【PConline 雜談】眾所周知，比特幣依靠特定演算法並透過大量的計算產生。然而，由於P2P的去中心化特性與演算法本身，也將比特幣的總數量永久限制在了2100萬個。正因如此，比特幣才具有極強的稀缺性，這意味著其背後蘊藏著巨大的升值空間。But！本期我們不講發家致富，而是要向各位科普一下比特幣的原理與運作機制。
光知道掙錢 卻不知比特幣的原理與運作機制?
比特幣是2009年由一個化名中本聰(Satoshi Nakamoto)的神秘個人（或組織）建立的。本質上，比特幣就是一份數字檔案，裡面列舉著帳戶和金額，就像是一個賬本，這份檔案的副本被儲存在比特幣網路的每一臺電腦中。其實，在現實世界中，這些數字不具有任何意義，它們之所以存在價值，是因為人們自願用其交易真實貨物以及購買服務，並相信其他人也會這樣做。
當你向別人轉賬時，需要向整個網路傳送一條資訊，隨後你賬戶的金額就會減少，接收者賬戶的金額就會增加，與此同時，比特幣網路中的節點或計算機會更新其賬戶副本資訊，然後繼續將交易資訊傳遞到其他節點。這種以數字計算為基礎的安全機制，組成了比特幣交易網路本身，是一個系統，讓一組計算機共同儲存一份賬本。
說到這裡，你會發現其實這與銀行儲存賬本的方式很像，由一組計算機儲存而非一個單一實體組織來儲存賬本。舉例倆說，不像在銀行只有你自己知道你的交易資訊，在比特幣交易網路裡，每個人都知道每個人的交易資訊；而在現實生活中，你能夠信任銀行也有權起訴它（如果某些交易出了差錯)，但在比特幣網路中，你每時每刻都在與陌生人打交道，因此你不能相信任何人。
換言之，比特幣系統的設計機制也讓“信任”沒有存在的必要。特設的數字函式確保系統的每個方面正常執行。接下來，我們便為各位詳細介紹比特幣如何實現讓一群陌生人去管理其他人的金融交易。
簡單來說，例如A給B轉賬時，他只需向比特幣網路廣播一條資訊，說明賬戶和金額資訊，從A賬戶轉5個BTC給B賬戶，每個接收到這條資訊的節點，會更新他們的賬戶副本資訊，然後繼續傳送這條交易訊息，但節點如何能確定這條請求是可信的呢？因為只有真正的擁有才有權傳送這條資訊。
實際上，比特幣有一套密碼規則，用來解鎖和管理貨幣交易，這種密碼叫做“數字簽名”。就像現實生活中的親筆簽字一樣，它能夠證明交易的真實性，並透過一種數字演算法實現。這種演算法能夠防止資料複製或偽造。但與簡單的靜態密碼不同的是，每筆交易數字簽名都完全不同。因此，在比特幣交易網路中你是和完全陌生的人打交道，所以你永遠不要把密碼暴露給別人，因為密碼有被複制和重新使用的危險。
數字簽名是這樣運作的，它由兩個不同但相互關聯的金鑰構成，“私人金鑰”用來建立一個數字簽名，“公共金鑰”用來讓其他人核對私人金鑰。我們可將私人金鑰看作真正的密碼，數字簽名將作為一個媒介，證明你擁有密碼，同時並不要求你將密碼資訊展示出來。
在絡中，公共金鑰其實就是“傳送至”地址，所以當你向某人轉賬時，其實是將貨幣傳送至對方的公共金鑰。消費時，你必須證明你是公鑰地址的（錢被轉至的地址）真正擁有者，透過交易資訊和你的私鑰生成數字簽名的這個過程，可以證明你是真正擁有者的身份。
網路中的其他節點可在一個不同的函式中，利用該數字簽名來核實它是否與你的公鑰相符。透過分析數字簽名背後的數學演算法，網路中的其他人就能夠核實傳送人為金鑰真實擁有者，而無需真正看到金鑰。有一點非常重要，由於數字簽名取決於交易訊息，因此每筆交易數字簽名都不相同，而且不能在另一筆交易中再次使用，而且數字簽名取決於交易資訊的關係，意味著沒有人可以修改該資訊。
當該交易資訊在網路中傳送時，因為任何對交易資訊的更改都會導致數字簽名失效。當然，這背後的數學演算法非常複雜，因此我們在這裡不做詳細的解釋，但可以提供一些關鍵詞供大家自行百度，例如‘橢圓曲線數字簽名演算法’，‘數字陷門（函式）’等等。
比特幣交易網路中，貨幣的所有權是透過驗證歷史交易資訊進行核實的。例如要傳送5個BTC給B，A必須援引之前收到這5個或更多比特幣的歷史交易資訊，這些被援引的交易記錄稱作“進賬”，網路中核實該交易資訊的節點會檢視那些“進賬”，以確保A是真正的接收者，並確保進賬數額為5個BTC或更多。
下面我們透過一個例項來看具體如何操作。如上圖，這筆交易援引了6個進賬資訊，總共139.6個比特幣，在出賬表格中有兩行內容，第一行顯示退還給傳送人的比特幣金額，有一條簡單的規則表示每筆交易都必須將進賬金額用完，因此，如果你要傳送的比特幣金額與任何一筆進賬都不完全匹配，你需要將餘額傳送給自己。
透過這些被援引的進賬關係，對於比特幣的所有權在網路中以某種鏈條方式進行傳遞。但你如何相信之前的歷史交易呢？當然不能簡單相信，而是需要驗證交易當事人他們的進賬。事實上，當你開始安裝比特幣錢包軟體時，該軟體會下載之前每筆交易記錄，並且會驗證每筆交易的有效性，一直驗證到最開始的第一筆交易。時刻記住你是在和陌生人打交道，因此必須為自己核實每筆交易，整個驗證過程可能會花費24多個小時，但卻一勞永逸。
因此，比特幣並未採用記錄賬戶餘額的方式，而是採用記錄交易資訊的方式，一張資訊量龐大的交易記錄表。擁有，也就意味著交易記錄表中有些交易與你的名字掛鉤，並且這些交易還沒有被消費，換言之，就是被其他交易活動作為進賬而引援。這種所有權結構帶來一個有趣的結果，就是要計算你的賬戶餘額，你需要對以往的每筆交易進行計算，要對所有未消費的進賬進行合計。當然，比特幣網路還能支援更復雜的交易過程，這裡就不再贅述，感興趣的朋友可以自行研究一下。
總結：雖然比特幣2009年就已出現，但真正流行起來還要算2013年，其價值曾在兩個月內暴漲了10倍之多。儘管升值空間巨大，但其投資風險也是有目共睹的，需有一顆強悍的心臟，應對比特幣暴漲暴跌的走勢。總之，投資需謹慎。
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