03.29 比特幣:一個無堅不摧的時間戳系統

2008年,神秘人“中本聰”發表了一篇論文《比特幣:一個點對點的電子現金系統》,這篇論文標誌了比特幣的誕生。這篇論文詳細描述了比特幣系統的操作方案,被視為比特幣白皮書。

在介紹比特幣白皮書之前,我們先簡單瞭解一下中本聰。

一、神秘人“中本聰”到底是誰?

中本聰的真實身份目前並沒有公開,這件事情屬於區塊鏈領域的未解之謎。雖然現在很多人跳出來說自己是中本聰,也有很多人被懷疑是中本聰,但是大多經不起推敲。

所以,網上搜到的那位日裔美國中年人的照片,只不過是猜測而已。

科普园地03 | 比特币:一个无坚不摧的时间戳系统

中本聰為什麼要隱瞞自己的身份的,目前眾說紛紜:

有人說,中本聰並不是一個人,而是一個團隊,現在團隊已經解散了,所以根本找不到他了;還有人說,中本聰擔心自己現身後,會成為比特幣社區的領袖,這樣有悖於“去中心化”的設想;甚至還有人說,中本聰有很多很多比特幣,樹大招風,他擔心現身以後會被盯上......

糾結中本聰到底是誰,到今天已經沒有什麼意義了。我們更應該去關注的是,他給我們留下的比特幣到底是怎麼回事,它如何影響我們的生活、又給我們帶來哪些思考方式。

為什麼這麼說呢?這是因為比特幣是一個腦洞很大的系統,它的設計思路完全顛覆了我們目前的思維模式,下面我們就來介紹一下比特幣系統的邏輯框架。

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二、比特幣系統的邏輯框架

(一)做一套去中心化的貨幣體系

比特幣白皮書,也就是中本聰寫的那篇論文《比特幣:一個點對點的電子現金系統》,裡面涉及到許多代碼、運算,非專業人士很難完全理解。其實,比特幣白皮書儘管看似複雜,想要解決的問題只有一個,那就是:“去中心化問題”,可以說,去中心化是比特幣的終極理想。

(二)去中心化貨幣體系存在的問題:雙花問題

比特幣想要做成一套“去中心化”的貨幣體系,就註定要面對許多現在中心化體系中不是問題的問題。在中本聰看來,最大的問題就是“雙重支付”問題,就是我們說的“雙花問題”。雙花問題,簡單講就是一筆錢能被花兩次三次很多次。

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我們說,這個雙花問題在我們現在的中心化世界裡面根本不是問題。這是因為,我們現在的中心化世界裡有銀行,錢的交易結算都是通過銀行,銀行肯定不可能讓你同一筆錢花很多次。

但是在去中心化世界裡面呢,沒有銀行這樣一箇中心機構,人人都可以參與交易結算,是存在很大的風險的。在中本聰看來,最大的風險就是“雙花問題”。為什麼雙花問題會成為比特幣系統裡面一個這麼重要的問題呢?

原因就在於,比特幣是虛擬貨幣,是通過代碼形式呈現出來的,它可以被複制,也可以被修改。一旦有人惡意修改代碼,那麼他就可以循環使用同一筆比特幣,這樣一來,比特幣就失去了貨幣的價值了。

我們想一下,你有2000塊錢,你去商場買一件2000塊錢的衣服,這2000塊錢還能循環使用,你再轉過頭去珠寶店買一條2000塊錢的項鍊,這2000塊錢你可以反反覆覆拿去買東西,這樣一來,錢就沒什麼價值了。

所以,中本聰在設定比特幣系統的時候,他所有的技術手段基本上都是圍繞著解決雙花問題的,來保護比特幣作為一種貨幣的價值。

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中本聰設計的這套“去中心化”的比特幣系統,其實是對抗“中心化”的一種社會實驗。他之所以如此執著地追求“去中心化”,並不是自尋煩惱,而是他希望能夠通過去中心化的模式,解決一些社會問題,比如說:權力機構過量發行貨幣導致的通貨膨脹。

那麼中本聰設計了怎樣的手段來解決比特幣的“雙花問題”呢?他主要在比特幣系統中引入了UTXO和時間戳手段,來解決“雙花問題”。

所以總結一下比特幣設計的邏輯:

中心化的貨幣增發導致通貨膨脹——所以我們要實現去中心化——去中心化要面臨很多問題,最大的問題是雙花問題——所以我們要解決雙花問題——怎麼解決雙花問題?中本聰引入了UTXO和“時間戳”概念,依靠這兩種手段來解決雙花問題。

(三)雙花問題的解決之道:UTXO和時間戳

1. UTXO

UTXO的中文意思叫作“未花費的交易輸出”。UTXO是數字貨幣中的賬戶模型,這個模型和我們現在銀行的賬戶模型是不一樣的,我們跟現在的轉賬模式對比一下,來舉例說明UTXO到底是怎麼回事。

拿轉賬來說,現在的情況是:

我要給小明轉3000塊錢,我要從我的銀行卡里面給他轉賬。假如我的卡里面有1萬塊錢,轉給他3000塊錢以後,我的銀行卡就被扣除了3000塊錢,我自己還剩下7000塊錢。

如果是基於比特幣的UTXO,情況是這樣的:

我有1萬比特幣,我給小明轉3000比特幣,3000比特幣消耗掉了對不對,注意,這3000不是從我這1萬總數里面扣除的,而是我的比特幣總額會分成兩份(一份3000,一份7000),這就是所謂“生成兩個新的UTXO”,小明收下3000比特幣,我自己收下7000比特幣,我的這7000比特幣可以理解成給我的找零。

轉賬成功以後,我給小明的3000比特幣目前已經使用過了,被消耗掉了,就不能再叫UTXO了,而找零給我的7000比特幣目前我還沒有使用,所以它還能稱作UTXO ,也就是未花費的交易輸出。

還有一種情況是,如果我總共有1萬比特幣,我全部轉給小明,那麼就只需要生成一個新的UTXO給小明就可以了,不需要找零了。

基於UTXO,每筆交易出現,都要確認比特幣之前的情況,檢驗比特幣是不是存在於我的UTXO中,如果不存在,那麼系統就會拒絕你的交易行為。這樣一來,每筆交易的輸入和輸出都是有關係的,可以通過UTXO不斷向前追溯,一直追溯到比特幣誕生的時候,也就是挖礦的源頭。

如果我想用同一筆UTXO發送給兩個人,那麼系統只確認先接受到的那一筆,一旦確認UTXO已經被消耗了,那麼你就不可以再把它轉給下一個人,這樣就避免了雙重支付的問題。

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2. 時間戳

為了防止雙花問題,比特幣系統引入了時間戳概念。時間戳意味著,系統會給每一個區塊的交易信息都自動加上時間戳,這就相當於給交易信息打上了時間烙印:這個時間你花了多少錢,都會被記錄上,你就不能再用它買別的東西了。

具體怎麼記錄的呢?其實還是通過計算,把時間戳和區塊上的其他交易信息,通過複雜的計算,得出一個加密數值,這個加密數值叫作“哈希值”,每一個新區塊都包含前一個區塊的哈希值,由此形成一條區塊鏈。

所以我們說:比特幣系統,實際上是一個層層嵌套、永不停歇的、非常強大的時間戳系統,它利用的是時間戳保證每一個區塊按照時間順序鏈接成“鏈”(也就是區塊鏈)。

從這裡我們這樣理解,時間戳,字面意思是給區塊打上時間印記,它的實際作用在於:為之後計算哈希值提供一個重要參數,是計算和核對過程中一個必不可少、非常重要的信息。

科普园地03 | 比特币:一个无坚不摧的时间戳系统

本期主要介紹了兩個名詞:UTXO和時間戳,這兩種方式是解決雙花問題的重要手段,能夠保證比特幣可以在沒有第三方機構的情況下,不被多次使用。


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