(28DW-S8-Day4) 区块链里面 2 个核心问题

今天来学习 2 个核心问题：为何要记账、以谁为准。

为何要记账

就是网络上的节点，为什么要争先恐后去给别人广播的交易信息记账。 利益驱动，记账是有偿的，包含手续费和打包费。

手续费

为什么要有手续费

从文献[5]来看，原因如下。

随着比特币的发展，没有手续费的交易基本不会被矿工打包确认，所以很多比特币客户端、钱包就自定义了手续费标准。 这导致不同的比特币客户端，转账的手续费可能不一致。 目前，主流的手续费标准是按照字节收费：每千字节收取 0.0001BTC 的手续费（不足一千字节的交易按照一千字节算）。

字节大小和比特币网络的拥堵情况，是影响手续费的主要因素。除了这两大因素外，币龄（也称为币天）等因素因为会影响交易被打包确认的优先级，所以也会影响手续费。

打包费

打包费是中本聪设计的：

• 每 10 分钟打一个包

• 最开始一个包奖励 50 个 BTC

• 四年后，减为 25 个 BTC （过四年，减半）

比特币一共多少个？

比特币的增加就是打包奖励出来的。但总数固定（不会无限通胀）：

sum = 50BTC 每小时 6 个十分钟 x 24 小时 x 365 天 x 4 年 x (1+1/2+1/4+1/8+1/16...) ~= 2100 万

以谁为准

大家都会全抢着去记账，如何确定是谁

知乎上一个形象的比喻就是，一个富人家有 N 个闺女要嫁出去，比赛解数学题，每个题目对应一个闺女。最先解出第 i 个题目的，可以娶第 i 个闺女。

工作量证明：挖矿

中本聪设计的确认算法叫工作量证明。

每个 node 都要去解一个很难的数学题，做出来的就有权利打包。 这个难题没有精巧快速解法，只能暴力破解，一个个数尝试。 这个过程称为挖矿！

SHA256 算法

输入任何长度字符串(e.g. 一个 10G 的电影、"apple")，输出 256 位二进制

• 输入改变一点点，输出就会发生很大变化，且没有规律

• 正向算很 easy

• 反向算很难，几乎不可能

具体咋算

每次获取一个打包权利，都要求计算出一个符合要求的 SHA256 hash 值。

string = 前块头部+账单+时间+随机数

hash 值 = SHA256(SHA256(string))

工作难度：参数 n 的控制

难度：要求 hash 值的前 n 个数字是 0。

因为只能不算的换随机数来算，如何设置 n 来控制：

• 比特币设计：10 分钟出一个块

• 要计算出前 n 个数都是 0, 需要(1/2)^n 次计算。

• 假设一共 10000 个矿机，每个矿机 14T/S=1.4x10^13/s.

• 那 10 分钟全球一共能算多少次：1.4x10^13/s * 10^4 * 600s = 8x10^19。

• 推算出 n=66。

后续：如何防伪、如何防止双重支付、保密

参考文献

• 中本聪的白皮书：《比特币：一种点对点的电子现金系统》

• 李永乐：《比特币和区块链的原理》视频

• https://bitcoin.org/
  

• 卓克《密码学原理》

• https://www.hellobtc.com/kp/kc/01/2662.html