一、比特币的发展历史

2008年爆发全球金融危机，同年11月1日，一个自称中本聪（Satoshi Nakamoto）的人在P2P foundation网站上发布了比特币白皮书《比特币：一种点对点的电子现金系统》，陈述了他对电子货币的新设想——比特币就此面世。2009年1月3日，比特币创世区块诞生。

和法定货币相比，比特币没有一个集中的发行方，而是由网络节点的计算生成，谁都有可能参与制造比特币，而且可以全世界流通，可以在任意一台接入互联网的电脑上买卖，不管身处何方，任何人都可以挖掘、购买、出售或收取比特币，并且在交易过程中外人无法辨认用户身份信息。

2009年1月5日，不受央行和任何金融机构控制的比特币诞生。比特币是一种数字货币，由计算机生成的一串串复杂代码组成，新比特币通过预设的程序制造。

每当比特币进入主流媒体的视野时，主流媒体总会请一些主流经济学家分析一下比特币。早先，这些分析总是集中在比特币是不是骗局。而现如今的分析总是集中在比特币能否成为未来的主流货币。而这其中争论的焦点又往往集中在比特币的通缩特性上。

不少比特币玩家是被比特币的不能随意增发所吸引的。和比特币玩家的态度截然相反，经济学家们对比特币2100万固定总量的态度两极分化。

凯恩斯学派的经济学家们认为政府应该积极调控货币总量，用货币政策的松紧来为经济适时的加油或者刹车。因此，他们认为比特币固定总量货币牺牲了可调控性，而且更糟糕的是将不可避免地导致通货紧缩，进而伤害整体经济。

奥地利学派经济学家们的观点却截然相反，他们认为政府对货币的干预越少越好，货币总量的固定导致的通缩并没什么大不了的，甚至是社会进步的标志。

比特币网络通过“挖矿”来生成新的比特币。所谓“挖矿”实质上是用计算机解决一项复杂的数学问题，来保证比特币网络分布式记账系统的一致性。比特币网络会自动调整数学问题的难度，让整个网络约每10分钟得到一个合格答案。随后比特币网络会新生成一定量的比特币作为区块奖励，奖励获得答案的人。

2009年，比特币诞生的时候，区块奖励是50个比特币。诞生10分钟后，第一批50个比特币生成了，而此时的货币总量就是50。随后比特币就以约每10分钟50个的速度增长。当总量达到1050万时（2100万的50%），区块奖励减半为25个。

当总量达到1575万（新产出525万，即1050的50%）时，区块奖励再减半为12.5个。该货币系统曾在4年内只有不超过1050万个，之后的总数量将被永久限制在约2100万个。

比特币是一种虚拟货币，数量有限，但是可以用来套现：可以兑换成大多数国家的货币。你可以使用比特币购买一些虚拟的物品，比如网络游戏当中的衣服、帽子、装备等，只要有人接受，你也可以使用比特币购买现实生活当中的物品。

2014年2月25日，“比特币中国”的比特币开盘价格为3562.41元，截至下午4点40分，价格已下跌至3185元，跌幅逾10%。根据该平台的历史行情数据显示，在2014年1月27日，1比特币还能兑换5032元人民币。这意味着，该平台上不到一个月，比特币价格已下跌了36.7%。

同年9月9日，美国电商巨头eBay宣布，该公司旗下支付处理子公司Braintree将开始接受比特币支付。该公司已与比特币交易平台Coinbase达成合作，开始接受这种相对较新的支付手段。

虽然eBay市场交易平台和PayPal业务还不接受比特币支付，但旅行房屋租赁社区Airbnb和租车服务Uber等Braintree客户将可开始接受这种虚拟货币。Braintree的主要业务是面向企业提供支付处理软件，该公司在2013年被eBay以大约8亿美元的价格收购。

2017年1月22日晚间，火币网、比特币中国与OKCoin币行相继在各自官网发布公告称，为进一步抑制投机，防止价格剧烈波动，各平台将于1月24日中午12：00起开始收取交易服务费，服务费按成交金额的0.2%固定费率收取，且主动成交和被动成交费率一致。

5月5日，OKCoin币行网的最新数据显示，比特币的价格刚刚再度刷新历史，截止发稿前最高触及9222元人民币高位。1月24日中午12：00起，中国三大比特币平台正式开始收取交易费。9月4日，央行等七部委发公告称中国禁止虚拟货币交易。同年12月17日，比特币达到历史最高价19850美元。

2018年11月25日，比特币跌破4000美元大关，后稳定在3000多美元。11月19日，加密货币恢复跌势，比特币自2017年10月以来首次下探5000美元大关，原因是之前BCH出现硬分叉，且监管部门对首次代币发行（ICO）加强了审查。

11月21日凌晨4点半，coinbase平台比特币报价跌破4100美元，创下了13个月以来的新低。

2019年4月，比特币再次突破5000美元大关，创年内新高。5月12日，比特币近八个月来首次突破7000美元。5月14日，据coinmarketcap报价显示，比特币站上8000美元，24小时内上涨14.68%。

6月22日，比特币价格突破10000美元大关。比特币价格在10200左右震荡，24小时涨幅近7%。 6月26日，比特币价格一举突破12000美元，创下自2018年1月来近17个月高点。6月27日早间，比特币价格一度接近14000美元，再创年内新高。

2020年2月10日，比特币突破了一万美元。据交易数据，比特币的价格涨幅突破3%。3月12日，据加密货币交易平台Bitstamp数据显示，19点

44分，比特币最低价格已跌至5731美元。5月8日，比特币突破10000美元关口，创下2月份以来的新高。

截至12月27日19时20分，比特币报价28273.06美元。

2021年1月8日，比特币涨至4万美元关口上方，最高至40402美元。

2021年2月22日，比特币价格线上突破58000美元/枚。

2021年2月16日，比特币价格突破50000美元。

3月13日，比特币24小时上涨约6%，站上60000美元/枚，市值约为1.1万亿美元。

2021年5月19日，比特币跌幅扩大至18%，跌破35000美元/枚整数关口，日内连续跌破九道千元关口。

流通性与接受度

比特币仍然有合法或正当的用途。有多种途径使用比特币，通过电子货币交易所、比特币提款机、服务商和个人等渠道，就能兑换为当地的现金或金币或以现金或金币购买比特币；也可以直接使用它购买物品和服务，或使用比特币金融卡。

特别继维基解密宣布接受比特币捐助后，认可使用比特币的个人、组织和企业迅猛增长。

随着比特币金融卡的激活，即使商家不接受比特币，仍然可以依照比特币与法币的即时汇率，而以比特币付款，犹如刷人民币账户的金融卡支付外币（美元、欧元等）消费，仍然可以依照该外币与人民币的即时汇率；

而从人民币的存款账户扣款来完成付款，这样商家只要支持Visa或 Mastercard等信用卡或是Apple Pay等移动支付功能者皆能使用；

使用范围就能从直接接受比特币的1万商家，大幅扩大到包括网络购物、卖场购物、餐厅和咖啡厅用餐、搭乘交通工具、加油站加油等数千万个商家（Visa 2,900万、MasterCard 3,200万个），如果许可，并可使用世界各地逾3千多万台一般法币ATM，以比特币提领当地现金使用。

交易

比特币点对点网络将所有的交易历史都存储在区块链中，比特币交易就是在区块链账本上“记账”，通常它由比特币客户端协助完成。付款方需要以自己的私钥对交易进行数字签名，证明所有权并认可该次交易。

比特币会被记录在收款方的地址上，交易无需收款方参与，收款方可以不在线，甚至不存在，交易的资金支付来源，也就是花费，称为“输入”，资金去向，也就是收入，称为“输出”。如有输入，输入必须大于等于输出，输入大于输出的部分即为交易手续费。

矿工产出交易没有输入，只有输出，交易记录会显示新生成的比特币（Newly Generated Coins），除矿工产出交易外，一个输入必然是另一笔交易的一个输出，也就是一笔收入必然是其他人的支付。

一个输入没有成为另一笔交易的输出时，它是“未花费的”，也就是“账户余额”。收录此交易的区块被广播后，此交易就有了“1个确认”。矿工们平均每10分钟产生一个区块，每一个新区块的诞生会使此交易的确认数加1。

当确认数达到6时，通常这笔交易被认为比较安全、难以逆转。比特币交易为不可逆，每一笔交易都无法撤销，商家不必遭到诈骗式的拒付而遭受损失，唯一可以获得退款的方法，就是请对方再做一笔反向交易，但需要对方的配合。

区块链

区块链（Blockchain）是比特币的一个重要概念，该概念在中本聪的白皮书中提出，区块链是一串使用密码学方法相关系产生的资料块（称为“区块”，block）。

新增的资料块总能链接到上一个区块，即整条区块链的尾部。比特币点对点网络将所有的交易历史都存储在“区块链”（blockchain）中，所以区块链可以看作记录着比特币交易的账本。区块链是一群分散的客户端节点，并由所有参与者组成的分布式数据库，是对所有比特币交易历史的记录。

中本聪预计，当资料量增大之后，用户端希望这些资料并不全部存储自己的节点中。为了实现这一目标，他采用引入散列函数机制。这样客户端将能够自动剔除掉那些自己永远用不到的部分，比方说极为早期的一些比特币交易记录。

中本聪创造了比特币系统的第一个区块，即“创世区块”，并附有一句“The Times 03/Jan/2009 Chancellor on brink of second bailout for banks”，而这句是当天泰晤士报的头版文章标题。

确认一项交易的过程，是由解决一系列计算难题的工作量证明机制来实现的。

工作量证明机制要求电脑的计算能力为某个有限值的情况下，需要运算一定的时间才能解决，这就使得攻击者无法重写、修改交易历史，除非他能够拥有相对比特币点对点网络系统更强大的计算能力，从而能以更快的速度产生区块链（称为"51%攻击"）。

工作量证明机制的难度由系统自动调节，所以新区块的生成平均需时10分钟。整个比特币点对点网络的节点都会自动检测交易和区块的有效性，并忽略任何违背规则的交易和区块，比如那些产生错误数量的区块，或多次发送同一份额比特币的交易行为。

参与处理区块的客户端可以得到一定量新发行的比特币，以及相关的交易手续费。

为了得到这些新产生的比特币，参与处理区块的用户端需要付出大量的时间和计算力（为此社会有专业挖矿机替代电脑等其他低配的网络设备），这个过程非常类似于开采矿业资源，因此中本聪将资料处理者命名为“矿工”，将资料处理活动称之为“挖矿”。

这些新产生出来的比特币可以报偿系统中的资料处理者，他们的计算工作为比特币点对点网络的正常运作提供保障。

有鉴于此，其他类似竞争币（Altcoin）都是用了相同的理念去处理端间交易资料，只是在工作量证明机制上进行调整，如采用权益证明（Proof of Stake）和Scrypt算法等

以上内容参考百度百科-比特币

二、如何生成bitcoin 地址长度不一样

1.首先你要知道公钥和私钥的概念（已经懂的不用看这部分了）

公钥私钥是现代密码学分支非对称性加密里面的名词，通常都是用公钥加密信息，用私钥解密信息，为什么要这样？因为你看电视剧的时候，发电报那种都是对称性加密，这种加密方式缺点是显而易见的，如果被人知道了密钥和加密方法，于是按照加密方法反着来就能解密。一直到非对称性加密这种情况才有所改观，公钥就是可以对全世界公开的密钥，比如你和google通讯，用google给的1024位的公钥加密，送到google那里只有他有对应的私钥，只有他能解密，于是就保证了通讯安全

2.比特币主要用了ECDSA，也就是椭圆曲线签名算法，这个算法有两个特性，注意这两点对下面至关重要

a.只要知道私钥，可以算出相应的公钥；

b.你用私钥签名过的东西，可以用公钥算一下是不是你签的；

3.知识准备完了，下面开始讲比特币的交易，比特币其实没有钱包，只有交易账单，整个比特币就是一大堆交易账单

比如：

账单1从A转到B转了XXX比特币

账单2从B转到C和D转了XXX比特币

账单3从C转到E转了XXX比特币

。。。。任何人只要下载了客户端都能接收到从比特币成立那一天起的所有账单，所以，只要把所有账单都下载全了自然知道每个账户上应该剩多少钱（这里仔细思考下）

4.比特币的账户，就是刚才讲的一段公钥

5.下面我开始贴一个比特币的账单，这里是核心部分了！！！每个账单都是一段数据，你签完了以后会发送到全网，把数据结构逆向成易懂的中文解释如下：

FROM（谁发送的，包括两部分）

Previous tx:你要花的这笔钱的那个账单的id，也就是说，你花的任何一笔钱都应该有人转给你过，需要出示那个账单的id

scriptSig:你对这笔交易的签名，就是把单子用你的私钥做hash，只有你能做这个hash

TO（谁接受，包括两部分）

Value:要发多少

scriptPubKey:对方的公钥，比特币账户就是一段公钥

6.等你签完单子以后，开始往全网发送，怎么发呢？比特币通讯没那么复杂，你可以类比成IRC频道，但和普通的“IRC”不同的是，任何一个客户端都是一台“IRC”服务器，当你启动客户端的时候，会接收到周围的有公网IP的客户端地址，就是“服务器”列表，这个列表也不断的刷新，都是其他的比特币用户，于是你在这个“IRC”喊一句话的时候，周围的人会听到，进而扩散的全世界。

7.把签单发送到全世界以后，所有收到这个单子的客户端会效验你这个单子对不对，比如会效验你的签名，是不是你发的，会效验你是否有那么多钱（根据历史交易可以推算出你有多少钱可以花）

如果这个交易大家算过没问题了，基本上就算转账成功了。

8.实际上现在对方已经接受了比特币，但是要想花的话，他得有那个地址（公钥）对应的私钥。于是他就能填下一个单子的 FROM头部，Previous tx就是刚才这笔交易的序号，scriptSig填用他私钥签名过的hash

如此往复。。。

三、比特币如何防止篡改

比特币网络主要会通过以下两种技术保证用户签发的交易和历史上发生的交易不会被攻击者篡改：

非对称加密可以保证攻击者无法伪造账户所有者的签名；

共识算法可以保证网络中的历史交易不会被攻击者替换；

非对称加密

非对称加密算法3是目前广泛应用的加密技术，TLS证书和电子签名等场景都使用了非对称的加密算法保证安全。非对称加密算法同时包含一个公钥（Public Key）和一个私钥（Secret Key），使用私钥加密的数据只能用公钥解密，而使用公钥解密的数据也只能用私钥解密。

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图 2-非对称加密特性

比特币使用了非对称加密算法保证每一笔交易的安全，网络中的每一个账户（地址）都是一对秘钥中的公钥，账户的所有者会持有私钥，下面就是一对刚刚生成的比特币地址和私钥4：

Address: 13RTT8MsbAj7o4zL7w4DNNuuwhgGgHqLnK

Private Key: 469d998dd4db3dfdd411fa56574e52b6be318f993ca696cc5c683c45e8e147eb

需要注意的是，使用网站生成比特币地址和私钥是极其危险的做法，我们并不清楚网站是否会存储私钥，所以建议使用比特币的客户端生成公私钥对。

任何人通过上面的地址 13RTT8MsbAj7o4zL7w4DNNuuwhgGgHqLnK都可以向该账号转账；账号的持有者也可以使用私钥签名交易向其他地址转账，当我们想要向比特币网络中提交一笔新的交易时，需要先构建一个如下所示的交易结构：

{

"txid":"5be7a9e47f56c98e5297a44df52da0475f448ece98bb51489103cdf70653092f",

"hash":"5be7a9e47f56c98e5297a44df52da0475f448ece98bb51489103cdf70653092f",

"version":1,

"size":224,

"vsize":224,

"locktime":0,

"vin": [...],

"vout": [...],

"hex":"0100000001a90b4101e6cbb75e1ff885b6358264627581e9f96db9ae609acec98d72422067000000006b483045022100c42c89eb2b10aeefe27caea63f562837b20290f0a095bda39bec37f2651af56b02204ee4260e81e31947d9297e7e9e027a231f5a7ae5e21015aabfdbdb9c6bbcc76e0121025e6e9ba5111117d49cfca477b9a0a5fba1dfcd18ef91724bc963f709c52128c4ffffffff02a037a0000000000017a91477df4f8c95e3d35a414d7946362460d3844c2c3187e6f6030b000000001976a914aba7915d5964406e8a02c3202f1f8a4a63e95c1388ac00000000",

"blockhash":"0000000000000000000c23ca00756364067ce5e815deb5982969df476bfc0b5c",

"confirmations":5,

"time":1521981077,

"blocktime":1521981077

}

接下来，我们可以使用持有的私钥对整个交易中的全部字段进行签名，然后将签名与交易打包并发送到网络中等待比特币网络的确认就可以了。

在比特币的所有地址中，35hK24tcLEWcgNA4JxpvbkNkoAcDGqQPsP地址中目前持有 250,000多个 Bitcoin5，目前的市值大概为 20亿美元。在只知道地址的情况下，我们来算一下获取该地址对应的私钥需要多长时间。比特币的私钥总共有 256位，即 22562256中可能性：

115792089237316195423570985008687907853269984665640564039457584007913129639936115792089237316195423570985008687907853269984665640564039457584007913129639936

目前我们没有较为快捷的破解手段，只能使用暴力破解计算私钥。假设我们使用 IBM在 2018年推出的超级计算机 Summit6，它能每秒能做 1.4∗10171.4∗1017次浮点数计算，假设该计算机可以每秒计算相同次数的公私钥对（计算公私钥对远比一次浮点数计算复杂），想要找到存放 20亿美元资产的地址对应的私钥需要如下所示的时间：

1.15∗1077365∗86400∗1.4∗1017=2.9∗1052年1.15∗1077365∗86400∗1.4∗1017=2.9∗1052年

我们整个宇宙的存在时间也只是破解该私钥时间的几十亿分之一，所以在目前的计算能力没有革命性突破的前提下，想要通过暴力破解的方式获取公钥对应的私钥只有理论上的可能性，在实践中是完全不可能的7。

共识算法

MySQL等数据库以行为单位存储数据，而比特币这个分布式数据库中存储的基本单位是区块，区块通过哈希指针连接就会构成一棵树，如下图所示，图中绿色的最长链就是网络的主链。

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图 3-区块链和主链

如何让网络中的所有节点对下一个区块中的内容达成共识是比特币需要解决的关键问题，只有让节点对数据达成一致才会保证过去的交易不会被篡改，但是作为在公网运行的分布式数据库，它面对的场景非常复杂，需要解决拜占庭将军问题下的分布式一致性问题。

拜占庭将军问题是 Leslie Lamport在 The Byzantine Generals Problem论文中提出的分布式领域的容错问题，它是分布式领域中最复杂、最严格的容错模型8。在该模型下，系统不会对集群中的节点做任何的限制，它们可以向其他节点发送随机数据、错误数据，也可以选择不响应其他节点的请求，这些无法预测的行为使得容错这一问题变得更加复杂。

拜占庭将军问题描述了一个如下的场景，有一组将军分别指挥一部分军队，每一个将军都不知道其它将军是否是可靠的，也不知道其他将军传递的信息是否可靠，但是它们需要通过投票选择是否要进攻或者撤退：

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图 4-拜占庭将军问题

区块链技术使用共识算法和激励让多个节点在拜占庭将军场景下实现分布式一致性。比特币使用如下的规则让多个节点实现分布式一致性：

引入工作量证明—让节点在提交新的区块之前计算满足特定条件的哈希，取代传统分布式一致性算法中，一人一票（或者一节点一票）的设定；

引入最长链是主链的设定—只有主链上的交易才被认为是合法交易；

引入激励—提交区块的节点可以获得比特币奖励；

通过以上的规则，各个节点会在最长的链上计算哈希，努力提交合法的区块。然而一旦节点中有人掌握了 51%以上的计算能力，它能通过强大的算力改变区块链的历史。因为区块具有连续性，所以前一个区块的改变会使后一个区块计算的哈希失效，如图 4所示，如果攻击者需要改变主链中的倒数第三个黄色区块，它需要连续构建四个区块才能完成对历史的篡改，其他的节点才会在这条更长的链上继续计算：

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图 4- 51%攻击

1使用如下所示的代码可以计算在无限长的时间中，攻击者持有 51%算力时，改写历史 0~ 9个区块的概率9：

#include

#include

double attackerSuccessProbability(double q, int z){

double p= 1.0- q;

double lambda= z*(q/ p);

double sum= 1.0;

int i, k;

for(k= 0; k<= z; k++){

double poisson= exp(-lambda);

for(i= 1; i<= k; i++)

poisson*= lambda/ i;

sum-= poisson*(1- pow(q/ p, z- k));

}

return sum;

}

int main(){

for(int i= 0; i< 10; i++){

printf("z=%d, p=%f\\n", i, attackerSuccessProbability(0.51, i));

}

return 0;

}

通过上述的计算我们会发现，在无限长的时间中，占有全网算力的节点能够发起 51%攻击修改历史的概率是 100%；但是在有限长的时间中，因为比特币中的算力是相对动态的，比特币网络的节点也在避免出现单节点占有 51%以上算力的情况，所以想要篡改比特币的历史还是比较困难的，不过在一些小众的、算力没有保证的一些区块链网络中，51%攻击还是极其常见的10。

防范 51%攻击方法也很简单，在多数的区块链网络中，刚刚加入区块链网络中的交易都是未确认的，只要这些区块后面追加了数量足够的区块，区块中的交易才会被确认。比特币中的交易确认数就是 6个，而比特币平均 10分钟生成一个块，所以一次交易的确认时间大概为 60分钟，这也是为了保证安全性不得不做出的牺牲。不过，这种增加确认数的做法也不能保证 100%的安全，我们也只能在不影响用户体验的情况下，尽可能增加攻击者的成本。

总结

研究比特币这样的区块链技术还是非常有趣的，作为一个分布式的数据库，它也会遇到分布式系统经常会遇到的问题，例如节点不可靠等问题；同时作为一个金融系统和账本，它也会面对更加复杂的交易确认和验证场景。比特币网络的设计非常有趣，它是技术和金融两个交叉领域结合后的产物，非常值得我们花时间研究背后的原理。

比特币并不能 100%防止交易和数据的篡改，文中提到的两种技术都只能从一定概率上保证安全，而降低攻击者成功的可能性也是安全领域需要面对的永恒问题。我们可以换一个更严谨的方式阐述今天的问题—比特币使用了哪些技术来增加攻击者的成本、降低交易被篡改的概率：

比特币使用了非对称加密算法，保证攻击者在有限时间内无法伪造账户所有者的签名；

比特币使用了工作量证明的共识算法并引入了记账的激励，保证网络中的历史交易不会被攻击者快速替换；

通过上述的两种方式，比特币才能保证历史的交易不会被篡改和所有账户中资金的安全。