，是因为这样所有的数据块就被组成了一条可以从前到后不断验证的数据链条。修改中间任何一个数据块的任何交易记录，都会导致从此之后的所有数据块的哈希无法验证成功，而如果企图修改记录后重新找一个合理值计算出符合条件的哈希重新打包，那就意味着之后所有的数据块都需要重新计算哈希，即使都找到了还必须比整个比特币网络计算得更快，才能让网络接受你的结果，这意味着攻击者要拥有超过整个比特币网络其他部分的计算力，换句话说，要使用超过整个网络50%以上的计算力才能保证攻击有效。

这个数据链条就是狭义上的区块链，或者叫作比特币区块链，又称全网总账本，它永久保存在每个用户的计算机上。只有拥有50%以上全网算力才可能篡改这个全网总账本，比特币系统通过“区块链”加“挖矿”的机制实现了货币无法被伪造、交易无法被篡改和双重支付无法得逞的目标。而广义上的区块链则是融合了支撑数字货币所具有的各项技术特点的集成技术架构，我们也将会在第2部分集中讨论。

七、计算难度与确认次数

矿工找到一个有效的哈希值后，就会迅速把生成的数据块转发出去，别的矿工收到并认可这个数据块后，就会以它为基础进行下一轮的计算。如果期间收到具有更小哈希值的块，则首先以数据链长度为优先，其次以哈希值更小为优先，抛弃之前的结果，在新的基础上继续进行下一轮计算。

为了自动协调比特币的发行速度，系统根据之前若干数据块生成的平均速度自动调整挖矿难度。如果之前数据块的生成时间低于10分钟，就把难度提高，如果高于10分钟就自动把难度降低。难度提升很简单，就是降低哈希值的下限，由于哈希算法的特性，这会造成计算量的指数级上升，因而会增加矿工计算的时间。

对于某笔特定的比特币交易（主要指转账，即把比特币由一个地址转到另外一个地址），正常情况下，这笔交易的交易单会被打包到当前的数据块中。当某个矿工计算出了满足当前数据块要求的哈希值并广播出去，这笔交易得到第1次确认。其他矿工过10分钟后把新的数据块挂接在当前数据块之后，区块链延长，每延长一个块就意味着得到的确认加1。当一笔交易获得了6次确认，就可以认为这笔交易已经得到了全网的认同，合法、有效，而且不可撤销。

八、客户端钱包软件

在比特币体系里，用户的账户（地址）由本地客户端自动生成，是类似1Gz9XmfTK4aH89MVXky1QxtyMcG44NqDRv的一串字符。用户告诉别人这一地址后，对方就可以向该地址转账了。

比特币地址其实是一套非对称密钥对中的公钥，这对密钥通过椭圆曲线算法生成，其独特之处在于：使用公钥加密一段信息后，使用公钥解不开，必须使用私钥才可以解开；同样，使用私钥加密一段信息后，使用私钥解不开，必须使用公钥才可以解开。更加独特的是，根据私钥可以很容易地算出公钥，但是根据公钥几乎无法算出私钥。

因此，用户可以把自己的地址（公钥）告诉别人，与其进行加密通信。例如，用户A把自己的公钥告诉B，然后以自己的私钥加密信息，用户B用A的公钥解开这份加密信息，并可确认该信息由A发出（因为只有用A的公钥才可以解开）；用户B用A的公钥加密信息，用户A用自己的私钥解开这份加密信息，并可确认该信息是发给自己的（因为只有用自己的私钥才能解开）。但是用户绝不能把私钥告诉别人，因为私钥唯一确定了地址（公钥）的所有权，而且无法通过公钥计算出来。一旦告诉了别人自己的私钥，就等于把该地址里所存的比特币拱手让给了对方，对方可根据私钥计算出公钥（地址），然后从区块链（全网总账本）中查找该地址关联的比特币信息，并动用这些比特币。

用户账户的地址和私钥都保存在比特币钱包文件里，一般情况下私钥是看不见的，由比特币客户端软件自动进行加密、解密运算。因此，钱包文件必须妥善保管，一旦丢失，钱包里所有地址保存的所有比特币就不安全了，有可能被别人盗走。由于整套比特币体系的去中心化和匿名性特性，比特币一旦被盗，没有任何人有权力或能力找回。

用户账户的地址及对应的私钥均由客户端软件自动生成。由于可使用的地址数目足够多，理论上超过2160个，而全世界的沙粒仅有约263个，每粒沙子都可以分配297个地址，仍然是一个巨大的天文数字。因此，不同用户账户地址重合的可能性基本上不存在。由于账户地址输入错误，导致这一地址恰好是别人账户地址的概率，比飞入你眼中的一粒沙，恰好是去年你在海滩踩到的一粒沙的概率还小得多。

九、比特币转账

因为比特币不存在现金交易的概念，一切交易都依靠账户间的数字转移，所以比特币的支付概念类似于银行转账。假设