4.1.1. 比特币简介¶

比特币是第一个成功的加密货币。 与本教程特别相关的是，比特币依赖于使用区块链实现的公共账本。 比特币是区块链早期且相当著名的使用案例。 因此，在公众中这两个概念紧密相关，以至于许多人无法区分它们。

由于比特币建立在没有所有者/控制者的公共分布式账本上，其成功依赖于向区块链添加交易的安全机制，而这又依赖于说服社区成员执行所使用的任何共识算法所需的服务。 提供这些服务的报酬是一些比特币。 共识算法是原始的工作量证明算法。 比特币也是第一个著名的工作中共识算法的范例。 因此，工作量证明以及相关的挖矿概念也交织在公众对区块链和加密货币的看法中。 我们将在本教程后面看到，这既不真实（有替代方案）也不理想（工作量证明有重大缺点）。 如果你一直在阅读本教程到现在，你应该对上述各种组件如何工作有相当好的了解，因此理解如何将这些组件组合起来理解比特币应该不困难。

4.1.2. 目标与难度¶

比特币的一个重要概念是"目标"。 回忆一下，矿工在找到一个使哈希码低于某个值的随机数时获得奖励。 这个值被称为目标。 需要多少工作取决于目标值有多低。 例如，如果随机数以 10 为底并需要 4 个前导零，那么每次随机数尝试"获胜"的概率是万分之一。 随着时间的推移，比特币的价值发生了变化。 由于矿工通过比特币获得服务报酬（本质上是将区块放到区块链上），矿工愿意投入的实际时间和成本（以计算周期为单位，相当于电力成本）会发生变化。 比特币的目标是每 10 分钟向区块链添加一个区块，因此随着矿池的变化，有必要更改目标值（挖矿的难度级别）。 如果比特币变得更有价值，那么将有更多投资进入挖矿，因此目标需要变得更严格以维持时间表。 如果比特币价值下跌，那么进入挖矿的投资将减少（矿工将停止花费那么多周期，因此也停止那么多电力），因此目标必须变得不那么严格以维持时间表。 目标值根据添加到链中的区块的实际历史定期重新计算。

4.1.3. 交易¶

回忆一下，我们之前讨论过比特币生态系统中的大多数参与者是薄节点。 一个例子是比特币钱包。 薄节点不保留系统的整个交易历史。 相反，他们向第三方查询有关交易的必要信息，然后验证这些信息是否正确。 比特币使用存储在其区块中的默克尔树来组织交易以支持 简化支付验证 （SPV）。

但是，我们有一个问题。 SPV 只真正适用于安全在区块链上的交易。 "可接受"信任级别的标准是在相关区块之外添加了六个区块到区块链，相当确信共识算法已"确认"你的交易结算。 由于比特币被调整为每 10 分钟添加一个新区块，这意味着可靠的交易确认需要几个小时。

当你在杂货店刷卡时，商店依赖 Visa 或 Mastercard 等支付提供商"验证"你的信用充足且交易已处理。 为了实现这一点，Visa 和 Mastercard 雇用了数千名员工，遍布多个大洲，都在为支付处理系统构建和维护基础设施。 比特币旨在无需人工干预即可实现这一点，同时避免对过程的任何信任。 在信用卡示例中，客户和商家都被迫信任支付处理器以准确和诚实的方式行事。

比特币的经验法则是你需要收到至少 6 个交易确认，以确保在发货前某人已经将币发送给你。 这带来了很多问题，因为买方不信任卖方（如果卖方收到钱但不发货怎么办），反之亦然（如果卖方发货而买方不付款怎么办）。 因此在实践中，我们需要第三方（托管）在买方和卖方之间建立交换渠道。 买方将硬币存入第三方受信任方，卖方将产品发送给第三方。 在第三方从卖方和买方收到东西后，它将把产品转发给买方，并将硬币存入卖方。 当然，你必须信任第三方。 这很棘手，因为比特币的理念是摆脱中心化方，但最终我们必须依赖第三方。

4.1.4. 比特币争议¶

比特币因其多种原因而备受争议。 有些是加密货币的本质固有的，有些则源自比特币的特定实现。

匿名性： 与许多加密货币一样，比特币支持公钥密码学作为使交易参与者匿名的机制，至少在将其交易中的身份与其真实身份分离的范围内。 如果实体可以参与的任何交易你不认为他们应该被允许参与，那么这是你可能反对这种匿名性的原因。 人们（或政府！）反对的交易包括非法毒品交易、赃物销售、洗钱、雇佣谋杀、非法武器交易、勒索软件攻击和其他勒索支付以及避税交易。 政府尤其反对其中许多交易，通常构建复杂的系统来控制"现实世界"货币中的匿名交易。 因此，他们通常反对在加密货币世界中进行匿名交易。

投机投资： 一些加密货币，特别是比特币，已经变得足够有价值，被认为值得作为投资进行交易。 许多被交易的东西被认为是"投机"投资，这意味着它们的交易价值与其内在价值脱节。 比有时进行投机交易的股票、债券和商品更多，比特币没有内在价值。 它只值得某人愿意提供给你的交换。 有些人认为"现实世界"货币也是如此，反驳是政府支持的货币的价值通常与相关政府的感知稳定性有关。 当然，在短时间内比特币的价值曾大幅波动。 那些反对投机投资概念的人往往对加密货币投资持负面态度。

工作量证明消耗资源： 比特币价值巨大上涨的一个后果是它激励许多人竞争成为矿工。 因此，挖比特币区块的成本按比例上升（参见"目标与难度"）。 因此，现在在计算成本方面挖新区块相当昂贵。 计算成本与能源成本直接成正比。 也就是说，增加挖区块所需的计算会导致挖该区块消耗的电力按比例增长。 2021 年，比特币挖矿消耗了全球电力产量的大约 0.5%。 在气候变化影响与消耗电力直接相关的世界中，这对世界产生了重大的负面影响。 任何加密货币都没有内在原因需要消耗大量能源来运行。 这完全是由比特币价值和比特币碰巧使用的工作量证明算法组合创造的经济激励引起的。 这是寻找构建共识算法的其他方法（成本更低）的主要动机。 以太坊就是基于另一种类型共识算法的加密货币的例子。

后果： 2021 年 5 月和 6 月，中国实际上禁止了比特币挖矿。 这导致可用于挖矿的计算周期下降了大约 40%。 这反过来对挖矿目标产生了临时影响，使剩余矿工挖新区块更容易（因此更便宜）。 当时比特币挖矿能力的 40% 是如此巨大的计算能力，以至于产生了现实世界的影响，如相关硬件价格下跌。 2021 年 9 月，中国禁止了所有涉及加密货币的金融交易。 可以合理地假设这是由于中国政府反对上述加密货币的匿名性方面。

4.1.5. 比特币钱包¶

使用比特币的一个实际方面是，如果你拥有比特币，你需要访问它们（以进行交易）。 这是在你寻求发布交易时提供凭证的问题。 本质上，你是通过提供某种形式的公钥来做到这一点的。 这样做的机制通过称为比特币钱包的东西。 除了其他事项，比特币钱包持有你的私钥。

如果你丢失了钱包文件或让你访问钱包的密码/密钥， 那么就没有补救措施。 没有区块链的中心化管理器，因此没有其他实体可以授予你访问权限。 这是比特币作为分布式货币的后果之一。 如果你丢失了密钥，就没有办法恢复它。

参见 https://www.npr.org/2020/12/30/951460511/bitcoin-losers-classic 了解人们在丢失或无法访问其比特币钱包时丢失比特币的有趣故事。 据估计，某些可挖掘的比特币中有相当大的一部分以这种方式永久丢失。