比特幣工作的基本原理
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比特幣可以發送交易，並將其納入作為賬本的公共區塊鏈。比特幣是有價值的，我們可以確定包含在賬本中的交易是合法的。由於比特幣網絡的規模，我們可以確定這些交易不存在欺詐。本文將解釋去中心化網絡如何激勵獨立參與者在區塊鏈上組織和創建合法交易。
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去中心化的軟件
一台計算機由內存和處理能力組成的。內存是儲存的信息，處理能力是將輸入轉化為輸出的能力。軟件包括計算機被告知要遵循的規則。計算機接受輸入，應用所給的規則，並產生輸出。
比特幣也是軟件，但它的性質與我們習慣的不同，因為它是去中心化的。我們所熟悉的大多數軟件都使用一個中心化的網絡來運作。考慮一下Facebook和它的工作方式。當你登錄創建一個賬戶時，你的信息被上傳到Facebook用於存儲用戶信息的眾多計算機中的一台。每次你發帖或評論時，這些信息都會被添加到電腦中。如果首席執行官想刪除或改變你的信息，那麼他就會打電話給管理電腦的人，告訴他你的名字，並告訴他如何處理這些信息。這一切之所以能夠實現，是因為Facebook是一個中心化的公司。
我們所熟悉的大多數公司都是以集中的方式運作的。 CEO只要一個電話就能做出這些改變，這使得公司能夠有效地運作。作為對這種效率的回報，公司的利益相關者（員工、股東和客戶）必須相信，CEO在做對他們所有人最有利的事情。粗略地說，公司的CEO不需要利益相關者的一致同意就能頒布變革，這使得公司在競爭激烈的市場中能夠靈活地應對。
協議通過運行生效，軟件是開放源碼的，每個人都有代碼副本，他們可以通過任何方式改變。但是如果一個人對自己的代碼改動太多，他們可能無法與其他人的代碼進行交互。每個人都可以隨心所欲地改變自己的代碼，但所遵循的規則是網絡中大多數人選擇遵循的。任何不想遵循這些規則的人都可以改變他們的代碼，但這意味著他們只能與其他也做出這種改變的人互動。簡單來說如果有人想改變比特幣軟件，那麼他們需要說服大多數參與者也這樣做。如果他們不能，比特幣將不會改變。
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節點通過三個主要功能參與到網絡中：路由、驗證和挖礦。當一個節點收聽到一筆交易時，它通過檢查發件人是否有足夠的比特幣可以花費，他們是否在其他地方花費過這些比特幣，以及他們的簽名是否與他們的地址相符來驗證這筆交易。如果所有的檢查都成功了，節點就會把交易轉給其他節點，但如果沒有，它就會忘記它。採礦節點不僅驗證和路由，而且還將交易添加到他們的存儲池中，並試圖通過解決一個計算難題（工作證明）在區塊鏈上記錄他們的存儲池副本。
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挖礦過程
一個新的區塊被開採並包含在區塊鏈中，需要一個挖礦節點必須解決工作證明（PoW）的計算難題。工作證明算法是通過生成一個低於難度目標的區塊頭項的哈希值來解決的。因為哈希函數的輸出是隨機的，產生一個足夠低的數字的唯一方法是不斷猜測。難度目標是用來增加或減少礦工解決工作證明算法的機會。難度目標越低，它就越難解決，因為可能的答案範圍更小。
回顧一下前文中的區塊頭：
區塊頭有時間戳，難度目標和nonce值。
礦工們通過更新nonce字段來競爭解決工作證明的計算難題，直到產生一個小於難度目標的區塊頭哈希值。
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一旦礦工找到一個解決方案，他們立即將其廣播給他們的同伴（即他們連接的節點）。然後這些節點會驗證該解決方案是否正確，如果正確，則將該解決方案廣播給他們的同伴。下面的圖表顯示，95%的區塊鏈將在平均約40秒內意識到這一點。
圖片描述
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區塊傳播時間的概率密度函數
節點接受這個新區塊，將其納入他們的區塊鏈副本。礦工接受這個新區塊並開始挖掘下一個區塊，將最新的區塊加入到他們的區塊鏈中，從而重新開始這個過程。這個週期平均每10分鐘發生一次，難度目標會自動調整，保證這個週期實現。
因為難度目標平均每10分鐘調整一次找到一個區塊，所以我們知道，礦工平均每10分鐘就會因為成功挖到區塊而獲得一個區塊獎勵。區塊獎勵包括節點在交易中支付的費用，而coinbase交易創造了更多的新比特幣。
一旦發現下一個區塊，一條鏈就會變長，短鏈的節點就會轉而去挖最長的那條鏈。節點遵循最長鏈的規則，隨著時間的推移解決所有分歧。
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激勵機制--工作證明（POW）算法
要回答的一個重要問題：為什麼不是每隔10分鐘就隨機挑選一些礦工的區塊？為什麼我們要消耗所有這些能量運行計算機來解決這個問題？
我們知道PoW創造了數字稀缺性，但也有另一個目的--安全。區塊鍊是由那些解決算法的人擴展的。如果一個礦工解決了它，他們可以納入那些欺詐性的交易，但是這些欺詐性的交易會被其他節點拒絕，因為它們沒有通過驗證。如果要使用欺詐性交易擴展的區塊鏈，必須由有相同意願的礦工來擴展，這將需要大於整個網絡的50%的計算能力。所以挖礦的成本越高，不良行為人就越難這樣做。
工作證明算法像一個測試。比特幣通過其網絡的安全性獲得了可信度。它的安全性在於，人們確切地知道只有2100萬個比特幣的存在。挖礦的成本是使其確定的原因。確保比特幣網絡的安全意味著確保一個無信任的、去中心化的貨幣媒介，不受道德風險的影響。貨幣系統是經濟的基礎，反過來安全性也是最重要的。
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比特幣的規則
美聯儲理事會2019年4月會議
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人們購買比特幣是因為它優越的貨幣屬性，增加了它的價格。價格上漲吸引了更多的礦工，擴大了網絡的計算能力，使網絡更安全，從而更有價值。隨著時間的推移，這進一步提高了價格。隨著比特幣價格的上升，它創造了一個正反饋循環，參與者相信它將繼續上升。這就是應用於價值標準的網絡效應的力量。這個反饋迴路是以比特幣的貨幣屬性（由規則決定）為前提的，因為如果沒有這些屬性，人們首先就不會去投機比特幣。
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規則如何改變
比特幣軟件被稱為Bitcoin Core，可以在bitcoin.org下載。這是使用最廣泛的比特幣軟件，但也有其他有效的比特幣軟件版本。其他版本必須與Bitcoin Core保持最低水平的相似，才能參與比特幣網絡。這個最低水平是，一個節點需要以與其他節點相同的方式檢查交易和區塊的有效性。如果它不這樣做，它創建和轉發的交易/區塊將可能不被其他節點接受，反之亦然。
為了改變規則，需要在三個主要利益相關者群體中達成共識：
你可以看到，每個小組都有某種形式的權力，但都沒有完全控制權。請注意，有一小群開發者可以實際更新代碼（稱為提交權限），而社區的其他成員則公開提出修改。
如果有人試圖控制這一小部分有提交權限的開發者呢？他們有權力製作新的軟件，讓社區成員自願下載，但不能強迫他們下載。所有對軟件的修改都由社區成員審查，因為它是開源的，所以任何修改都會很快被發現。
我們的法幣金融系統是由一個高度集中的團體控制的。你可以選擇是遵守比特幣系統的民主，還是遵守目前法幣系統不斷變化的規則。隨著越來越多的人採用比特幣系統，這個決定將變得更加容易。
原文：Eric Yakes
編譯：比巴卜呀
