区块链的形成详解，以及比特币优缺点

互联网已经普及，但是我们关于货币、金融、生产的认知还停留在资本论的时代，说起比特币，还是先介绍一下中本聪，他是Bitcoin的创始人，07年致力于比特币的研究，而中本聪也可能并不是他的真名，也可能并不存在中本聪这个人，而是一个团队。当然这些都不重要，更重要的是他的理论部分。

中本聪提出：“我相信存在一种不依赖信用的货币，我无法阻止自己去思考它。”

2008年11月1日，一封不起眼的帖子出现在论坛的“密码学邮件组”里，帖子言论大胆：“我正在开发一种新的电子货币系统，采用完全点对点的形式，而且无需授信第三方的介入。”帖子署名是中本聪（Satoshi Nakamoto）。09年1月3日，中本聪把自己的思考落地，他在赫尔辛基的一个服务器上创建、编译、打包了第一份开源代码；18时15分，创建了比特币世界的第一个区块（block），这一天被称为“创世日”，而这个区块也被称为“创世块”。

互联网上的贸易，几乎都需要借助金融机构作为可资信赖的第三方来处理电子支付信息。虽然这类系统在绝大多数情况下都运作良好，但是这类系统仍然内生性地受制于“基于信用的模式”(trust based model)的弱点。比如你远距离买东西，需给某个不熟悉的人转一笔钱，那么你一定通过了第三方，可能是银行转账，可能是支付宝微信，也可能是双方签署了合同。很少有人直接就把钱给对方了，因为你并不信任他。通过第三方，是因为我们信任银行，信任阿里巴巴和腾讯，信任合同的效力，归根结底可能是信任国家，信任现行的交易体系我们转账也是这样，我们把钱打给一个金融机构，这个机构把这笔钱打给我们需要交易的人，金融机构就是这个第三方。但是信任是有很大成本的，比方说这个机构可能会倒闭，比方说你要通过这个第三方交易会产生手续费，比方跨国交易（时效性，汇率，第三方费用）又比方说那个跟你合作的A骗了你，拿了你的钱就跑了，你只能自认倒霉，第三方可能会帮你处理，但是需要更多的费用，也可能根本就不管这些。

这些都是“基于信用的模式”交易的弊端。

中本聪提出的方法，则是把基于信用的模式改为基于密码学。

比特币是怎样运行的呢？

你可以把比特币理解成一个软件，它在计算机上运行。它的核心功能就是维护一个账本，这个账本与我们现实中账本的不同之处在于，所有的账本都是一样的！

所有的交易都是记在一个账本上，这样就不会有人提出异议了。但是，谁来负责记账呢？——这是一个关键问题。

中本聪用一个天才的方法把这个问题解决了，这个方法就是——挖矿。

挖矿的矿机其实是一台能进行高速计算的电脑，每台装有比特币软件的电脑都可以通过竞争的方法来记账，记账的过程就是把一批交易进行打包，形成一个区块，就像我们前面看到的那样，这些区块一个个首尾相接，就形成了区块链。

对每个区块的第一笔交易进行特殊化处理，该交易产生一枚由该区块创造者拥有的新的电子货币。

比特币第一个区块创世区块，这就是比特币最直观的感受。

是不是一脸懵逼。我简单来解释一下创世区块（BLOCK#0）里的内容：

每个区块都分为3个部分：

summary（基本情况）

Hashes（哈希值）

Transctions （交易详情）

第1部分：summary（基本情况）

Number Of Transcations 是交易数量，因为是第一个交易，所以它的值是1

Output Total 输出数量，是一笔奖励50BTC

Estimated Transaction Volume 是输入值，因为是第一笔交易，来自系统奖励，所以输入是0。

Transction Fees 是交易的手续费，刚开始的交易都是不需要手续费的。

Height 区块在主链（Main Chain）中的高度（每增加一个区块加1），因为是创世区块，所以为0。

Timestamp 这个区块创建的时间，是2009年1月3日18时15分5秒。

Received Time 是收到的时间，时间也是2009年1月3日18时15分5秒

Relayed By 中继，未知。

Difficluty 难度，代表挖矿的难度值，后面会讲到，数值为1。

Bits 位数

Size 表示区块的大小，是0.285kB

Weight 区块重量，主要是隔离见证和矿工使用的。

Version 表示交易数据结构的版本号

Nouce 是矿工在区块头上添加的哈希值数据，后面会讲到

Block Reward 是这个区块奖励的数量，第一笔是50BTC

第2部分 Hashes（哈希值）

Hash 是这个区块的哈希值（哈希是一种算法，把数据变成一串数字代码），是这个区块的唯一编号

Previous Block 是这个区块前面一个区块的哈希散列值，因为前面没有，所有全是0

Next Block 是这个区块下一个区块的哈希值

Merckle Root 是默克尔根，这是一种merkle树的计算方法，通过Merckle Tree，将区块头与区块体（大量交易）连接

第3部分 Transctions （交易详情）

是这个区块所记录的全部的交易情况，每一笔交易都包含交易的时间、输入地址、输出地址、交易的数量等信息。因为这一笔交易没有输入，所以Input为0，而交易的数量是系统奖励的50个BTC。

比特币优点是实现了简化支付确认

在全网络节点非全部运行的状态下，我们依然可以确定支付。用户只需要保留最长的工作量证明链条上的区块头数据副本并获得将此交易与打上时间戳的区块联系起来的merkle树分支，就可以通过包含这个交易信息的区块后又有了新的区块累加在后面的事实，推断出网络接受了这笔交易。只要诚实节点控制着网络，这种支付确认的方式就是可靠的。

比特币电子现金系统也会遭遇攻击链的袭击。但是节点不会接受无效交易，诚实的节点不会接受含有无效交易的区块。

中本聪的是想是建立一个完全点对点的电子现金系统，通过这个系统，在线付款能够由一方直接发送给另外一方，中间不需要通过任何的“金融机构”。但是很可惜中本聪规定比特币总量为2100万枚，每个比特币的产生伴随着每一页账单，也就是每一个区块问世。刚开始每个区块的奖励是50个比特币，大概4年减半一次，一直到2140年全部奖励完。

比特币是在08年发行的，当时矿工们挖出一页账单就有50个比特币的奖励，到2012年减半了一次，2016年再次减半，现在挖出一页账单的比特币奖励是12.5个。比特币的经济模式很简单。现在只有2100万比特币。此编号在代码中设置。世界各地的7.5亿人中只有21亿人流通，没有足够的比特币可供使用。比特币的分配率下降意味着，即使货币意识增强，实际开采的数量也会减少。

倒置意味着不均匀，比特币的倒置分布模式（开始时收入增加的人越少，今天人们收入越少）是其分布不均的主要原因之一，87％的比特币现在由1％的网络拥有，其中许多硬币在早期几乎是免费开采的，比特币网络中的权力集中化使普通人非常困难和昂贵。由于一些早期采用者掌握了如此多的比特币，新矿工正在为更少的比特币“燃烧”更多的能量。这也是BTC的缺点。比特币的相对稀缺性阻碍了比特币作为媒体交易所的目标。比特币的稀缺性导致其被视为“数字黄金”或数字存储价值的形式。这种结果刚好有悖于中本聪建立比特币的初衷！

随着世界变得越来越数字化，加密货币是货币发展的下一个自然步骤，Pi核心团队开始寻找一种方法，允许日常人员挖掘（或获得加密货币奖励以验证分布式交易记录上的交易）。维护分布式交易记录所带来的主要挑战之一是确保对此开放记录的更新不是欺诈性的。虽然比特币更新其记录的过程已被证实（燃烧能量/金钱以证明可靠性），但它对用户是并不友好。对于Pi，我们引入了使用一致性算法的额外设计要求，恒星共识协议成为实现用户友好的移动优先挖掘的主要候选者。Stellar Consensus Protocol（SCP）由斯坦福大学计算机科学教授DavidMazières设计，他也是Stellar Development Foundation的首席科学家。SCP使用一种称为联邦拜占庭协议的新机制来确保对分布式分类账的更新是准确和值得信赖的。SCP也通过自2015年开始运营的Stellar区块链在实践中部署。共识算法，并基于恒星共识协议（SCP）和称为联邦拜占庭协议（FBA）的算法。这样的算法没有能量浪费，但是它们需要交换许多网络消息，以便节点对下一个块应该是什么达成“共识”。每个节点可以基于加密签名和交易历史独立地确定交易是否有效，例如进行转换和双重支出的权限。但是，对于一个计算机网络来商定在一个区块中记录哪些交易以及这些交易和区块的顺序，他们需要相互发信息并进行多轮投票才能达成共识。直观地说，建议我们都投票给A块作为下一个“; “我投票支持A区成为下一个区块”; “我确认我信任的大多数节点也投票给了块A”，共识算法使得该节点能够得出结论：“A是下一个块; 并且除了A之外可能没有任何区块作为下一个区块“; 即使上述投票步骤看起来很多，互联网也足够快，而且这些消息都是轻量级的，因此这种共识算法比比特币的工作证明更轻量级。这种算法的一个主要代表称为拜占庭容错（BFT）。今天的几个*区块链基于BFT的变体，例如NEO和Ripple。Pi试图在为Pi创造稀缺感之间取得平衡，同时仍然确保大量不会累积到极少数人手中。我们希望确保我们的用户在为网络做出贡献时获得更多的Pi。Pi的目标是建立一个足够复杂的经济模型，以实现和平衡这些优先级，同时保持足够直观，供人们使用。详见PI白皮书，及pi币注册教程