區塊鏈為什麼會有如此魅力，讓全社會都在關注它？區塊鏈技術是本質是不可篡改的、去中心化的公開賬本，是記賬方式的進步。記賬是社會生產生活的基石，記賬方式的進步，能推動社會進步。
作為貨幣，位元幣可以和現金、銀行存款作比較。
|| 現金| 中心化記賬(銀行) | 去中心化記賬(位元幣)|
|---|---|---|---|
| 確權 | 實物確權 | 中心化記賬確權 | 去中心化記賬確權 |
| 轉移 | 需要面對面傳遞，受地理位置限制 | 轉賬方傳送指令到中心伺服器，中心伺服器修改賬本實現財富轉移，接收方不需要任何操作，轉賬不受地理位置限制 | 轉賬方傳送指令到位元幣網路，由位元幣網路實現對賬本進行修改 |
| 限制 | 現金的使用不受限制 | 中心化賬本的使用，經常受限制 | 位元幣的使用不受限制|
位元幣是自由財富，它可以點對點的轉移，不受中心節點管控，這很像現金；但位元幣的轉移不受地域限制，這很像中心化記賬的存款。位元幣結合了兩者的優勢，這是位元幣價值所在。
通過上述分析，位元幣是通過去中心化的儲存網路來記錄賬本，並且在這個基礎上，實現點對點的財富轉移功能。位元幣要實現以上功能有幾個難點：
區塊鏈資料結構
位元幣首次使用了區塊鏈這種資料結構，這種資料結構通過雜湊演算法，鎖定資料的方式，保證資料不被篡改。
區塊鏈可以拆分成兩個詞語：區塊、鏈。如果把區塊鏈比做一本筆記本，那麼區塊就是筆記本的一頁紙，這些紙上面記錄了很多轉賬資訊。為了保證區塊所記錄的轉賬資訊不被篡改，每個區塊都鎖定上一塊區塊的內容。一旦某個區塊被篡改，會出現連環雪崩效應，要修改後面所有的區塊來掩蓋非法修改。如果希望修改的區塊能被其他節點認可，需要做繁重的運算來讓其他節點確認，這基本不可能。
位元幣系統認為，一旦區塊被六個區塊鎖定，這個資料就不可能被篡改了。
雜湊演算法
雜湊演算法是一類演算法，它的作用是獲得資料的指紋（乙個整數），常見的雜湊演算法有 rsa、ripemd160、sha3 等等。對資料 x 進行雜湊運算，得到結果 y，可以記作 $$ h(x) = y$$ 。
x 可以代表乙個數，或者是任意大小(比如 2g 的檔案)，無論是什麼樣的 x，通過雜湊運算之後得到相應的整數 y。
如果有 $$ h(x_1) = y_1 $$ 和 $$ h(x_2) = y_2 $$ ，那麼可以認為：
雜湊值在區塊鏈中，其中乙個作用是，在區塊中儲存上乙個區塊的雜湊值，用於鎖定上一塊區塊資料的完整性。
確權位元幣是位元幣網路（或者叫做位元幣系統）的記賬單位，記賬除了記錄財富數量之外，還要記錄財富屬於誰這個屬性，在位元幣系統中，使用非對稱加密技術來對位元幣進行確權。
位元幣系統沒有中心節點，因此位元幣系統開戶，不需要到某個組織去登記，只需要自己隨機生成一串金鑰作為自己的賬戶，這個金鑰我們稱之為私鑰。然後使用私鑰，根據橢圓曲線非對稱加密演算法規則，生成私鑰對應的公鑰，再使用公鑰，生成位元幣錢包位址。使用者可以將自己的錢包位址公布於眾，用於接收位元幣財產，在區塊鏈中，使用錢包位址來進行確權。
使用錢包位址確權的位元幣，只有對應的私鑰，才能夠將其解開，並進行再次轉移。因此私鑰是非常重要的資訊，不可暴露給其他人或者丟失。如果私鑰暴露或者丟失，意味著財富的不安全，並且無法找回密碼。
非對稱加密
加密演算法很早就有，通過一些演算法，將資訊隱藏起來，早期加密依靠加密演算法，也就是演算法洩漏了，加密也就被破解了。現代加密保障不在於演算法，在於金鑰，演算法是公開的，只要儲存好金鑰，就保證了加密安全。
有些演算法，加密金鑰和解密金鑰是一致的，這種加密演算法叫做對稱加密，典型的對稱加密演算法有 aes (高階加密標準)。對稱加密演算法速度很快，不過金鑰交換存在隱患。
2023年，三位數學家設計了 rsa 加密演算法，這個加密演算法的加密和解密使用不同的金鑰。兩個金鑰分別稱為私鑰和公鑰。使用公鑰加密的密文，私鑰可以解密；使用私鑰加密的密文，公鑰可以解密。如果你想進行加密通訊，只要把公鑰公布於世，私鑰則之有自己持有，這樣任何人都可以使用公鑰進行加密之後，再進行傳輸，其他人使用公鑰無法對資料進行解密，只有持有私鑰的人才可以解密。
非對稱加密基於這樣的數學原理：$$f(x) = y$$ 的計算很簡單，但是 $$ f(y) = x $$ 很難。只要符合這種情況的數學式，都可以作為非對稱加密的基礎。rsa 基於離散對數，後來數學家們發明了更難於破解的 ecc（橢圓曲線非對稱加密演算法），位元幣中使用的就是 ecc 演算法。
非對稱加密演算法雖然很厲害，但是一次能加密的資料有限，如果乙個很大的檔案需要使用非對稱加密演算法來進行加密，那麼效能是很差的。在秘密通訊過程中，非對稱加密通常只用於交換對稱加密的金鑰。
數字簽名
非對稱加密還可以用於數字簽名，當 a 發表一篇文章，然後使用雜湊演算法計算文章的雜湊值，再用 a 的私鑰對雜湊值進行加密，加密的結果就是這篇文章的數字簽名。其他人可以用 a 的公鑰，來解密數字簽名，如果解密的結果，正是這篇文章的雜湊值，那麼這篇文章一定是 a 寫的，並且文章內容沒有被篡改過。
數字簽名可以保證資料不可抵賴，比如 a 傳送轉賬資訊給 b，然後 a 可以抵賴，說我沒有發過，這個資料不知道誰發的。但是如果 a 傳送的資料中，包含數字簽名的話，那麼 a 就不可以抵賴了。
簽名過程：$$y = sign(a, x) = encrypt( hash(x), a_ )$$
驗證過程：如果 $$decrypt(y, a_) == hash(x)$$ 成立，那麼可以稱為，x 是 a 發布的資訊，中間沒人篡改。
轉移、驗證、記賬
財富需要流動才有意義，如果 a 想將位元幣財富轉移給 b，這個過程，需要 a 的私鑰和 b 的錢包位址才可以進行。a 通過指令碼 s1 將自己的財富解鎖，然後給需要轉移部分財富，附上一段指令碼 s2，s2 指令碼只有 b 的私鑰才能夠執行。
如果 a 不是個誠實的人，那麼他可以利用網路延遲，將自己的乙份財富，同時轉給 b 和 c，這種攻擊被稱為雙花攻擊。在中心化世界裡，雙花攻擊的防護由中心節點完成。在位元幣系統裡，沒有中心節點存在，為了避免這種攻擊，位元幣系統會選舉乙個臨時的驗證節點，來驗證財富轉移請求的合法性。選取臨時節點的遊戲規則是，哪個節點計算出雜湊值符合規則，那麼那個節點就擁有了此次記賬的權利，所有位元幣節點都尊重這個遊戲規則，不尊重遊戲規則的節點，將會被踢出位元幣網路。
分叉為了避免雙花攻擊，需要臨時選取臨時節點進行轉賬驗證，這些競爭記賬權的節點稱之為礦工，競爭的過程稱之為挖礦，競爭成功的礦工，可以為系統增加區塊，並且在這個區塊中，給自己獎勵位元幣。
如果兩個礦工同時宣布挖礦成功，那麼會出現兩個字尾區塊的情況，這種情況稱之為分叉。位元幣並不傾向兩個分叉中的任何乙個，而是擱置爭議，繼續執行，經過一段時間的競爭之後，總有乙個鏈的長度會比另外乙個鏈長，而位元幣系統，只認可比較長的鏈。
漸進式共識的思維，在位元幣中非常重要，對區塊鏈未來的發展，也是很有指導意義的。
智慧型合約
上文中提到，位元幣的轉賬，是通過指令碼來執行的，如果豐富這些指令碼功能，加上一些判斷條件，那麼轉賬就成為有條件的轉移，這種條件是雙方的某種約定，或者叫做合同。這種可程式設計的交易，用於規範和約定雙方的行為，比當前世界中，紙質的合同更加有執行效率。位元幣的指令碼功能偏弱，因此才會有號稱區塊鏈 2.0 的以太坊的崛起。
位元幣是偉大的發明，創造了自由的貨幣體系，把傳遞訊息的網際網路公升級為傳遞價值的區塊鏈網路，並且這個網路在沒有任何管理員管理的情況下，安靜的執行了 10 年，沒有大的事故發生。但是作為第一代區塊鏈應用，位元幣還是有考慮不周的情況：
由於位元幣源**是開源的，任何人可以輕鬆獲得源**，在位元幣基礎上，稍作修改，換個名字，發行一種新的虛擬貨幣，這種幣稱之為「山寨幣」。最成功的「山寨幣」是萊特幣，目前在虛擬貨幣世界裡，市值排名第七，它修改了出塊時間和區塊尺寸，交易速度加快，在 2013 年推出並獲得認可和成功。
現在新的山寨幣已經不太可能獲得市場認可，因此一些山寨幣，並沒有創世塊，而是從位元幣的某一區塊進行分叉，在分叉處實行新的遊戲規則，並且承認之前位元幣賬戶的資產，通過空投方式給這些位元幣賬戶傳送對應的新幣，這些新幣稱之為「分叉幣」，分叉幣也是山寨幣，不同的是它已經有相應的位元幣使用者了，相對容易獲得市場任何。分叉幣成功的典型是位元現金，目前市值排名第四。
還有一些程式設計師，參考位元幣實現，重新調整遊戲規則，並增加業務功能，這種虛擬貨幣不能稱之為「山寨幣」，而是一種新的公鏈，成功的典型是以太坊，目前以太坊市值僅次於位元幣，被業界稱之為「區塊鏈 2.0」。
以太坊很多和位元幣一樣，包括非對稱加密演算法的選擇，工作量證明共識演算法，它的偉大在於，完善了位元幣的指令碼功能，實現了圖靈完備的智慧型合約功能。圖靈完備的智慧型合約使得以太坊除了具有去中心化貨幣功能之外，還有合約功能。如果說位元幣是全球賬本，那麼以太坊就是全球計算機。如果把位元幣當成一本本子，那麼以前記賬全靠口算，而以太坊則是一本本子加上乙個計算器。除了業務先進之外，以太坊的創始人作為一面旗幟，指導者以太坊前進的方向。在經濟系統方面，以太坊引入 gas 概念，使得以太幣有了使用價值，也比位元幣更進一步。
記賬和傳遞價值
記賬和傳遞價值，是區塊鏈最基本的應用，位元幣是典型，基於區塊鏈的貨幣，是一種更好的貨幣。
智慧型合約
使用智慧型合約來約束人們的行為，並且在智慧型合約中，對不遵守合約的人，實施懲罰，這樣可以降低信任成本，提高合作效率。
儲存區塊鏈網路中的節點，都是物理電腦，這些電腦可以攜帶大規模儲存，為區塊鏈系統儲存資訊。資訊儲存到區塊鏈上有諸多好處：
**便宜
資料安全
無法被監管
網路網路屬於另乙個方面的基礎建設，目前區塊鏈網路是平等的對等網路，通訊完全靠喊（廣播），規劃好網路，也就是建立區域性網路通訊，建立子網，用於提高區塊鏈效能，是很重要的乙個方向。
網際網路當區塊鏈系統中的儲存和網路規劃完成時，網際網路的許多應用會被遷移到區塊鏈系統，阿里雲等各種提供雲儲存和計算的公司成為歷史，類似**也會直接上區塊鏈，並且物品是使用虛擬貨幣結算的。
物聯網經濟系統
不發幣的區塊鏈是沒有生命力的，在區塊鏈上有了幣之後，就要考慮遊戲規則，如果遊戲規則不公平，那麼對應的鏈很快沒有使用者。
區塊鏈系統設計步驟：
鏈必須有經濟效益
鏈產生的經濟效益應該體現在鏈上的電子貨幣上
確定參與系統的角色
為每個角色的活動，定義獎勵和懲罰措施
分析、測試、驗證
回到第 4 步調整
經濟系統設計其實類似遊戲中的數值策劃，把經濟系統設計成為合理的系統，對於公鏈來說至關重要。
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