一、比特币机制研究

现今世界的电子支付系统已经十分发达，我们平时的各种消费基本上在支付宝和微信上都可以轻松解决。但是无论是支付宝、微信，其实本质上都依赖于一个中心化的金融系统，即使在大多数情况这个系统运行得很好，但是由于信任模型的存在，还是会存在着仲裁纠纷，有仲裁纠纷就意味着不存在不可撤销的交易，这样对于不可撤销的服务来说，一定比例的欺诈是不可避免的。在比特币出来之前，不存在一个不引入中心化的可信任方就能解决在通信通道上支付的方案。

比特币的强大之处就在于：它是一个基于密码学原理而不是依赖于中心化机构的电子支付系统，它能够允许任何有交易意愿的双方能直接交易而不需要一个可信任的第三方。交易在数学计算上的不可撤销将保护提供不可撤销服务的商家不被欺诈，而用来保护买家的程序化合约机制也比较容易实现。

假设网络中有A, B,C三个人。

A付给B 1比特币，B付给C 2比特币，C付给A 3比特币。

如下图所示：

为了刺激比特币系统中的用户进行记账，记账是有奖励的。奖励来源主要有两方面：

比特币中每一笔交易都会有手续费，手续费会给记账者

记账会有打包区块的奖励，中本聪在08年设计的方案是：每10分钟打一个包，每打一个包奖励50个比特币，每4年单次打包的奖励数减半，即4年后每打一个包奖励25个比特币，再过四年后就奖励12.5个比特币...这样我们其实可以算出比特币的总量：

要说明打包的记录以谁为准的问题，我们需要引入一个知名的拜占庭将军问题（Byzantine failures）。拜占庭将军问题是由莱斯利·兰伯特提出的点对点通信中的基本问题。含义是在存在消息丢失的不可靠信道上试图通过消息传递的方式达到一致性是不可能的。

假设有9个互相远离的将军包围了拜占庭帝国，除非有5个及以上的将军一起攻打，拜占庭帝国才能被打下来。而这9个将军之间是互不信任的，他们并不知道这其中是否有叛徒，那么如何通过远距离协商来让他们赢取战斗呢？

口头协议有3个默认规则：

1.每个信息都能够被准确接收

2.接收者知道是谁发送给他的

3.谁没有发送消息大家都知道

4.接受者不知道转发信息的转发者是谁

将军们遵循口头规则的话，那就是下面的场景：将军1对其他8个将军发送了信息，然后将军2~9将消息进行转达（广播），每个将军都是消息的接受者和转发者，这样一轮下来，总共就会有9×8=72次发送。这样将军就可以根据自己手中的信息，选择多数人的投票结果行动即可，这个时候即便有间谍，因为少数服从多数的原则，只要大部分将军同意攻打拜占庭，自己就去行动。

这个方案有很多缺点：

1.首先是发送量大，9个将军之间要发送72次，随着节点数的增加，工作量呈现几何增长。

2.再者是无法找出谁是叛徒，因为是口头协议，接受者不知道转发信息的转发者是谁，每个将军手里的数据仅仅只是一个数量的对比：

这里我们假设有3个叛徒，在一种最极端的情况下即叛徒转发信息时总是篡改为“不进攻”，那么我们最坏的结果就如上图所示。将军1根据手里的信息可以推出要进攻的结论，却无法获知将军里面谁是叛徒。

这样我们就有了方案二：书面协议。

书面协议即将军在接受到信息后可以进行签字，并且大家都能够识别出这个签字是否是本人，换种说法就是如果有人篡改签字大家可以知道。书面协议相对比口头协议就是增加了一个认证机制，所有的消息都有记录。一旦发现有人所给出的信息不一致，就是追查间谍。

有了书面协议，那么将军1手里的信息就是这样的：

可以很明显得看出，在最坏的一种情况——叛徒总是转发“不进攻”的消息之下，将军7、8、9是团队里的叛徒。

这个方案解决了口头协议里历史信息不可追溯的问题，但是在发送量方面并没有做到任何改进。

在我们的示例中，比特币系统里的每个用户发起了一笔交易，都会通过自己的私钥进行签名，用数学公式表示就是：

所以之前的区块就变成了这样：

这样每一笔交易都由交易发起者通过私钥进行数字签名，由于私钥是不公开的，所以交易信息也就无法被伪造了。

如书面协议末尾所说的那样，书面协议未能解决信息交流过多的问题。当比特币系统中存在上千万节点的时候，如果要互相广播验证，请求响应的次数那将是一个非常庞大的数字，显然势必会造成网络拥堵、节点处理变慢。为了解决这个问题，中本聪干脆让整个10分钟出一个区块，这个区块由谁来打包发出呢？这里就采用了工作量证明机制(PoW)。工作量证明，说白了就是解一个数学题，谁先解出来数学题，谁就能有打包区块的权力。换在拜占庭将军的例子中就是，谁先做出数学题，谁就成为将军们里面的总司令，其他将军听从他发号的命令。

首先，矿工会将区块头所占用的128字节的字符串进行两次sha256求值，即：

这样求得一个值Hash，将其与目标值相比对，如果符合条件，则视为工作量证明成功。

工作量证明成功的条件写在了区块链头部的难度数字段，它要求了最后进行两次sha256运算的Hash值必须小于定下的目标值；如果不是的话，那就改变区块头的随机数（nonce），通过一次次地重复计算检验，直到符合条件为止。

此外，比特币有自己的一套难度控制系统，使得比特币系统要在全网不同的算力条件下，都保持10分钟生成一个区块的速率。这也就意味着：难度值必须根据全网算力的变化进行调整。难度调整的策略是由最新2016个区块的花费时长与期望时长（期望时长为20160分钟即两周，是按每10分钟一个区块的产生速率计算出的总时长）比较得出的，根据实际时长与期望时长的比值，进行相应调整（或变难或变易）。也就是说，如果区块产生的速率比10分钟快则增加难度，比10分钟慢则降低难度。

PoW其实在比特币中是做了以下的三件事情。

这样可以防止一台高性能机器同时跑上万个节点，因为每完成一个工作都要有足够的算力。

有经济奖励就会加速整个系统的去中心化，也鼓励大家不要去作恶，要积极地按照协议本来的执行方式去执行。(所以说，无币区块链其实是不可行的，无币区块链一定导致中心化。)

也就是说，每个节点都不能以自身硬件条件去控制出快速度。现在的比特币上平均10分钟出一个块，性能再好的机器也无法打破这个规则，这就能够保证区块链是可以收敛到共同的主链上的，也就是我们所说的共识。

综上，共识只是PoW三个作用中的一点，事实上PoW设计的作用有点至少有这么三种。

默克尔树的概念其实很简单，如图所示

这样，我们区块的结构就大致完整了，这里分成了区块头和区块体两部分。

区块链的每个节点，都保存着区块链从创世到现在的每一区块，即每一笔交易都被保存在节点上，现在已经有几百个GB了。

每当比特币系统中有一笔新的交易生成，就会将新交易广播到所有的节点。每个节点都把新交易收集起来，并生成对应的默克尔根，拼接完区块头后，就开始调整区块头里的随机数值，然后就开始算数学题

将算出的result和网络中的目标值进行比对，如果是结果是小于的话，就全网广播答案。其他矿工收到了这个信息后，就会立马放下手里的运算，开始下一个区块的计算。

举个例子，当前A节点在挖38936个区块，A挖矿节点一旦完成计算，立刻将这个区块发给它的所有相邻节点。这些节点在接收并验证这个新区块后，也会继续传播此区块。当这个新区块在网络中扩散时，每个节点都会将它作为第38936个区块(前一个区块为38935)加到自身节点的区块链副本中。当挖矿节点收到并验证了这个新区块后，它们会放弃之前对构建这个相同高度区块的计算，并立即开始计算区块链中下一个区块的工作。

整个流程就像下一张图所展示的这样：

简单来说，双花问题是一笔钱重复花了两次。具体来讲，双花问题可分为两种情况：

1.同一笔钱被多次使用；

2.一笔钱只被使用过一次，但是通过黑客攻击或造假等方式，将这笔钱复制了一份，再次使用。

在我们生活的数字系统中，由于数据的可复制性，使得系统可能存在同一笔数字资产因不当操作被重复使用的情况，为了解决双花问题，日常生活中是依赖于第三方的信任机构的。这类机构对数据进行中心化管理，并通过实时修改账户余额的方法来防止双重支付的出现。而作为去中心化的点对点价值传输系统，比特币通过UTXO、时间戳等技术的整合来解决双花问题。

UTXO的英文全称是 unspent transaction outputs，意为未使用的交易输出。UTXO是一种有别于传统记账方式的新的记账模型。

银行里传统的记账方式是基于账户的，主要是记录某个用户的账户余额。而UTXO的交易方式，是基于交易本身的，甚至没有账户的概念。在UTXO的记账机制里，除了货币发行外，所有的资金来源都必须来自于前面某一个或几个交易。任何一笔的交易总量必须等于交易输出总量。UTXO的记账机制使得比特币网络中的每一笔转账，都能够追溯到它前面一笔交易。

比特币的挖矿节点获得新区块的挖矿奖励，比如 12.5个比特币，这时，它的钱包地址得到的就是一个 UTXO，即这个新区块的币基交易（也称创币交易）的输出。币基交易是一个特殊的交易，它没有输入，只有输出。

当甲要把一笔比特币转给乙时，这个过程是把甲的钱包地址中之前的一个 UTXO，用私钥进行签名，发送到乙的地址。这个过程是一个新的交易，而乙得到的是一个新的 UTXO。

这就是为什么有人说在这个世界上根本没有比特币，只有 UTXO，你的地址中的比特币是指没花掉的交易输出。

以Alice向Bob进行转账的过程举例的话：

UTXO与我们熟悉的账户概念的差别很大。我们日常接触最多的是账户，比如，我在银行开设一个账户，账户里的余额就是我的钱。

但在比特币网络中没有账户的概念，你可以有多个钱包地址，每个钱包地址中都有着多个 UTXO，你的钱是所有这些地址中的 UTXO加起来的总和。

中本聪发明比特币的目标是创建一个点对点的电子现金，UTXO的设计正可以看成是借鉴了现金的思路：我们可能在这个口袋里装点现金，在那个柜子角落里放点现金，在这种情况下不存在一个账户，你放在各处的现金加起来就是你所有的钱。

采用 UTXO设计还有一个技术上的理由，这种特别的数据结构可以让双重花费更容易验证。对比一下：

二、比特币区块链存在哪些风险

比特币的四大弊端你知道吗？

论述题：请回答比特币有哪四大弊端？并论述目前有哪些技术能弥补这些不足？

答：比特币的四大弊端分别是：交易确认时间长、需要大量算力投入、难以承载商用场景、社区治理过于片面。目前Bitterfly——蝴蝶矩阵熵权共识算法能弥补上述不足。

1.交易时间缩短至15秒，赋能商业应用新生态

比特币交易的生命周期始于交易的创建，目前比特币系统中一般取6个区块作为交易确认时间，即在交易被写入区块后再等待6个基于该区块生成（一般是60分钟），再实际进行该交易其他资产的交接，而这个过程所需的时间是非常漫长的。

针对这个问题，Bitterfly改进了工作量证明机制：首先，Bitterfly的共识达成发生在验证节点之间。参与投票节点的身份是事先知道的，每个验证节点都预先配置了一份可信任节点名单，在名单上的节点可对交易达成进行投票。其次，Bitterfly共识算法的拜占庭容错（BFT）能力为（n-1）/5，即可以容忍整个网络中20%的节点出现拜占庭错误而不影响正确的共识。因此，算法的效率比POW等匿名共识算法要高效，商用级的区块链确认速度（5000+TPS）将交易的确认时间缩短到了几秒钟，完全可以满足绝大多数的交易不受时间限制，实时进行。

2.Cloud-API云服务器挖矿，减少算力+电力投入

从2010年开始挖矿，随着越来越多的矿工加入比特币网络中，挖矿的难度急剧增大，全网每秒要进行几万亿次的哈希计算，挖矿对电脑的硬件和矿机的性能提出了更加苛刻的要求。随着被挖出的比特币数量逐渐减少，矿工们为了确保有利可图，成千上万台矿机每天24小时挖矿，用电量消耗十分庞大。据英国《每日电讯报》报道，开采这种加密货币所需电力激增至每年77.78太瓦时，相当于智利的总耗电量。

Bitterfly作为一条具有开放性和包容性的公链，改进了比特币的挖矿方式，首次提出云服务器挖矿Cloud-API的概念。Cloud-API支持多种类型计算设备，包括接入全球多个云服务器供应商，如亚马逊云、微软云、阿里云、谷歌云、IBM云等，通过高效聚合全球算力资源，实现挖矿裂变效应，不仅大幅度降低了挖矿门槛，还能有效避免资源浪费。从投资成本角度来说，在保证矿机高性能运作下，节约电力将使传统的专用矿机不再具有优势甚至面临被淘汰的境地。

3.POW+Bitterfly双层算法，承载商业应用之需

比特币由于系统吞度量（TPS）每秒处理的数量过低，很容易造成网络拥堵严重，难以满足用户交易的核心诉求。在落地应用方面，由于扩展性差、交易费用高、确认时间长等问题，导致比特币难以承载更大的商用场景。随着“区块链+”的概念不断深入推进，用户已从单纯的关注数字货币价格和交易，逐步转为更加重视其使用范围的大小。根据市场需求提高落地应用能力是比特币和其他数字货币的发展趋势。

Bitterfly开创性地提出了POW+Bitterfly双层算法，即改进型PBFT算法。Bitterfly通过POW算法确保底层区块足够安全的同时，以价值储存、去中心化数字资产兑换、支付与清算等技术，服务多种商业生态和应用。根据使用者（个人、企业、政府）、资产所有者、服务运营商、产业链上不同经营主体（设备供应商、在线电商、金融机构、物流企业等），以及区块链业务特点，对底层进行模块化拆分，达到应对多维度、多角色的安全防护、数据隐私保密、分布式数据存储、可信数据资产接入和交易。

4.21个创世节点，凝聚社区共识

比特币社区的上层管理就算是最低门槛也是大部分人的天花板，因为比特币的社区治理更侧重于技术的升级与维护，且治理体系非常复杂，需要极强的专业能力。虽然社区“人人可参与”，只要大体上认同比特币的核心价值并愿意参与其中相关活动，就可以被认为是社区成员，但相较于金字塔顶部而言这些人缺乏认同感，流动性较大。

所以，Bitterfly从机制上首要倡导的就是让每个节点主动推广Bitterfly的价值观，在理念上达成一致。其次，以“做贡献，得奖励”的方式促进社区共享共治，形成合力稳健发展。Bitterfly社区将不设准入门槛，不论是否拥有技术背景，均可竞争节点资格。Bitterfly总共诞生210个节点，节点会通过多种方式来帮助社区未来的发展。

近来在国外科研社交服务网站Researchgate上，一篇由哈佛大学学生发表的文章：“Bitterfly：蝴蝶熵权共识算法”引起了广泛关注。文章在肯定比特币价值的同时，也指出了POW共识算法的弊端，并表明在技术方面比特币对区块链的未来难以为继。

在比特币问世11年后，它能否继续支撑整个区块链行业被再一次放在话题桌上讨论，

而该名学生在提出问题的同时，也同样给出了解决方案，那就是蝴蝶熵权共识算法。蝴蝶振翅，飓风将起。Bitterfly变革世界的力量从每一次全力以赴的展翅而始。

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区块链交易有哪些风险

进行区块链交易时，3个最需要注意的灾难性的风险是（严重性从高到低排序）：个人风险、平台风险和政策风险最大风险：个人风险如果没有把控好个人风险，可能会遇到：1.密码，私钥被盗，钱包和交易平台里的所有数字资产丢失（无法找回）2.你的信息会被地下黑产卖来卖去，几乎没有隐私3.如果你在其他地方（银行，证券交易平台）使用相同或类似的密码，其他地方的资产也会被盗如何规避个人风险：增加密码强度，不要重复使用密码，不要在网上发送密码…电脑不要裸奔（不装安全杀毒软件），不要上乱七八糟的网站（“黄赌毒”的网站是木马病毒的重灾区）所有需要

usdc和usdt哪个风险小？二者面临风险不同

说到USDC和USDT，对货币圈有所了解的投资者可能知道，USDC和USDT都是稳定货币，而刚刚进入货币圈的投资者可能只听说过USDT。毕竟USDT是目前最常见的稳定货币，甚至可以说是币圈里使用频率最高的稳定货币，而USDC可以说是USDC近年来流行的稳定货币。对于这类投资者，USDC和USDT都在下面给大家全面分析。USDC和USDT一样吗？

实际上，可以说对于USDC和USDT哪个风险小有不同的看法。

一。USDT

USDT的风险一直存在，Tether公司也在Tether白皮书中写道：比特币区块链交易的法定货币令牌：Tether是一种去中心化的数字货币，但我们并不是一家完美的去中心化公司，我们作为中心化的质押方存储所有的资产。

所以USDT作为公司化的产物，可能会出现一些问题，比如公司破产，公司开户的银行破产，银行冻结资金，公司抽回资金，重新集权的风险，整个系统瘫痪。

除了名声之外，USDT还有一个致命的问题，就是基于第一代公链BTC和以太坊开发，传输速度非常慢，严重影响了整个数字货币行业的效率。新稳定币不满以太坊低效的转账速度，开始寻找新一代公链进行合作。

二。USDC

尽管DeFi（去中心化金融）促进了稳定货币的采用，但市场还是尽快接受了USDC。

USDC成为增长最快的稳定货币有很多原因。其中一个主要原因是，市场信任圈和比特币基地适当地发行USDC。因为比特币基地和Circle是市场上非常守法的保守公司。

此外，Circle甚至与美国政府合作，将USDC作为外交政策工具。实际上，美国政府与Circle协调将USDC分配给委内瑞拉的医务人员。这样，他们能够绕开独裁者马杜罗（Maduro）控制的传统金融系统。

Circle与比特币基地和美国政府的密切关系向市场传递了信任。这里的想法是，政府不太可能严格监督积极合作的公司。

USDC成为增长最快的稳定货币的另一个原因是USDT最近遇到了信任问题。具体来说，2019年4月，Tether的律师向公众承认，在支持这一数字资产的银行账户中，每发行一枚Tether并没有一美元进行对应。

区块链技术现存问题有哪些？

1.性能问题

体积问题

区块链对数据备份的要求对存储空间提出挑战。区块链要求在一笔交易达成后向全网广播，系统内每个节点都要进行数据备份。

以比特币为例，自创世区块至今的区块数据已经超过60GB，并且区块链数据量还在不断增加，这将给比特币核心客户端的运行带来很大挑战。

处理速度问题

比特币区块链目前最高每秒处理6.67笔交易，一次确认时间大约为10分钟，容易造成大量交易的堵塞延迟，可能会限制小额多次交易和对时间敏感度较高交易的应用。

尽管目前有了一些克服手段，但全面解决交易效率的方法仍然亟待发掘。

耗能过高

第三，挖矿过程中的算力并不产生额外的实际社会价值，还会浪费大量的电子资源，随着比特币的日益普及，区块链逐渐成为高耗能的资本密集型行业。

2.中心化问题

节点的不平等

第一，理论上，分布式网络中每个节点应当被平等对待，但是为了挖矿获得回报，各节点可能会增加算力进行硬件竞赛，从而导致节点的不平等，破坏区块链记账权的随机性。

产业化、规模化挖矿产生了矿池

理论上如果矿池通过共谋掌握51%以上的算力进行系统供给，就可以实现双重支付，实际过程中尽管其成本远超收益，但不能否认合谋供给存在的可能性。

3.隐私安全问题

私钥容易被窃取

第一，目前区块链采用的是非对称密钥机制，尽管具有很高的安全性，但是私钥保存在用户本地，容易被黑客窃取。

区块链数据的透明性容易造成隐私泄露

公有链中每个参与者都可以获得完整的数据备份，整个系统是公开透明的，比特币通过隔断交易地址和持有人真实身份的关联保护隐私。

当区块链需要承载更多的业务时，节点如何验证信息执行命令就需要更多的考虑。

4.升级和激励问题

公有链中参与节点的数量庞大

无论是升级还是修复错误都无法关闭系统集中进行，可能需要考虑放松去中心化的问题。

各个节点之间存在着竞争博弈

要求激励相容机制的完善，如何使去中心化系统中的自利节点能够自发开展区块数据验证及记账工作，并设计合理的惩罚函数抑制非理性竞争，是区块链面临的另一挑战。

比特币的法律风险

比特币是一种P2P形式的数字货币，同时，比特币也是区块链技术的第一个应用。随着2008年第一枚比特币的诞生至今，比特币的发展趋向成熟，不断获得投资人的青睐。同时，比特币的价格也充满起伏。我国法律允许比特币的存在，但禁止比特币交易。

拓展资料：

我国范围内有比特币存在，单纯持有比特币是不违法的，只是我国已经限制了比特币的交易，一般只能在个体之间交易转让，不允许公开向公众发售。

但是比特币投资在高收益的表象下也存在着非常大的法律风险。因为比特币仅仅是一种技术和方法，不存在是否是骗局的说法，但不同的比特币投资根据其形式不同，有可能是骗局，更有可能涉及违法犯罪。

首先，由于其缺乏监管，其流通交易形式大多和证券的发行、上市类似，并且存在设立交易所进行交易的行为。其交易流程，交易结果等不透明，遇到问题难以规制。而且其价格形成机制不透明，交易价格大起大落，容易让投资者蒙受巨额损失。

其次，其本身未经过央行认可，在国内不能当做货币使用，一旦遭遇政策监管，很可能遇到无人接盘价格一落千丈的风险，物权法也没有明确保护数字币的相应条款，因此，炒作比特币相当于在寒冬中裸奔，是非常危险的。

最后，比特币虽然不违法，但也不排除其作为监管之外的货币，被少数诈骗分子及非法集资分子利用，作为违法犯罪和洗钱的工具。

因此建议慎重参与比特币投资，以免造成难以挽回的风险。

比特币存在的风险

包括市场风险储存风险、交易风险、政策风险等。

比特币作为一种虚拟货币，在金融业受冲击的情况下也有很大风险，在我国现行状况下最大的风险是政策风险，因为政策在收紧。

投资虚拟货币需谨慎。

三、显卡:如何分辨矿卡

1、看核心是否发黄，新卡的也有部分会淡黄色，但那时防护漆的颜色，而矿卡的核心黄色是长时间高频率使用发热氧化导致的黄色，焦黄色。

2、查看螺丝固定板

使用过独立显卡的朋友应该都知道，显卡是通过螺丝来固定在机箱上的，而大规模挖矿的显卡，大多采用的是塑料扎带固定，而自用卡是不会采用这种方式固定的。

3、接口

接口是指显卡的输出接口。在购买之前，可以向卖家询问日常使用中连接显示器的接口，因为挖矿的显卡通常不使用显示输出接口。

在确定了接口后，通过检查是否有灰尘，可以判断接口是否长期使用。如果有很多灰尘，这将证明接口根本没有使用过，或者最近没有使用过。

扩展资料：

矿卡指的是用来挖比特币的卡,它们长期满载寿命短,全天高负荷不停运行。

比特币挖矿机就是用于赚取比特币的计算机。这类计算机一般有专业的挖矿芯片，多采用安装大量显卡的方式工作，耗电量较大。计算机下载挖矿软件然后运行特定算法，与远方服务器通讯后可得到相应比特币，是获取比特币的方式之一。

挖矿是增加比特币货币供应的一个过程。挖矿同时还保护着比特币系统的安全，防止欺诈交易，避免“双重支付”，“双重支付”是指多次花费同一笔比特币。矿工们通过为比特币网络提供算法来换取获得比特币奖励的机会。矿工们验证每笔新的交易并把它们记录在总帐簿上。

参考资料来源：百度百科-比特币挖矿机