通过比特币的应用解读区块链技术原理

1、比特币概述

区块链中的数据是可检索的，不可篡改。实现主要依赖于大量的设计：数字签名和共识机制。

区块链技术是比特币的基础，而比特币是区块链技术的第一个成熟应用。区块链是指以去中心化、可信赖的方式共同维护可靠数据库的技术解决方案。

比特币的区块链其实就是一个账本，里面有很多票据，票据就是区块，账本就是区块链。

比特币系统中没有单独的货币，只有一个交易单。每个人都有自己的帐户 ID。每笔交易都会以交易单据的形式记录在账单上。货币价值附在交易单上。如果存在，可以通过跟踪所有参与的交易订单来计算余额。

这个账本记录以一种特殊的形式记录了比特币从诞生到现在的所有交易记录。账单的每一页只记录了比特币在全球 10 分钟内的所有交易信息，所以每隔 10 分钟，所有新的交易订单的数据都会被聚集在一起创建一个区块，而每个新创建的区块都会有一个指向前一个区块的指针，越来越多的区块链接在一起形成一个区块链。

区块链非常巧妙地结合了两种基于哈希值的数据结构（函数算法）：第一次结构是区块的哈希链，每个区块都有一个区块头，其中包含指向前一个区块的哈希指针。第二种数据结构是树状的数据结构（默克尔树），将区块内所有交易的哈希值进行排列存储，从而可以通过树中的路径快速搜索到区块中的某个位置所需的交易数据。

账单每一页仅记录10分钟内比特币全球交易信息。每 10 分钟生成一个新账单，因此账单会随着时间的推移不断增加。每个人的每一笔交易都会记录在账单的某一页。这个记录过程是由比特币系统通过网络自动完成的。目前，比特币世界已经运行了 10 多年，大约有 53 万页票据。账单放在世界上唯一的总账上，网络中的每个用户都有一个。账单就是区块，账本就是区块链。

2、如何交易

比特币交易是通过签署一个交易订单来完成的，例如：b从a那里得到10个比特币，想用它来购买c的产品，b需要写一个交易订单，广播到全网。具体交易流程如下：

a从某处获得10个比特币并记入Tx0.a转入b，记入Tx1.b转入c，记入Tx2.每笔交易订单为双向记账，类似于会计中的复式记账法。

来源，记录本次转账的资金来源。有两个主体：最后一个交易订单的ID（最后一个交易订单的全文Hash值），以及最后一个发送者的数字签名。

在哪里记录本次转账的资金去向，主要包括转账金额、收款人的公钥、发送者的数字签名三个主体（加密的资金来源交易单+收款人公钥值生成的Hash） .

每个节点收到Tx2后，进行如下验证：

1.通过ID查找Tx1交易顺序

2.获取 b 公钥

3.使用b公钥解密Tx2数字签名

4.比较哈希来验证

验证两个结论：1.b确实从a那里得到了10个比特币（在Tx1上有a的签名）

2.b确实有10个比特币，b想要给c10个比特币（b在Tx2上的数字签名）

有效验证交易真实性，杜绝交易欺诈。

3、如何记账

每笔交易都以交易订单的形式广播到整个比特币网络，网络上的每个节点都在接收所有的交易列表，将它们放入本地临时票据（区块）中，因此用户参与维护账单。

问题在于谁的法案将占上风。每个节点的网络时间不同，网络传输条件不同，可能会收到不同的交易指令。如何辨别是非是会计权利分配的问题。目前有三种记账权分配机制：POW（Proof of Work，工作证明）、POS（Proof of Stake，Proof of Stake）、DPOS（Delegate Proof of Stake，Proof of Share Authorization）等。比特币使用POW，越来越多的其他数字货币采用POS和DPOS，或者说是一种混合机制。

比特币采用的是POW工作量证明机制，其实就是算力的比拼。

这种机制的隐含逻辑是，努力工作的会计师应该诚实可信。这位会计师在比特币中被称为矿工。为了通过工作量证明获得记账权，需要进行以下工作：

1.收听全网广播比特币交易原理分析，通过对比本地账本筛选拒绝一些不合理的交易订单，在本地账单中记录合理的新交易订单； 2.计算一个随机数X，将X与本地账本连接起来计算一个Hash值；是不是），而且这样的随机数很难计算，需要前面的计算（挖矿过程）；

4.一旦计算出符合要求的随机数，立即广播，全网其他节点使用自己的本地票据+这个符合要求的随机数计算并验证哈希值。验证通过后，以节点账单为准。记账节点将获得比特币奖励； 5.对账完成，将举行新一轮随机数计算竞赛（挖矿竞赛），继续争夺记账权。

另外：POS权益证明是权益的竞争，按照币数和时间支付利息；而DPOS是一种共享授权证明机制，实现电子民主，选择可信节点，成为受托人，保证通信。安全。

4、如何形成链

传统票据的页码为连续数字，而区块链票据的页码为超长随机数，前十位为0密码（哈希值，哈希算法生成）

在区块链账单中，需要指定上一页的页码，以有序排列区块。每个区块都使用密码箱签名“连接”到下一个区块。区块头中的“本区块哈希值”相当于票据的“本页页码”，“父区块哈希值”相当于“上一页页码”。 “页码”的具体值是以上一页“文本”的全文为自变量，通过哈希函数生成的随机字符串。

为了争夺记账权，网络中的计算机节点必须随机生成一个前十位为0的页码比特币交易原理分析，而随机数的前十位为0是极其罕见的事件。区块链网络大约需要十分钟才能找到这样一个满足某个计算机节点要求的“密码”。

一旦找到，计算机节点已经获得记账权，它生成的新账单（块）将更新到网络中的所有计算机节点。票据（块）通过上一页的页码（父块哈希值）找到父块，并自动链接成为总账（块）。链）。

最长的链被全网识别。如果有人需要篡改数据，链就会分支。为了让别人认出这条链子是假链子，他必须用个人理论来维护这条链子，知道长度大于真链子。由于工作量证明机制，单个节点的算力必须超过全网算力的 51%，才有可能超过真实链长。随着系统的发展和节点的广泛分布，这几乎是不可能的。