2017年，比特币从最初的1000美元飙升到最高的20000美元，全世界都在震动，政府、普通人也在关注。比特币已经是将继续改变世界的事实。

新闻媒体往往只关注它火热的表现，不回答一些基本问题。

比特币的原理是什么？

为什么这个无人系统能成功运行？

比特币交易过程是怎样的？

和区块链有什么关系？

希望对理解比特币有帮助。

1、非对称加密。

要理解比特币，就要理解不对称加密。所谓的不对称加密其实很简单。加密和解密需要两个密钥：公钥和私钥。公钥是公开的，任何人都可以使用。私钥是机密的，只能由所有者使用。别人用你的公钥加密信息，然后发送给你，你用私钥解密，然后取出信息。(伯纳德肖，SOLAN)相反，你可以用私钥加密信息，也可以由别人用你的公钥解密，证明这个信息实际上是你发送的，没有被篡改。这称为数字签名。

现在，如果公钥加密发送钱，而不是普通信息，会怎么样？

首先，你可以解开加密包，取出里面的钱。因为私钥在你手上。第二，别人不能偷这笔钱，因为没有你的私钥。因此，付款可以成功。这就是比特币(和其他数字货币)的原理。不对称加密保证了支付的可靠性。支付的钱必须通过私钥提取，所以你是谁并不重要。重要的是谁有私钥。只有拥有私钥，才能拿出付给你的钱。

2、比特币钱包。

对于比特币来说，钱不是支付给个人的，而是支付给某个人密钥的。这是交易匿名性的根本原因。因为没有人知道那个私钥背后的主人是谁。所以比特币交易的第一件事就是要有自己的公钥和私钥。去网上的比特币交易所开户，可以把第一个老师变成比特币钱包(wallet)。这个钱包不是存放比特币，而是存放公钥和私钥。软件会帮你制作这两把钥匙，放在钱包里。

根据协议公钥的长度，是512位。这个长度不容易扩散，所以协议规定对公钥生成160位指纹。指纹是相对较短且容易扩散的散列值。160位是以约26-35个十六进制数书写的二进制数，如1bvbmseystwetqtfn 5 au 4 M4 gf G7 xjanvn 2。这个字符串叫做钱包的地址，它是唯一的。也就是说，每个钱包的地址肯定不一样。

当你向别人收钱的时候，只需告诉对方你钱包的地址。请用这个地址支付。因为你是这个地址的所有者，所以你会得到这笔钱。因为你有什么钱包地址是用私钥证明的(具体证明方法稍后说明)，所以一定要保护好私钥。这很重要。私钥被偷了，比特币就等于没了。因为别人可以利用你的身份，把钱包里的钱都还给你。(约翰f肯尼迪，金钱)同样地，你不能向别人支付比特币，也不能写错别人的钱包地址。否则你的比特币会付钱给别人。

3、交易流程。

连接整个过程，了解比特币如何完成交易。

一笔交易用一个地址的比特币转移到另一个地址。比特币的交易记录都是公开的，所以在哪个地址有多少比特币都可以找到。因此，支付者是否拥有足够的比特币很容易确认。

问题是如何阻止别人以你的名义举报交易。例如，地址A向地址B支付10个比特币的交易被举报。我怎么知道这个申报是不是真的？申报人是地址A的主人吗？

比特币协议规定，申报交易时，除交易金额外，转移比特币的一方也必须提供以下数据。

最后一笔交易的hash(这个比特币是从哪里来的)

这次交易双方的地址

付款人的公钥

支付者的私钥生成数

验证这笔交易是否属实，需要三步。

• 第一步，找到上一笔交易，确认支付方的比特币来源。

• 第二步，算出支付方公钥的指纹，确认与支付方的地址一致，从而保证公钥属实。

• 第三步，使用公钥去解开数字签名，保证私钥属实。

经过上面三步，就可以认定这笔交易是真实的。

4、交易确认与区块链

确认交易的真实性以后，交易还不算完成。交易数据必须写入数据库，才算成立，对方才能真正收到钱。比特币使用的是一种特殊的数据库，叫做区块链（blockchain），详细的介绍请看我写的《科普一下区块链》。

首先，所有的交易数据都会传送到矿工那里。矿工负责把这些交易写入区块链。

根据比特币协议，一个区块的大小最大是 1MB，而一笔交易大概是500字节左右，因此一个区块最多可以包含2000多笔交易。矿工负责把这2000多笔交易打包在一起，组成一个区块，然后计算这个区块的 Hash。计算 Hash 的过程叫做采矿，这需要大量的计算，矿工之间也在竞争，谁先算出 Hash，谁就能第一个添加新区块进入区块链，从而享受这个区块的全部收益，而其他矿工将一无所获。

一笔交易一旦写入了区块链，就无法反悔了。这里需要建立一个观念：比特币不存放在钱包或其他别的地方，而是只存在于区块链上面。区块链记载了你参与的每一笔交易，你得到过多少比特币，你又支付了多少比特币，因此可以算出来你拥有多少资产。

5、矿工的收益

交易的确认离不开矿工。为什么这么多人愿意做矿工呢：

比特币协议规定，挖到新区块的矿工将获得奖励，一开始（2008年）是50个比特币，然后每4年减半，目前（2018年）是12.5个比特币。这也是比特币的供给增加机制，流通中新增的比特币都是这样诞生的。

每4年奖励减半，那么到了2140年，矿工将得不到任何奖励，比特币的数量也将停止增加。这时矿工的收益就完全依靠交易手续费了。所谓交易手续费，就是矿工可以从每笔交易抽成，具体的金额由支付方自愿决定。你完全可以一毛不拔，一分钱也不给矿工，但是那样的话，你的交易就会没人处理，迟迟无法写入区块链，得到确认。矿工们总是优先处理手续费最高的交易。

目前由于交易数量猛增，手续费已经水涨船高，一个区块2000多笔交易的手续费总额可以达到3～10个比特币。如果你的手续费给低了，很可能过了一个星期，交易还没确认。一个区块的奖励金12.5个比特币，再加上手续费，收益是相当可观的。按照目前的价格，可以达到100万～200万人民币。想想看，运气好的话，几分钟就能挖到一个区块，拿到这样一大笔钱，怪不得人们对挖矿趋之若鹜。

6、区块的扩容

比特币协议规定，平均10分钟诞生一个区块。区块的大小只有 1MB，最多只能包含2000多笔交易。也就是说，比特币网络每10分钟，最多只能处理2000多笔交易，换算一下，就是处理速度为3～5笔/秒。全世界的比特币交易这么多，可是区块链每秒最多只能处理5笔，这已经成为制约比特币发展的一个瓶颈。

很早就有人呼吁改革比特币协议，提升处理速度。于是诞生了一个新协议，称为 Bitcoin Cash（简称 BCH）。这种新货币其他方面都与比特币一致，就是每个区块的大小从 1MB 增加到了 8MB，因此处理速度提升了8倍，手续费也低得多。该协议是对原有区块链的分叉，因此当时持有比特币的人，等于一人获赠了一份同样数量的 BCH。

7、点对点网络

比特币是一个全世界的开放网络，只要你有服务器，就能加入这个网络，成为一个节点。每个节点都包含了整个区块链（目前大概 100多 GB），并且节点之间时刻不停地在同步信息。

当你发生了一笔支付，你所在的节点就会把这笔交易告诉另一个节点，直至传遍整个网络。矿工从网上收集各种新发生的交易，将它们打包写入区块链。一旦写入成功， 矿工所在节点的区块链，就成为最新版本，其他节点都会来复制新增的区块，保证全网的区块链都是一致的。最后你所在的节点也拿到了最新的区块链，从而得知你早先的那笔交易，已经写在里面了，至此交易确认成功。

介绍完了比特币的基本知识，希望你已经明白了比特币是怎么回事。