比特币系统组成及交易的生命周期

不同于传统银行和支付系统,比特币系统是以去中心化信任为基础的。

传统银行和支付系统是以第三方权威机构的信任为基础的。传统银行是以国家央行的信任背书,支付系统(如:微信、支付宝等)是以大的集团公司(腾讯、阿里等)的信任为基础的。

比特币系统中不存在第三方权威机构,比特币系统更像一个不依赖于任何组织的世界银行,比特币系统中用户之间的信任是基于系统中不同参与者之间的交互自然产生的。

本文主要说明比特币系统的组成,并概括性的说明比特币网络中一笔交易的生命周期,后续的文章将会基于比特币网络中的一笔真实的交易探索比特币去中心化信任是如何建立的。

比特币概述

如上图,比特币系统由有用户(通过密钥控制钱包)、交易(每一笔交易都会广播到比特币网络)、矿工(通过竞争计算生成共识的区块链,也就是包含所有交易的公开账簿)组成。


以下通过一笔交易的生命周期概要性的介绍比特币网络中的交易、区块、挖矿、区块链,可以结合比特币系统组成图进行理解。

1. 用户发起交易

基于现实需求(例如:比特币与法币之间兑换,或者使用比特币购买商品或服务)用户发起一笔比特币交易。

比特币交易就是把比特币从一个地址转移到另一个地址,如上例中,你将比特币转移到商家的比特币地址,以获得等额的法币,或者获得对应的商品和服务。

比特币交易通过钱包软件完成,输入目的地址和金额,按下确认键即会发起一笔交易,钱包软件检验交易正确便会用你的私钥签名这笔交易,并将交易广播到比特币网络中。

比特币网络是点对点的网络结构,每一个节点都会连接邻近的几个节点,钱包节点将这笔交易广播到与自己相连的节点,接收到这笔交易的节点又立即将这笔交易广播到自己相连的节点,几秒钟内,这笔交易就广播到整个比特币网络。

2. 矿工构造候选区块

区块就是若干交易数据的集合,区块头中记录有区块生成时间和前一个区块的独特标记。区块头经过哈希运算后会生成一份工作量证明,从而验证区块中的交易。

矿工就是比特币系统中提供算力竞争区块记账权的网络节点,竞争获得区块的记账权将会得到比特币系统的经济激励。

矿工接收到比特币网络广播的交易,基于一定的规则,选择若干交易构造候选区块,包括构造候选区块头,然后开始哈希计算寻找工作量证明。

3. 矿工挖矿成功

挖矿就是矿工寻找工作量证明的过程,工作量证明就是重复哈希计算以得到的区块头中的一小块数据,使得对区块头进行哈希计算的结果能够满足一定的条件。

比特币网络的所有矿工都基于自己构造的候选区块进行哈希计算寻找工作量证明,在约10分钟内,比特币网络会有一个矿工计算出工作量证明,可以说这个矿工挖矿成功,其候选区块将成为新区块,立即广播到比特币网络中。

4. 新区块追加到区块链

区块链就是一串经过验证的区块,每一个区块与上一个相连,一直连到第一个区块(创世区块)。

比特币网络中的其它节点接收到广播的新区块,会对新区块头中的工作量证明进行验证,验证确认该新区块为有效区块,并追加到本地的区块链中。

当比特币网络中的所有节点都认定该区块为有效区块,即比特币网络就该区块达成共识,该区块将成为比特币区块链中的有效区块,用户发起的这笔交易也就完成了价值的转移。


最后总结:本文主要阐述了比特币系统是由用户、交易、矿工组成的,并以一笔交易的生命周期概要的介绍了比特币网络的交易、区块、矿工和区块链。后续文章将以一笔具体的交易深入介绍比特币如何实现去中心化的信任。

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