区块链基础知识解读| 比特币交易模型

在说比特币的交易模型之前，我们先介绍一下文中使用的术语。

1.非对称加密技术：

非对称加密和普通加密有很多区别，最大的区别是有两个密钥。这两个密钥中的一个是公钥，另一个是私钥。两者通过一种特定的算法联系起来，这种算法是通过非对称加密技术联系起来的。

对于持有者来说，公钥是公开的，任何人都可以使用持有者的公钥来验证信息，但私钥只能归持有者所有，信息不能泄露。

就像摩尔斯电码作为一种常见的加密技术一样，字母可以转换成tat-tat音，ta-ta音也可以解释为字母，这些只需要一张国际摩尔斯电码表，就可以实现信息的加密和加密由我们自己。解密。

但是在非对称加密中，两个不同的数据不能相互转换。两组数据 A 和 B，A 通过非对称加密技术无法计算 B，但 B 可以反向计算 A。在此示例中，A 是公钥，B 是私钥。

非对称加密技术包括RSA、椭圆曲线算法、Elgamal等。比特币采用椭圆加密算法ECDSA。

2.哈希算法：

也称为散列函数，它可以将任意长度的输入转换为固定长度的输出。

哈希算法用于比特币网络应用程序的许多技术中。例如，将公钥转换为地址需要二次散列；当新区块产生时，区块头包含前一个区块的哈希值。; 生成新区块的条件之一还包括必须使用哈希函数计算满足条件的哈希值。计算器继续穷举列出数值，直到找到一个满足条件的参数：将其放入指定范围内的哈希计算公式后得到的数值结果的大小。

哈希算法由许多不同的函数组成，比特币使用的哈希函数是 SHA-256。

3.工作量证明：

PoW 是 Proof of Work 的缩写，是一种共识算法。共识算法是每个人都必须同意参与的算法。

PoW 是一种筛选出符合记账要求的节点的证明方法。为了赢得记账后可以获得的区块奖励和交易费用，节点竞争计算能力并暴力破解哈希函数。直到找到某个值并且在系统设置的难度范围内所需的值。最快找到哈希值的节点获得记账权和相应的区块奖励和交易费用。

除了PoW证明机制外，还有权益证明机制PoS、股权授权机制DPoS等其他共识算法，后续情报官会进行讲解。

以下三个部分详细阐述了比特币的交易模型。

1.创建比特币账户地址

2.比特币交易流程

3.比特币网络记账（挖矿）流程

1.创建比特币账户地址

与中心化机构创建账户并分发给用户不同，比特币账户地址完全由用户创建，创建的账户数量没有上限。因此，从创建账户的原理来看，比特币网络保证了用户的身份隐私。另外，比特币的账户地址使用了非对称加密技术，所以会生成两个密钥——公钥和私钥。

比特币账户地址是通过哈希加密和编码规则从公钥中获得的，而公钥是通过非对称加密算法中的椭圆加密算法从私钥中获得的。具体流程如下图所示：

由于采用了非对称加密技术，加解密算法在全网开源。人们只需要拥有交易者的公钥来验证交易的真实性并记录下来。这也解决了对称加密技术难以在大而广的群体中大规模应用的问题。

2.比特币交易流程

假设有交易方A和B比特币的销售模式，A想把比特币转给B。在传统的交易过程中，一个中介必须在账本上记录A扣了多少比特币，B增加了多少比特币，并抽取一定的佣金从交易中。

基于比特币网络的交易去掉了中介，我们来模拟一下基于比特币网络的交易全过程。

① A 查询 B 的地址，发布交易信息广播，将自己地址的几笔比特币交易转移到 B 的地址。并且，A 使用私钥对交易信息进行加密和签名。

②网络中的节点收到A的交易请求广播后比特币的销售模式，追踪A地址的所有历史交易记录（UTXO），验证剩余金额，并使用A的公钥通过特定算法解密签名数据，并与A的签名获取私钥 验证通过后，将交易信息写入区块链。

需要注意的是，在比特币交易网络中，并没有存款和存款的概念。比特币网络账本只记录比特币的转账情况，账户余额完全由区块链上的流水账汇总计算。

换句话说，比特币既不是一串密码，也不是一道难题的答案。比特币只是比特币区块链上的账本。记录在一个地址中有几个比特币（UTXO）块，并且该地址有几个比特币块。

3.比特币网络记账（挖矿）流程

网络中的节点收到交易信息后，需要解决一个问题，就是哪个节点负责记账。比特币网络使用工作量证明机制 PoW 来竞争记账权。

产生交易信息的节点首先将交易信息广播到全网，其他节点验证数据记录是否合法。如果验证通过，则将数据记录打包成一个块。系统设置目标值哈希值的节点获得记账权，其他节点以该节点的区块为父区块继续竞争计算生成新区块。

截至 2017 年 11 月 20 日，2017 年比特币消耗的电力占全球电力消耗的 13%，超过 159 个国家。由于消耗大量电力，工作量证明法也引起了广泛的争论。（下图中浅色国家耗电量比比特币少）