区块链期间正在重塑数字时期的信任机制。这场发祥于比特币的记账改进，通过散播式账本、密码学加密和共鸣算法，构建了无需第三方中介的信任体系。从金融单据到商品溯源，从政务管事到王法存证，区块链凭借其不行批改、可追念的脾气，正在成为产业数字化转型的要害基础设施。本文将用喜闻乐道的方式，解析这场记账改进如何重构咱们的信任方式。

从这篇运行我会按照《WEB3常识舆图》逐个先容WEB3中枢常识，本文将会从区块链的1.0版块“比特币”为切入点，将给专家先容区块链的前世今生、基础脾气以及它的中枢运行旨趣。

WEB3究其施行等于“一场由匿名交游激发的记账改进，况且给与了好多的创新期间”，由此激发了各式名词创造和赛马圈地的造势阐明。

因此，咱们先从推敲这场记账改进为什么会出身运行，因为推敲施行才会不迷途。

01中心化记账游戏

说到WEB3就时时有“中心化和去中心化”之争，其实这两者不是毛糙的对立，而是握住在促进领略的。

1.1.中心化的记账方式

在传统社会记账是一件相配“阴私”的事情，专家齐各自记住我方的账，谁齐不肯意把我方的财务情况向他东说念主分享。

1）现款的匿名交游

早期的现款交游等于点对点、匿名、去中心化的。贸易两边交游无需第三方介入，一手交钱一手交货齐是即时结算。况且现款亦然匿名的，钱在谁的口袋里等于谁的。交游过程中专家齐会各自纪录我方的账务情况。

匿名的现款交游

2）银行电子化记账

然则现款终究太脱落了，大额交游佩带也相比危急，况且闲置的资金也需要升值，因此专家齐把钱存到银行，通过账户和银行卡来交游。

银行电子化交游

3）跨银行的汇款交游

依托一家银行的网点终究有限，因此央行把扫数银行的账户齐开在算帐中心，这么用户就不错在宇宙范围汇款和线下交游。

跨行银行汇款

3）互联网线上交游

通过银行终究如故只可线下交游，况且地域和交游时刻也受箝制。因此互联网公司出现了，他们搭建平台结合贸易两边的银行账户，完了线上交游，从而形成了平台经济模式。

况且也形成了“监管、金融、场景”的三层监管与信用体系来保险用户资金和交游的安全。

线上平台经济模式

4）全球跨境交游体系

国内线上交游依然相配浅显了，淌若要开展全球化业务该若何办呢？毕竟让全球列国的央行之间买通，门槛实在太高了。

这种情况下，不错找一家同期属于多个央行参与者的“国外性银行”来成为外汇结算银行，然后给平台开出多币种账户提供外汇结算业务，这么就能完了全球化交游了。

跨境全球交游体系

5）一切齐是账本的串联

尖锐的读者看到这里应该依然发现了，传统的记账等于靠一堆账户的串联，互相记账来完了资金流动的，况且还分红了多层的账户体系，而WEB3.0其实等于在师法这小数，但使用了完全不同的期间。

1.2.WEB1.0、2.0、3.0

WEB3.0这个名词的由来是基于传统互联网的延续，不外亦然最具颠覆性的延续。

从WEB1.0到WEB3.0

1）WEB1.0：只读互联网

也被称为PC互联网，早期的家数网站主要业务是“新闻.邮箱.论坛”等单向和双向的信息发布。它初期靠告白变现，后期转向游戏和搪塞点卡充值，支付方式多为预支卡与Q币卡。

2）WEB2.0：可读.可写

也被称为移动互联网，随同电商.搪塞.微博兴起，用户可自主发表内容.在线交游，完了”可读可写”的深度互动，并催生了视频.短视频.直播等新形态，把扫数这个词互联网推向了昌盛。

3）WEB3.0：可读.可写.可领有

它在WEB2.0基础上加多了“可领有”，它给与了与传统中心化记账判然不同的“去中心化”记账方式，通过账本的公开，让财富扫数者一齐参与记账，通过共鸣机制来阐明财富包摄。

之是以会有这种模式被提议来，源于中心化的某些瑕疵。

1.3.中心化的利与弊

互联网中心化的记账方式给咱们带来了极大的便利，况且也潜入的改变了咱们的生计。不外时刻长了之后东说念主们就发现它的一些瑕疵，主要等于2个问题。

1）赢家通吃的把持

中心化的平台发展也伴跟着“赢家通吃”的情况发生。大平台算作”中介方”掌持了无数的用户数据和交游数据，大数据杀熟.信贷罗网.带领订阅.仅退款等也让用户和商家越来越缺点。

2）货币的连续贬值

脱离金本位后的信用货币，让进款长期齐赶不上通胀，财富会连续的缩水。

因此，一个倒反天罡的设念念在互联网的旯旮里运行偷偷的酝酿了。

02区块链的出身

2.1区块链的出身

而在2008年，出现了一个猛东说念主“中本聪”，他在一个加密邮件组中发表了一篇名为《比特币：一种点对点的电子现款系统》的论文，它提议了一种电子现款的科罚决议，在读写的基础上加多“可领有”的财富。

况且抛出了“去中心化.分享账本.匿名交游.共鸣机制.代币激励”等一系列创新性设念念，给传统金融带来了一次颠覆式的创新。

中本聪提议的见识诚然好多，但它提议的“散播式账本模子”和“代币经济模子”，奠定了WEB3和区块链的基础。

2.2.散播式账本

散播式账本模子

中本聪最初提议了一种去中心化的相聚，账本不错在网上分享，用户之间不错通过密钥签名来进行点对点交游，无需第三方介入。

1）去中心化：去中心化的中枢等于用户通过P2P相聚就能径直交游，扫数这个词过程无需第三方介入。

2）分享账本：又叫散播式账本，它把账本串联起来形成一个链条，然后在相聚上公开，况且每个节点齐持有一份相通的副本。

用户交游完了会播送给扫数节点，只须大多数节点阐明交游灵验，就不错上链。上链的交游数据不行逆，且扫数交游纪录齐是透明可追念的。

3）匿名交游：由于账本公开了，用户不错通过密钥签名来保护阴私，只须“签名+非双重支付”考证通过，交游就不行取销。

2.3.代币经济模子

更具颠覆性的，它提议了一种完全靠代码重视的“代币经济模子”。它主要收拢了“传统货币连续通胀，形成用户财富缩水”的核肉痛点。

通过代币的”刊行.交游.确权.激励”就能让这个社区自走运转。况且刊行代币数目有限，促使代币增长形成正向闭环。

代币经济模子

扫数这个词代币经济模子有以下几个脾气：

1）代币刊行/转变：比特币的刊行诞生了2100万枚上限，从而制造了稀缺性，使得它具有了升值效应。况且比特币也会安宁骤整代币产出数目和难度，确保交游完了和激励的均衡。

2）激励机制（代币+交游费）：为了饱读舞专家来创建区块，会在新建的区块上给矿工披发一定数目代币算作奖励，况且其它用户在这个区块上交游，矿工不错赢得交游费。

3）代币交游（签名和密钥+责任量解释）：

签名和密钥：比特币施行上是放在区块链上的一笔纪录，通过签名和密钥来给交游敌手转账。

共鸣机制（责任量解释）：通过共鸣机制来处理交游，创建区块链账本存放数据，让交游无需第三方介入就能自动进行。

4）代币确权（最长链+UTXO）：披发的代币什么时候不错使用，交游什么时候到账，如何防备双花。于是就有了交游确权机制，比特币使用的最长链原则和UTXO（未破耗交游输出）来进行确权。

03区块链基础常识

预见看了上头这些见识你如故云里雾里的，底下我就把这些基础见识逐个给你解释，况且相宜给你膨大以太坊.Solana给与了什么期间。

3.1.加密与编码

用于区块链的账本是在互联网上公开的，因此为了保证交游的安全.不行批改和相聚传输的可靠性。需要通过密码学算法和互联网编码来处理。

1）哈希函数（不行批改）

哈希函数不错将任性长度的明文调动为固定长度的数值，且该数值无法逆向收复成原明文。即使对原文进行渺小修改，生成的哈希值齐会有弘大的变化，从而灵验防备被批改。

哈希函数不行批改

哈希函数是WEB3和区块链期间的根基，它不仅不错防批改，也能算作考证用户身份的签名，况且在责任量解释.区块之间的聚会.数据存储方面齐有等闲的应用。

哈希函数常用算法和场景

2）非对称加密（匿名交游）

为了不错让用户在匿名的情况下也能进行交游，就需要有“一双钥匙”。“私钥”守秘，用来签名交游，解释我方是资金和操作的领有者。“公钥”公开，任何东说念主齐不错用来考证签名，确保交游正当性。

生成密钥：配钥匙

在WEB3范围，最常用的“配钥匙”方法是ECC算法（椭圆弧线密码学）。通过生成一个至少256位的马上数算作私钥，然后愚弄ECC算法生成对应的公钥，供交游敌手使用。

这个算法亦然“不行逆”的，椭圆弧线的签名算法确保了任何东说念主齐无法通过公钥“暴力推导”出私钥来。（推导的次数，表面上是10的77次方，非常于六合扫数原子的数目）

非对称加密（生成密钥）

数字签名：交游和身份考证

有了这对密钥后，发起者不错索求交游信息生成hash纲领，并用私钥加密成签名附在交游报文中进行发送。给与者解密并考证签名，通事后就不错领受交游。

但在Web3中由于莫得实名认证，因此，淌若私钥丢失或被盗，用户就会濒临亏蚀，因为给与者只按照公钥考证签名完了，无论对应的私钥在谁手里。

在传统行业，签名需要通过CA的文凭来生成，CA机构也会对苦求者进行实名认证，以确保交游由本东说念主发起。

签名和验签

WEB3范围常用ECC算法，因为它安全且加密速率快，妥当相聚不踏实的情况。而传统行业多用RSA算法，尽管速率稍慢，但因其期间训诫.相聚踏实和带宽数目满盈，是以更宽绰。

非对称加密算法

3）Base编码（相聚传输）

由于不同国度的谈话和编码互异，在数据存储和相聚传输中容易产生乱码。为幸免这种情况，不错使用BASE编码将任性文本调动成结伴的字符容貌进行传输和存储，而不会出现乱码问题。

咱们先来看下，互联网行业给与的是步调的BASE64编码，然后再来经营区块链使用的编码集。

互联网行业BASE64编码

BASE64是一种全字符集的编码，包括“52个大小写英翰墨母.10个0-9数字和2个字符。这种编码相比妥当“机器对机器”的环境，是以复杂点没事。

WEB3行业，地址.私钥齐是东说念主在操作，复杂的编码集相配容易搞错，因此需要一套愈加精简且容错性高的编码集。

BASE64和区块链编码相比

了解了如何确保匿名和交游不行批改后，底下咱们就能实在的运行了解区块链了。

3.2.区块与链（Merkletree）

区块链是一种“链式账本”，由“区块”和“哈希链”构成，区块用来存放历史数据，哈希链将多个账本串联起来。区块里面放的齐是历史数据，是不行批改的。

区块链结构图

1）哈希链（HashLink）区块链分为区块头和区块体，每生成一个新的子区块，就要对“父区块”的区块头数据进行一次哈希算计，“子区块”中会保存这个“父块哈希”。如斯周而复始从而形成一个链式账本。

2）区块（Merkletree）区块链使用Merkle树来管制数据，扫数交游信息存储在叶子节点。相邻的叶子节点会两两组算算计表层节点的哈希值，层层朝上汇总，最终形成一个根哈希值。

3）代币奖励（Coinbase）区块完成创建后，代币会默许放入第一笔交游中。详备的处理机制，咱们在后头先容。

4）不行批改：

链上区块的数据齐是“依然完成的历史交游”，任何试图对存入区块链内的数据修改，齐会形成滴水穿石，让整条链“分叉”。

区块链交游若何处理？

明慧的读者，看到这里应该会有疑问了，区块链不是账本吗？它的数据不行修改，那交游在那儿处理呢？这等于好多竹素和科普辛勤“坑”的方位了，告诉你一堆不雅念却不给你串联。其实它是在Mempool中处理的，详备过程我会在“比特币运行旨趣”中先容。

3.3.共鸣机制（PoW）

1）共鸣机制：

由于区块链是一种去中心化的交游处理期间。莫得中心化机构来箝制一致性，因此它通过一套代码左券和算法来保险扫数参与者对交游灵验性.情景的一致性。

主流区块链的共鸣算法

2）PoW（ProofofWork）

比特币给与的是责任量解释，等于让专家通过“PK算力”来竞争“记账权”，最快算出来的节点不错领有记账和出块的职权，况且会奖励代币和交游费。

PoW等于专家一齐来作念一说念“相配贵重题目”，这说念题目等于猜“有N个前导0的哈希值”。由于哈希值的马上性，这个“题目”只可通过算力“暴力试算”能力得到，谁算力强谁就领有出块和记账的职权。

况且为了箝制代币的输出量，会每隔一个周期升迁难度。等于加多这个哈希值的“前导0数目”，每加多一个“0”，难度就升迁到16^n+1次方。（当今依然是19个0了）

PoW共鸣机制

还有好多共鸣算法，限于篇幅咱们在后头碰到了再进行详备先容。

3.4.双重支付（双花和51%袭击）

双重支付（或称双花）是指由于相聚拥挤.数据更新蔓延，导致同期创建了两个区块。这两个区块齐不错被用来进行支付，从而激发“双重支付”。

1）51%袭击

当一些“矿池”掌持了进取51%的算力时，它就能同期生成两个区块。比如，节点A和节点B调解生成了“区块2”和“区块3”，淌若这两个区块齐被阐明，就会导致双花问题。

双重支付

2）最长链原则

为了防备双花和51%袭击，比特币给与了最长链原则。新区块产生的奖励代币需经过至少100个区块阐明后能力使用，昔时用户交游要经过6个区块的阐明用户能力“破耗”，这一机制灵验幸免了上述两个问题的发生。不外这种方式也让比特币交游相配安宁。

3.5.软分叉.硬分叉

双花是在较短的时刻内，同期创建了相通的区块。淌若因为新老区块不兼容，形成多个区块并行，这等于“分叉”。况且分叉还有“软分叉”和“硬分叉”的区别。

1）软分叉：版块升级形成软分叉好多是因为版块升级.划定更新形成了节点之间版块不兼容而出现的分叉。这种分叉一般齐和会过升级和兼容，最终追念到最长链后赓续运行。

2）硬分叉：划定不合形成硬分叉一般齐是东说念主为的修改划定，形成了老区块无法兼容“新区块”而出现分叉。最终新老区块链分说念扬镳，各自成为寂寥的链。举例从比特币均分散出来的BTH（比特现款）BTG（比特黄金）。

区块链分叉

3.6.全节点.轻节点

1）全节点：区块链会在扫数节点复制一份账本数据，这等于全节点（FullNode），然则铢累寸积会有无数的历史数据（2025年比特币账本依然累积了进取600G的数据）。

2）轻节点：有些节点由于资源有限，况且只矜恤本身交游和财富的考证与发送，因此选拔不同步好意思满的区块链数据。它们只保存“区块头”信息，并在对Merkle树进行“剪枝”只纪录我方需要的交游纪录。

全节点.轻节点

04比特币中枢旨趣

相配感谢你看到这里，前边齐是科普内容，各式竹素和科普辛勤你齐能看到。

底下运行等于给专家先容下“比特币的中枢旨趣”了，内容完全硬核，专家坐好了咱们准备启程。

4.1.比特币中枢经由

讲了那么多脾气，这些脾气是若何串联的呢？比特币的中枢经由分为“发起交游.共鸣机制.上链/奖励.最终确权”四个要津，其它的公链也基本是这么的要津。

底下咱们逐个要津拆解。

比特币中枢经由

1）发起交游：贸易两边通过私钥生成地址，给与方提供地址后，付款方创建签名交游并播送至比特币相聚。

2）共鸣机制：全网节点考证交游正当性后存入内存池，矿工登科交游构建区块（首笔为coinbase奖励交游），通过责任量解释争夺记账权并播送新区块。

3）上链/奖励：胜出矿工的会奖励代币在第一笔交游中，扫数相聚节点会把区块添加到链的终局，其它节点考证无误后同步更新账本，区块内交游即告不行逆。

4）最终确权：为防链分叉，昔时交游需恭候6个区块阐明（约1小时）方可使用，矿工奖励则需100个区块（约17小时）后才可主宰。

4.2.比特币现款交游

4.2.1.传统现款交游过程

比特币其实是在师法现款交游，因此它只好“交游和记账“两个过程。咱们先来看下，传统现款交游是如何记账的。

1）现款交游过程

咱们现款交游一般齐是从”钱包”中取几张合适面额的“纸币”；然后支付给对方，淌若莫得零钱，就需要对方找零；对方收到钱盘点清楚也会放到“钱包”里。

2）现款记账过程

交游完了后，咱们会在账本上纪录进出情况。淌若念念知说念“花了些许钱”就需要把账簿上的钱一笔笔算出来。剩下些许钱就会把“钱包”的钱拿出来数一数。

点对点的现款交游

4.2.2.比特币账本模子

淌若扫数这个词过程放在公开的相聚上交游该如何记账呢？其实亦然参考了现实中的作念法，通过区块链的“叶子节点”来算作一个交游账本（Transaction）来纪录进出明细，另外通过UTxO来纪录资金的破耗情况。

比特币账本模子（图中utxo_set为一个池子）

1.Transaction（交游明细）

等于用来登记每一笔进出交游的明细，它等于纪录在Merkle树的“叶子节点”上的交游信息。它和咱们平时使用的账本相配接近。

具体的使用划定如下：

1）区块与交游：一个区块内有多笔交游；

2）第一笔交游：用来存放奖励的代币，input援用为空，output存放奖励的代币（含矿工手续费），指向矿工地址；

3）一笔交游：一笔交游由input和output构成；

input：为交游的输入，只好付款东说念主能解锁，它援用未破耗的UTxO。转账后已破耗的UTxO会被葬送。

output：为交游的输出，它指向了收款东说念主的地址。转账后盾用新创建的UTxO。

4）转账找零：input的UTxO像现款纸币同样不行拆分，必须全额转账。转账后不错通过找零的方式把剩余的资金指向付款东说念主。

2.UTxO（未破耗交游输出，UnspentTransactionOutput）

为科罚进出明细无法径直反应余额的问题，比特币给与UTXO模子跟踪可破耗资金：UTXO_SET是全网公开的未破耗交游输出蚁合，其中的每个UTXO条款如吞并枚”数字零钱”，配合逐笔交游破耗情况的考证，即可精准统计任性地址的可用余额。

4.2.3.比特币记账经由

基于这么的账本模子，比特币的记账经由分为“交游创建.矿工打包.全网考证.账本更新”四个阶段。

比特币记账经由

1）交游创建：付款方获取收款地址后，钱包自动调取未破耗的UTXO算作交游输入，创建两笔输出（转账金额至收款方.余额找零至己方），签名并播送至全网。

2）挖矿打包：矿工汇集待阐明交游，构建候选区块（首笔为挖矿奖励交游），通过责任量解释（PoW）竞争记账权，首个解出难题的矿工将区块播送出去。

3）全网考证：各节点寂寥考证新区块内交游的正当性（签名.UTXO情景等），阐明无误后追加至区块链末尾，完因素布式账本同步。

4）情景阐明：节点证据新区块交游逐笔更新UTXO蚁合，葬送已破耗的UTXO，新增未破耗输出。收款方UTXO经6个区块阐明后，方可安全使用。

4.2.3.比特币交游方式

比特币UTxO等于一个个不同面额的零钱，付款的时候它像现款纸币同样必须是一个好意思满UTxO支付，通过找零的方式来完成金额的拆分。因此比特币赈济一双一.一双多.多对一（合并支付）.多对多（组合支付）等脾气。

详备的经由见下图，这里就不再赘述了。

比特币交游方式

05比特币的不及

看完了上头这些比特币脾气的先容，在了解区块链的基础脾气的同期，，你也会发现比特币有好多的不及之处。

1）余额统计难题：UTxO诚然科罚了余额统计的问题，然则一堆狼籍的UTxO不仅统计难题，用户也很难即时掌持我方的财富情况。

2）糜掷、安宁：PoW共鸣机制不仅不环保，还相配的安宁。它等于个异步批量交游，交游确权过程也相配漫长，并不妥当准及时.获及时交游。

3）手续费奋斗：况且按照手续费价钱排序，也形成了手续费价钱奋斗。

4）图灵不完备：比特币诚然阅历了屡次扩容升级和改换。

不外算作一个去中心化的自动化交游系统，它的膨大性与可编程智商相比差，很难承载更多的智能化应用膨大。后头我会运行先容区块链2.0的代表以太坊，看下他是如何科罚以上这些问题的，况且又带来了哪些新脾气。

[参考辛勤]

1.比特币白皮书

https://github.com/xiaolai/bitcoin-whitepaper-chinese-translation

2.区块链浏览器：https://mempool.space/zh/

3.比特币开荒者文档：https://developer.bitcoin.org/

5.比特币开源库：https://github.com/bitcoin/bitcoin

---