#比特币机器是怎么运转的#

比特币是世界上第一个成功的去中心化加密货币和支付系统，由一位名叫中本聪的神秘创造者于 2009 年推出。“加密货币”一词是指一组数字资产，其中的交易使用密码学（一种编码和解码数据的科学实践）进行保护和验证。这些交易通常通过称为区块链的分布式账本技术存储在分布在世界各地的计算机上（见下文）。

比特币可以分成更小的单位，称为“satoshis”（最多 8 位小数）并用于支付，但它也被认为是一种像黄金一样的价值储存手段。这是因为单个比特币的价格自诞生以来已经大幅上涨——从不到一美分到数万美元。当作为市场资产讨论时，比特币由股票代码 BTC 表示。

在讨论加密货币时经常使用“去中心化”一词，它仅表示广泛分布且没有单一、集中的位置或控制权的东西。就比特币和许多其他加密货币而言，管理其创建、供应和安全的技术和基础设施并不依赖于银行和政府等中心化实体来管理它。

相反，比特币的设计方式是用户可以通过点对点网络直接相互交换价值；一种网络类型，其中所有用户拥有同等权力，并且无需中央服务器或中介公司在中间直接相互连接。这允许共享和存储数据，或者在各方之间无缝发送和接收比特币支付。

比特币网络（大写“B”，指网络和技术，小写“b”指实际货币，比特币）是完全公开的，意思是世界上任何拥有互联网连接和设备的人都可以连接到它可以无限制地参与。它也是开源的，这意味着任何人都可以查看或共享构建比特币的源代码。

也许理解比特币最简单的方法就是把它想象成互联网的钱。互联网是纯数字化的，没有一个人拥有或控制它，它是无国界的（意味着任何有电和设备的人都可以连接到它），它 24/7 全天候运行，使用它的人可以轻松地在彼此之间共享数据。现在想象一下，如果有一种“互联网货币”，使用互联网的每个人都可以帮助保护它、发行它并直接用它相互支付，而无需涉及银行。这就是比特币的本质。

法定货币的替代品

中本聪最初将比特币设计为传统货币的替代品，其目标是最终成为全球公认的法定货币，以便人们可以使用它来购买商品和服务。

然而，比特币的支付效用在某种程度上受到其价格波动的阻碍。波动率是一个用来描述资产价格在一段时间内变化多少的词。就比特币而言，它的价格每天都会发生巨大变化——甚至是每分钟——使其成为不太理想的支付选择。例如，您不想为一杯咖啡支付 3.50 美元，而 5 分钟后它价值 4.30 美元。相反，如果比特币的价格在咖啡交付后急剧下跌，对商家来说也不是很好。

在许多方面，比特币的运作方式与传统货币相反：它不受中央银行的控制或发行，它有固定的供应量（这意味着不能随意创造新的比特币）并且它的价格是不可预测的。理解这些差异是理解比特币的关键。

比特币如何运作？

重要的是要了解比特币有三个独立的组成部分，所有这些组成部分结合在一起以创建去中心化支付系统：

比特币网络
比特币网络的原生加密货币，称为比特币 (BTC)
比特币区块链

比特币在点对点网络上运行，用户——通常是想要与网络上的其他人交换比特币的个人或实体——不需要中介机构的帮助来执行和验证交易。用户可以选择将他们的计算机直接连接到该网络并下载其公共分类帐，其中记录了所有历史比特币交易。

该公共账本使用一种称为“区块链”的技术，也称为“分布式账本技术”。区块链技术允许以不可变、透明的方式验证、存储和订购加密货币交易。对于依赖零信任的支付系统来说，不变性和透明度是至关重要的凭证。

每当确认新交易并将其添加到分类帐时，网络都会更新每个用户的分类帐副本以反映最新更改。把它想象成一个打开的 Google 文档，当任何有访问权限的人编辑它的内容时，它会自动更新。

顾名思义，比特币区块链是一串按时间顺序排列的“区块”——包含比特币交易数据的代码块。然而，值得一提的是，验证交易和比特币挖掘是独立的过程。无论交易是否添加到区块链中，挖矿仍然会发生。同样，比特币交易的爆炸式增长并不一定会提高矿工发现新区块的速度。

无论等待确认的交易量有多大，比特币都被编程为允许大约每 10 分钟一次将新块添加到区块链中。

由于区块链的公开性，所有网络参与者都可以实时跟踪和评估比特币交易。这种基础设施减少了称为双重支付的在线支付问题的可能性。当用户尝试两次花费相同的加密货币时，就会发生双花。

拥有 1 个比特币的 Bob 可能会尝试同时将其发送给 Rishi 和 Eliza，并希望系统不会发现它。

传统银行系统避免了双重支出，因为对账是由中央机构执行的。实物现金也不是问题，因为您不能将同一张美元钞票交给两个人。

然而，比特币拥有相同分类账的数千份副本，因此它需要整个用户网络一致同意发生的每笔比特币交易的有效性。各方之间的这种协议就是所谓的“共识”。

正如银行不断更新其用户的余额一样，拥有比特币分类账副本的每个人都有责任确认和更新所有比特币持有者的余额。那么，问题是：即使世界各地存储了无数的公共账本副本，比特币网络如何确保达成共识？这是通过称为“工作量证明”的过程完成的。

什么是工作量证明？

比特币网络中的计算机使用称为工作量证明(PoW) 的过程来验证交易并保护网络。工作量证明是比特币区块链的“共识机制”。

虽然工作量证明是第一个并且通常是在区块链上运行的加密货币的最常见的共识机制类型，但还有其他的——最显着的是权益证明（PoS），它往往消耗较少的整体计算能力（因此能量更少）。

工作量证明将某些网络贡献者提升为“验证者”的角色——通常被称为“矿工”——只有在他们通过将大量计算能力用于发现新区块来证明他们对网络的承诺之后——一个过程这通常需要大约 10 分钟。

矿场

当发现一个新块时，通过挖掘过程找到它的成功矿工可以用价值 1 兆字节的验证交易来填充它。然后将这个新块添加到链中，并更新每个人的分类账副本以反映新数据。作为他们的努力的回报，矿工被允许保留与他们添加的交易相关的任何费用，此外他们还会获得一定数量的新挖出的比特币。创建并交给成功矿工的新比特币被称为“区块奖励”。

所有比特币用户在每次发送交易时都必须支付网络费用（通常基于交易的大小），然后才能将付款排队等待验证。把它想象成买一张邮票来寄信。

添加交易费用的目标是匹配或超过其他网络参与者支付的平均费用，以便及时处理您的交易。矿工在整天运行机器以验证比特币网络时，必须支付自己的电费和维护费用，因此他们优先考虑附加费用最高的交易，以便在填充新区块时尽可能多地赚钱。

你可以查看比特币内存池的平均费用，它可以比作一个等候室，在那里未经确认的交易被保留，直到它们被矿工选择并添加到区块链中。

比特币是如何产生的？

比特币网络会在矿工发现新区块并将新区块添加到区块链时自动向他们释放新铸造的比特币。比特币的总供应量有 2100 万枚硬币的上限，这意味着一旦流通的硬币数量达到 2100 万枚，该协议将停止铸造新硬币。在某种程度上，比特币挖矿兼作交易验证和比特币发行过程（直到所有硬币都被挖掘出来，它才会起到交易验证过程的作用。）

重要的是，增加专用于比特币开采的计算能力并不意味着开采更多的比特币。拥有更多计算能力的矿工只会增加他们获得下一个区块奖励的机会，因此开采的比特币数量随着时间的推移保持相对稳定。

比特币网络使用一种称为“比特币减半”的硬币分配策略，确保分配给矿工的比特币数量随着时间的推移而减少。通过逐渐减少进入流通的新比特币的供应，其想法将有助于支撑资产的价格（基于供求的基本原则。）

比特币减半（有时称为“减半”）每 210,000 个区块或大约四年发生一次。当比特币协议于 2009 年首次推出时，每个成功的矿工都会收到 50 个比特币 (BTC) 作为区块奖励。快进到2021：块的奖励现在6.25 BTC，一个减少12.5 BTC之前的2020年5月的比特币减半。

下一次减半预计将在 2024 年的某个时候发生，并且区块奖励将再次下降至 3.125 BTC。这个过程将一直持续到最终没有更多的硬币可供开采。

今天，有超过 1870 万个 BTC 正在流通，这意味着只剩下 225 万个 BTC 可以进入流通。但是，考虑到减半原理和其他网络因素，例如挖矿难度，估计最后一个比特币将在 2140 年左右的某个时间被开采。

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