什麼是比特幣(BTC)？
按照中本聰的比特幣白皮書，比特幣是一種完全通過點對點技術實現的電子現金系統，它使得在線支付能夠直接由一方發起並支付給另外一方，中間不需要通過任何的金融機構。
通俗的來講，比特幣並不是真正的幣，而是一種虛擬的加密數字貨幣，是電腦裡一串虛擬的數字，這種數字貨幣不由某個國家發行，而由比特幣軟件通過一定的機制發行，這種貨幣可以點對點交易，不需要權威機構的認可，而由整個比特幣運行的節點鑑證（即共識），人人可查可驗證交易是否合法。
在詳解比特幣之前，先了解幾個名詞：。
私鑰（SK）：256位的隨機數，個人秘鑰，不可洩露，一定要保管好。
公鑰（PK）：512位，由私鑰經過特定的函數生成，可以公佈。
公鑰哈希值：公鑰（PK）經過哈希運算後的值，257位。
哈希函數：密碼學中的一種數學函數，比特幣採用的是SHA-256函數。
比特幣如何實現去中心化和分佈式共識呢？首先，比特幣的發行不由中央權威機構決定，而是由算法決定，即礦工挖礦成功的獎勵。其次，比特幣的交易記錄人人可查，且不可篡改。又如何保障呢？比特幣採用了密碼學的哈希函數，哈希函數有三大特點，即碰撞阻力（collision-resistance），隱秘性（hiding）和謎題友好（puzzle-friendliness）。碰撞阻力保證了交易記錄不可篡改，隱秘性保證了交易信息的安全，謎題友好保證了挖礦的難度和可行性。
比特幣交易及區塊鏈。
比特幣所有的交易都包含在區塊鏈中，都有據可查，沒有憑空產生的幣，所有的幣都可追溯其根源。2009年1月中本聰挖到了比特幣的第一個區塊，即創世區塊。比特幣最小單位為聰，1聰=0.000 000 01 BTC.
比特幣交易及區塊鏈圖解
比特幣的區塊大小為1M，其中包括（1）上一個區塊的哈希值，用於追溯前一個區塊；（2）本區塊的梅克爾數哈希值，包含本區塊的所有交易和幣基交易（給礦工的獎勵）；（3）隨機數（32位），用於計算本區塊的哈希值；（4）本區塊的哈希值，需要滿足一定的難度要求；（5）版本號，目前區塊所用的版本，以前計算哈希值只是更改隨機數，最新研究可以更改版本號計算本區塊哈希值，目前還在研究階段；（6）時間戳，記錄本區塊產生的時間。
比特幣的交易以梅克爾樹的形式存在區塊鏈中，並且交易經過哈希運算，保證交易的安全和不可篡改。具體到某個交易，在比特幣的底層，是以腳本運行的。如A to B的比特幣交易腳本如下，這筆交易存在於某區塊：
ScriptSig: //輸入
sig(A's SK, Mes)
A's PK
ScriptPubkey://輸出
OP_DUP
OP_HASH160
455yrfa…(hash(B's PK))
OP_EQUALVERIFY
OP_CHECKSIG
B to C的交易腳本如下，這筆交易存在於另一個區塊中：
ScriptSig: //輸入
sig(B's SK, Mes)
B's PK
ScriptPubkey://輸出
OP_DUP
OP_HASH160
454sdf34…(hash(C's PK))
OP_EQUALVERIFY
OP_CHECKSIG
現解析B to C的交易過程：B把自己公鑰地址（B's PK）裡的比特幣要轉給C，而B's PK裡的比特幣是由之前A轉給B的，B轉給C的過程，實際是用B to C的輸入去驗證A to B的輸出，如果驗證通過，則B公鑰地址裡的比特幣現在屬於C的公鑰地址，即屬於C所有。具體堆棧執行過程如下
比特幣交易堆棧執行過程
（1） 首先把B對C交易信息的簽名入棧，這個簽名由B的私鑰和這筆交易信息經過哈希運算而生成。
（2） 再把B的公鑰入棧
（3） 複製B的公鑰
（4） 對頂端B的公鑰進行二次哈希運算，第一次用SHA-256函數，第二次用橢圓曲線函數RIPEMD160
（5） 檢驗上一步B公鑰的二次哈希運算結果是否與A to B的輸出中B公鑰的哈希值一致。
（6） 如果一致移除這倆值，進行下一步
（7） 用橢圓曲線函數驗證堆棧頂端倆項返回值是否為真，如果為真交易成功，如果驗證為否，則交易失敗。具體如何驗證，採用的函數，是怎麼實現驗證的？可以圖中鏈接文獻。
注意B公鑰地址裡的比特幣所有節點都可以看到，但是隻有用B的私鑰才可以用掉這些比特幣，
比特幣區塊大小為1M，每個交易大小約250字節，所以每個塊最多容納4000個交易。
平均大約每10分鐘產生一個區塊，所以比特幣網絡每秒只能處理7比交易。在比特幣交易中，沒有找零這麼一說，如A有10比特幣，需要支付給B的地址8比特幣，不像傳統的法幣，給B錢10，B找給A錢2，而是A向B的公鑰地址支付8比特幣，然後再向自己的另一個公鑰地址支付2比特幣。
全節點和輕量節點。
全節點即完全有效的節點，這些節點需要存儲完整的共識區塊鏈，需要永久在線，全節點擔任著廣播交易和驗證交易的使命。全節點必須維護未被消費掉的比特幣的完整列表（即UTXO, Unspended Transaction Outputs）（上邊例子裡B to C的交易過程就是驗證A to B的輸出，當交易完成後，A to B的輸出就不在UTXO裡了，B to C的輸出加入UTXO）,這個列表最好放在內存而非硬盤中，這樣在收到一個交易信息時，節點才能快速查看、運行腳本、驗證簽名是否有效。比特幣現有區塊鏈需要200多G的存儲空間。
輕量節點即簡單付款驗證客戶端（SPV, Simple Payment Verification）。在比特幣系統中大部分節點是輕量節點，這些節點不存儲整個比特幣區塊鏈，之存儲他們所關心的、需要進行核驗的部分交易。輕量節點只驗證那些和他們相關的交易，所以他們必須依賴全節點去驗證網絡上的其他所有交易。輕量節點只需要幾十M的存儲空間。
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