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从比特币白皮书开始踏上区块链世界的无尽之旅

在前边的九篇文章中,我依次论述了比特币白皮书主要涉及到的内容,它们分别是:

1.比特币的诞生与去中心化网络

2.比特币到底长什么样子

3.神奇的哈希HASH

4.非对称加密

5.数字签名

6.比特币是一条数字签名链

7.区块链:去中心化账本

8.比特币的共识协议:Proof of Work工作量证明机制

9.默克尔树:让网络节点更“轻”

白皮书余下的内容还有“合并和分割交易额”、“隐私”和“计算”,我们来简单地过一下。

合并和分割交易额

因为比特币并没有账户的概念,所以你拥有的比特币实际上是存在于多个交易链尾部的未花费输出。

你的可花费比特币实际上是零散地分布在若干比交易中的。为了便于使用这些零散的比特币,比特币网络允许交易包含多个输入值和输出值。

输入值可以是一个组合,该组合包括了从之前交易而得的一个较大输入值或多个较小输入值。输出则最多有两个,一个是支付,一个是找零。如下图所示:

合并和分割交易额

这样一笔交易依赖于之前的多笔交易,而它们又依赖于更多的交易。如果为了完成一笔交易而回溯之前所有相关交易的历史以避免双花,那么工作量会过于巨大。

为了提高效率,比特币网络节点只会遍历所有交易历史一次,然后创建出一个还没有被用过的交易输出的列表,或者叫清单。而未花费的交易输出,即Unspent Transaction Outputs,简称UTXO。

有了UTXO清单,节点在验证交易时,就只需要扫描清单了,而不是每次都低效率地扫描完整的历史数据。当一笔交易成功上链,节点就将其花费的UTXO从清单中移除,然后再加入该交易产生的新UTXO。

隐私

在传统的银行模型中进行的交易信息是不会向公众开放的。这些敏感的信息存放在银行内部,被严格的法律法规所保护着。因此可信任的银行、健全的法律法规和相关的监管机构一起构成了保障用户隐私的墙,其方式就是隔断公众对他人交易信息的获取。

而在比特币网络中,所有的交易信息是公开的。因此隔断公众对他人交易信息的获取以保护隐私的方式是行不通的。但因为公钥的匿名性,隐私仍然是可以在一定程度上被保护的。即所有人都可以看到他人的交易信息,但你并不知道这些人是谁。

两种不同的隐私模型如下图所示:

隐私模型

中本聪在比特币白皮书中也讲到了隐私的风险,因为有多输入值交易的存在,这就暴露了这些地址很有可能是属于同一个用户的。近些年很多链上分析技术的兴起也证实了这一点的可能性。

为了加强比特币的隐私性,社区也提出了很多新的提案,如混币、侧链、闪电网络等。在之后的文章中,我会逐一详细探讨这些新技术。

计算

在白皮书中,中本聪计算了攻击者追上诚实链的概率,如下图所示:

概率计算

计算的具体过程我就不展开了,感兴趣的朋友可以去看白皮书原文。计算的结果为攻击者追上诚实链的概率随落后的区块数z而呈指数下降,如下图:

计算结果

根据计算结果,一般认为等6个区块确认后的比特币交易就可以被认为是不可篡改了。

无尽之旅

写完这篇文章,我已经聊了比特币白皮书中的主要内容。相信通过白皮书,大家对比特币的基本原理已经有了一个基础认识。

但我们的比特币之旅并不会就此停下。

因为比特币网络是一个拥有极强生命力、蓬勃发展、不断变化的事物。比特币网络在2008年被中本聪首次提出,到现在已经有十几年的历史了。在此期间,社区开发者仍在不断优化它,以期达到它诞生时的愿景:一种在全球自由流通的世界级货币。

各种旨在优化比特币的提案层出不穷,比如希望提高比特币隐私保护的混币等技术,希望提高比特币交易吞吐量的大区块、侧链、闪电网络等技术。

这正是比特币乃至整个区块链世界最有魅力、最吸引我的地方所在 —— 去中心化带来了自由,自由激发了创新。

去中心化,尤其是创始人中本聪的神隐,意味着没有人有权力对比特币说了算,一切都要靠社区共识。你如果不喜欢现在的比特币技术方案,你立马可以分叉出一条新的区块链出来。

(简单解释一下分叉。分叉即在主干网络之外开发一个与其不同的新版本网络。因为代码是开源的,所以这很容易做到。难点在于要有足够多的共识,即足够多的人愿意追随你这条新链。比如历史上真实发生过的,社区中的一部分人支持将比特币区块的大小上限从1MB提升到8MB,但该提案并没有在整个社区层面得到支持,因此他们分叉出一条新链,名为比特现金BCH。有关分叉这部分,我后续会讲。)

去中心化带来的自由激发了无数的创新,这让区块链世界非常性感。在比特币网络之后,很多新的区块链网络协议相继诞生(这一过程直到今天仍在发生)。其中最著名的区块链当属以太坊,而它的愿景是:世界计算机。以太坊提出了智能合约的概念,借此开发者可以将代码部署到以太坊网络上,由分布在全世界的以太坊节点运行。因此以太坊不像比特币一样单纯是一种货币,而是变成了一个平台。

除了不断涌现的新区块链网络协议,其他创新事物也层出不穷。比如加密货币交易所、去中心化应用Dapp、去中心化自治组织DAO、去中心化金融DeFi、首次代币发行ICO以及近几个月大火的非同质化代币NFT、游戏化金融GameFi等等。

可以看出,比特币其实也只是我们整个区块链世界之旅的首发站。在这趟旅途中,会有无数精彩的创新不断涌现,等待我们的发掘,因此可以说这是一场无尽之旅。

现在让我们一起踏上这趟无尽之旅,扬帆,启航!

本文由作者按照 CC BY 4.0 进行授权

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