区块链和比特币如何工作

今天我们将研究并首先了解第一个区块链应用程序的工作原理。这是对的 – 我们将讨论一种称为比特币的加密货币。

首先要做的事情。请不要混淆区块链和比特币。区块链是比特币建立在其上的技术。如果我要比较它们，我会说区块链就像互联网一样，比特币就像是myspace。比特币只是建立在区块链之上的第一个应用程序，事实上它在这个时间点已经过时了。

然而，比特币仍然是我们日常生活中如何利用区块链的最好例子之一，所以我会继续并让你分析它是如何运作的。

共享公共LEDGER

简而言之，比特币是一个包含名称和余额的数字文件/分类帐（图形K线走势图）。就像你在侧面的K线走势图中看到的那样，Andrew有3个比特币，Tim有11个，而Kimmy有69个。让我们说Tim想要发送Andrew 2比特币。此交互非常简单，只需更改这两个用户的余额即可。安德鲁的余额将达到5比特币，而蒂姆将降至9比特币。这与现实世界银行如何处理这样的交易非常相似，如果蒂姆和安德鲁都是它的客户。

与比特币系统的主要区别在于没有银行，世界上的每个人都有同一个分类账的副本。当一个比特币用户想要向另一个发送一些钱时，他们只是向每个人广播他们的愿望。所以在我们的案例中，蒂姆会发一笔交易说：“嘿大家，请更新你的分类帐 – 我要向安德鲁发送2比特币”。

安全 – 数字钥匙系统

因此，下一个合乎逻辑的问题是：什么阻止了不法行为者假装从不属于他们的帐户发送交易？为了让我们得到答案，让我们稍作退一步。

在编程和密码学中，存在数字密钥的概念。这些键看起来像随机的符号和数字集。当这些密钥由计算机，电话或任何其他设备生成时 – 它们是成对创建的。这些新的新密钥在数学上彼此相关，并且每个密钥都具有独特的质量。一键可以签署任何类型的数据 – 如消息，电子邮件或几乎任何数字。而另一个密钥有能力验证，它实际上是由它的兄弟签署的。键的角色不可互换。意思是验证密钥，只能确认签名实际上来自它的兄弟; 和签名密钥，只能签署数据，但无法验证任何内容。

有了这个系统，我们就可以安全地与任何人共享验证密钥。通过使用该密钥，每个人都可以随时检查消息确实来自我们而不是其他人。同时他们不能使用该密钥签署任何东西，只能检查。由于我们对该密钥的透明程度 – 它的正式名称是公钥。

另一方面，签名密钥必须始终保密。因为如果它落入坏人之手 – 那个人将能够签署任何消息并假装它来自我们。因为不能放弃该密钥 – 我们将其称为私钥或密钥。

现在我们知道数字键是如何工作的，我将揭示一个小秘密。我们之前讨论过的比特币分类账中没有人名。它有他们的公钥

因此，如果任何用户想要发送交易（例如蒂姆想要向安德鲁发送2比特币），他只需要创建一条消息：“将2比特币发送给安德鲁的公钥”。然后用他自己的私钥签署该交易，并将其发送给网络上的每个人。一旦每个人都收到交易，他们试图维护公共分类账的最新状态，他们就可以轻松验证交易确实来自蒂姆并将其添加到分类账。

双重问题和解决方案

现在你可能会认为我们有一个近乎完美的系统……但遗憾的是情况并非如此，或者至少还没有。比特币最难解决的问题之一就是所谓的双重花费攻击。

什么是双重花费攻击？好吧，让我们想象蒂姆只有1比特币，但他同时广播2笔交易试图将1比特币送给安德鲁和1比特币送给金米。真实的世界相当于蒂姆给2个人2美元10美元的支票，当他的账户里只有10美元。因此，它在现实世界中的解决方式是 – 第一个兑现支票的人将获得金钱而第二个人不会（因为蒂姆的银行账户现在是空的）。

在比特币网络上，它略有不同。由于Tim广播的这两笔交易都经过验证和合法，因此可能看起来假设公共分类账由每个人即时更新 – 这两笔交易都将被包括在内。导致蒂姆欺骗系统并花费他没有的额外比特币。

但事实并非如此你看，在现实世界中 – 当某人广播他们的交易时，他们需要不同的时间才能到达世界的每一个角落。因此蒂姆的第一笔交易可以在2秒内到达欧洲，但他的第二笔交易可能会在1中到达澳大利亚。您可能想知道哪一项将包含在公共分类账中？

答案是：随机交易将获胜，没有人知道它将被添加到公共分类账中

书面许可 – 共识

您可以看到，当交易在全球范围内广播时，它们会被高级用户汇集在一起​​，他们正在尽最大努力使公共分类帐保持最新状态并使其机器运行24/7。这些高级用户将在不同的时间收到Tim的交易倍。由一个特定的，随机选择的高级用户从Tim收到的第一笔交易将被添加到下一批经过验证的交易中并写入链中。

哇等一下，你可能会说 – 你是什么意思是一个随机选择的高级用户？那么一个人可以更新公共分类账，每个人都会听取他们并接受它作为真相？他或她如何被选中？

好吧，你看 – 比特币网络内置了一个协议。每隔10分钟左右 – 网络将随机决定哪些高级用户将所有新的有效交易添加到下一次更新。这个协议（也称为共识）根本不能被计算上欺骗或黑客攻击，实际上非常精彩。

以下是这种共识的工作原理。一旦其中一个超级用户决定他们已准备好使用他们上涨的所有新交易更新分类帐，他们将执行以下操作：

• 检查所有矿池化事务是否有效
• 获取前一个分类帐更新的引用/链接（更新也称为块）
• 解决一个复杂的数学问题，这个问题对于他们和这个特定的更新（或块）是唯一的

这个数学问题实际上是如此复杂，它需要极其强大的计算机才能以最大容量工作，并且仍然无法保证它们将成为世界上第一个解决它的人。一旦高级用户准备好所有提到的东西并解决了数学问题 – 他们现在准备将此块/更新广播给所有其他高级用户。

其他高级用户将仔细检查，所有包含的事务是否有效以及数学问题是否正确解决。如果一切都结账，他们将使用此交易块更新其公共分类帐。现在每个人的公共分类帐都已更新

这里是区块链名称的来源 – 所有更新信息都存储在块中并引用前一个，形成一个链。一个块链

矿工

现在你可能想知道 – 谁在地狱里会做所有这些艰苦的工作积木/解决数学问题/保持公共分类账最新，他们为什么要这样做？这又是比特币的巧妙组成部分。高级用户可以更新区块链，获得奖励。对于他们添加的每个块，他们会收到一些比特币作为网络本身的礼物。这就是新比特币的生成方式，这有助于保持区​​块链最新的整个概念称为挖矿。

然而，不是每个人都必须是高级用户或矿工。任何人都可以使用轻量级手机应用程序广播交易，或检查某人是否有足够高的余额来支付他们承诺的费用。

结束

请注意，我们刚刚检查的区块链机制可能会以许多其他方式使用。在比特币中，我们将它用于交易记录，但不一定是这样。我们可以分发匿名医疗记录并保持其完整性。我们可以将我们的驾驶执照放在区块链或教育成就如毕业证书上。区块链可以用很多东西，而不仅仅是加密货币。

在这段视频中，我们只谈了区块链和比特币的工作原理。如果您对如何在区块链上构建应用程序感兴趣或只是好奇它的某些部分是如何工作的，请查看我们提供的其他一些视频。

随机比特币事实

• 如果高级用户或矿工花费这么长时间来解决共识数学问题，那么验证它是否正确解决需要很长时间吗？不，数学问题的设计方式使智能手机甚至可以在几分之一秒内验证解决方案。验证根本不需要硬计算。
• 你能拥有一小部分比特币吗？是的，一点没错。事实上，你可以拥有低至目前价值0.00003美分的比特币的一小部分。
• 谁创造了比特币？他们被称为Satohi Nakamoto。这是一个在整个时间内保持匿名的个人或组织。他们自2010年以来一直没有在线活跃。我鼓励您对它们进行更多研究。这是一个非常迷人的故事。

原文：https://medium.com/@artemkuznetsov/this-is-building-on-blockchain-how-does-blockchain-bitcoin-work-d8bd45684858