300:科普園地03 | 比特幣：一個無堅不摧的時間戳系統_比特幣

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》，這篇論文標志了比特幣的誕生。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，我們先簡單了解一下中本聰。一、神秘人“中本聰”到底是誰？中本聰的真實身份目前并沒有公開，這件事情屬于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。中本聰為什么要隱瞞自己的身份的，目前眾說紛紜:有人說，中本聰并不是一個人，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后，會成為比特幣社區的領袖，這樣有悖于“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，他擔心現身以后會被盯上......糾結中本聰到底是誰，到今天已經沒有什么意義了。我們更應該去關注的是，他給我們留下的比特幣到底是怎么回事，它如何影響我們的生活、又給我們帶來哪些思考方式。為什么這么說呢？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。二、比特幣系統的邏輯框架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》，里面涉及到許多代碼、運算，非專業人士很難完全理解。其實，比特幣白皮書盡管看似復雜，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。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，就注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。我們說，這個雙花問題在我們現在的中心化世界里面根本不是問題。這是因為，我們現在的中心化世界里有銀行，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里面呢，沒有銀行這樣一個中心機構，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”。為什么雙花問題會成為比特幣系統里面一個這么重要的問題呢？原因就在于，比特幣是虛擬貨幣，是通過代碼形式呈現出來的，它可以被復制，也可以被修改。一旦有人惡意修改代碼，那么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塊錢的項鏈，這2000塊錢你可以反反復復拿去買東西，這樣一來，錢就沒什么價值了。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。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”，并不是自尋煩惱，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。那么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——怎么解決雙花問題？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。雙花問題的解決之道：UTXO和時間戳1.UTXOUTXO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到底是怎么回事。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塊錢以后，我的銀行卡就被扣除了3000塊錢，我自己還剩下7000塊錢。如果是基于比特幣的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，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。轉賬成功以后，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，那么就只需要生成一個新的UTXO給小明就可以了，不需要找零了。基于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于我的UTXO中，如果不存在，那么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系的，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，那么系統只確認先接受到的那一筆，一旦確認UTXO已經被消耗了，那么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。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，這就相當于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。具體怎么記錄的呢？其實還是通過計算，把時間戳和區塊上的其他交易信息，通過復雜的計算，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”。從這里我們這樣理解，時間戳，字面意思是給區塊打上時間印記，它的實際作用在于：為之后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。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。

國務院：推進科普與區塊鏈技術深度融合:為貫徹落實黨中央、國務院關于科普和科學素質建設的重要部署，依據《中華人民共和國科學技術進步法》、《中華人民共和國科學技術普及法》制定《全民科學素質行動規劃綱要（2021－2035年）》，其中要求實施智慧科普建設工程。推進科普與區塊鏈等技術深度融合，強化需求感知、用戶分層、情景應用理念，推動傳播方式、組織動員、運營服務等創新升級，加強“科普中國”建設，強化科普信息落地應用，與智慧教育、智慧城市、智慧社區等深度融合。（新華社）[2021/7/10 0:40:52]

人大附中物理老師李永樂科普拜占庭將軍問題和區塊鏈:5月14日，人大附中物理老師、科普視頻網紅李永樂在其公眾號發布視頻《拜占庭將軍問題是什么？區塊鏈如何防范惡意節點？》。李永樂老師在視頻中對拜占庭將軍問題和區塊鏈進行了講解，他表示，拜占庭將軍問題本質上指的是，在分布式計算機網絡中，如果存在故障和惡意節點，是否能夠保持正常節點的網絡一致性問題。在近40年的時間里，人們提出了許多方案解決這一問題，稱為拜占庭容錯法。例如蘭波特自己提出了口頭協議、書面協議法，后來有人提出了實用拜占庭容錯PBFT算法，在2008年，中本聰發明比特幣后，人們又設想了通過區塊鏈的方法解決這一問題。區塊鏈通過算力證明來保持賬本的一致性，也就是必須計算數學題，才能得到記賬的權力，其他人對這個記賬結果進行驗證，如果是對的，就認可你的結果。與拜占庭問題比起來，就增加了叛徒的成本。[2020/5/14]

聲音 | CNBC主持人：加密貨幣最大的缺點之一就是難以向外行快速科普:CNBC主持人Ran NeuNer近期發推稱，加密貨幣最大的缺點之一就是很難向外行快速解釋。當人們要求我向他們解釋比特幣時，我知道他們至少需要一個小時才能真正理解。[2019/9/10]

聲音 | ETC Labs主管：科普教育是未來幾年公鏈面臨的巨大挑戰:ETCLabs主管Darin Kotalik認為，科普教育是未來幾年公鏈面臨的巨大挑戰，人們必須要對區塊鏈有基本的認識，分清楚公鏈和私鏈的區別。[2019/8/25]

動態 | 浙江衛視節目科普支付寶區塊鏈防偽溯源產品:昨日，在浙江衛視播出的科普綜藝欄目《智造將來》現場，支付寶首次展示了支付寶區塊鏈防偽溯源產品，以接地氣的方式公開向大眾展示區塊鏈在生活中的應用。[2019/3/4]

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