COIN:比特幣的永恒之戰：與熵斗爭,在秩序和混亂的邊界崛起_區塊鏈技術通俗講解

來源：The Bitcoin Times

編譯：頭等倉(www.First.VIP)????

比特幣如何在秩序和混亂之間的邊緣繁榮發展呢？本文就帶你了解比特幣網絡為何體現的是生命的永恒戰斗，與熵斗爭，一場在秩序和混亂邊緣的戰斗。??

比特幣在正常運作，無論你對它有怎樣的看法，毫無疑問它實實在在地在運作，在不斷發展，存活著。即使全球大多數國家陷入停滯，比特幣網絡照常每10分鐘生產一個區塊。

比特幣之所以在運作，有許多原因：博弈論、經濟激勵、密碼學、完美的工程設計以及擁有彈性的網絡層等。要殺死比特幣非常難，擊敗比特幣就像扼殺一個駐留在千千萬萬愛好者心中的想法。

首先，要在全球范圍內關閉互聯網非常難；其次，比特幣可以超越互聯網。任何能傳輸數據的設備都能用于傳輸比特幣交易。比特幣只是一個賬本，上面的所有數據只是信息。令人不解的是，比特幣網絡為何體現的是生命的永恒戰斗，與熵斗爭，一場在秩序和混亂邊緣的戰斗。

要理解這場混亂的戰斗，以及比特幣是如何因為斗爭而蓬勃發展的，需要簡要討論一下熵、隨機性和信息的概念可以幫助你理解。這些概念具有相關性，它們在比特幣的生存斗爭中扮演相當重要的角色。

熵

在計算中，熵可以用來度量數據源的隨機性。通常來說，在密碼學，特別是比特幣當中，良好的熵源可以保證安全性。如果個人私鑰（也就是種子短語）的熵變混亂，很快你的比特幣就會變成我的比特幣。

熵是一個比較復雜的概念，總的來說，它描述了一個物體的隨機性或可壓縮性。

· 高熵：隨機性

· 低熵：有規律性

或者用Tsachy Weissman的話來說：

· 高熵：不可壓縮

· 低熵：可以相當壓縮

熵有復雜的公式和許多明確的定義。這一概念在經典熱力學、統計熱力學、量子統計物理學、有序與無序、生命、天體物理學等領域都有應用。它也是一種度量不可逆性的方法。

數據：3個休眠12.4年的比特幣錢包發生轉移:4月8日消息，Whale Alert數據顯示，北京時間8:23左右，3個休眠12.4年的比特幣錢包分別將50枚BTC轉移至外部錢包。[2022/4/8 14:11:43]

在比特幣中，可逆性和不可逆性存在一定的概率性。如果有足夠數量的人擁有相當多的哈希算力，就能逆轉交易。比特幣并不是絕對不可逆轉，最終結算的交易并不一定是最終的，有一定的概率可以逆轉。逆轉的可能性可能超出了天文數字（意思是逆轉可能性極低），但并不存在最終結算，比特幣中也不存在。中本聰共識禁止逆轉交易。

“熱力學第一定律，又稱能量守恒定律，指出能量不能在一個孤立的系統中產生或消滅。第二定律指出，任何孤立系統的熵總是不斷增加的，第三定律指出，當溫度接近絕對零度時，系統的熵接近一個恒定值。”? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??

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在比特幣中，熵很重要，因為：

1.秘密信息應該由高熵數據源生成

2.新區塊在局部逆轉熵，即從混沌中創造秩序

3.比特幣的安全模式依賴于混沌的過程

4.驗證依賴于確定性過程

5.每個人都可以驗證結構化數據

6.沒有人能猜出隨機數據

上述六條對每個人都是絕對存在的，但真相有細微的差別：由于比特幣本質上是有概率性的，因此，理論上，人們可以猜出一個私人密鑰，就像理論上，你可以在一毫秒內找到10億個有效區塊。

撇開繁瑣的細節，我們從簡單談起。一般來說，如果你有兩枚代幣，這個系統的熵為2。例如：你可以用兩個位元來描述整個系統：00、01、10、11。

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比特幣閃電網絡中的比特幣數量突破2900枚:9月28日消息，比特幣閃電網絡（LightningNetwork）中鎖定的比特幣數量突破2900枚（2943枚），近30天增長了24%，創下歷史新高，相比6月中旬（1500枚）增長近一倍。截至9月28日，比特幣閃電網絡的節點數量為27222個，支付通道數量73621個，平均節點容量為0.184BTC。[2021/9/28 17:12:10]

2位的熵

同時拋出兩枚硬幣，你得到的結果要么是反反、反正、正反、正正。如果你投擲的硬幣分布均勻，則每種組合的概率是25%。想象一下，如果一個系統可以同時拋出數百枚硬幣，那么你就有了一個可以用來生成私鑰的系統。

隨機性

隨機性是密碼學的基礎。所有秘密通信的基礎都是某種形式的信息不對稱：知道一些潛在的竊聽者不知道的事情。

一個絕對保密的秘密就像一個絕對保密的密碼：隨機生成，即密碼來自于一個高熵的數據源。

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隨機噪聲，你能看出這張圖片包含了多少信息嗎？

如果某個信息被“完全”加密了，竊聽者就無法區分開所說的話與隨機數據。這就是適當加密的作用：你想要隱藏所說的話，如果可能的話，甚至隱藏某些重要的話。

·“好”隨機性：不可壓縮/高熵/秘密/安全。

·“壞”隨機性：可壓縮/低熵/可猜測/不安全。

比特幣本身不使用加密，整個賬簿的設計公開透明，任何人都可以審計系統。比特幣使用的是加密簽名和加密散列技術，兩者都產生準隨機結果。如果你知道密鑰，就可以解鎖一些代幣（使用密鑰），添加新區塊到區塊鏈（使用你發現的隨機數），或者證明自己的身份（通過簽署消息，至少證明你控制了一個或多個密鑰）。

只有你知道自己的私鑰，只有成功的礦工，能找到了下一個區塊的隨機數。這就是信息不對稱，也是比特幣的工作原理。

所有的密碼系統都是由于信息不對稱而生效。費解的是，正確加密的數據要與隨機數據并無區別。否則，竊聽者可能會辨別出加密的消息，反過來也證明所使用的加密技術不是很完美。

數據：6月比特幣價格走勢創造了更多鯨魚賬戶:Glassnode的鏈上統計數據顯示，6月份的比特幣價格走勢創造了更多的鯨魚賬戶。在5月和6月的數據中，持有1000個或更多比特幣的賬戶數量都增長了大約1.5%。根據這個標準，鯨魚賬戶的數量目前是1840，在上個月減半后的一周內急劇增加。與此同時，Glassnode的“Hodler net持倉變化”數據顯示，在2020年前的170天里，有154天比特幣投資者都在進行囤積。盡管價格走勢不明，但長期投資者的情緒明顯表明，他們希望進行囤積，而不是交易他們的比特幣。（Cointelegraph）[2020/6/19]

信息

信息到底是什么？

人們常說比特幣具有熱力學的安全性。雖然這是沒錯，但再深入一點。熱力學穩定到底意味著什么？

它意味著，根據目前所知，改變宇宙中的事物需要能量。“改變事物”是指改變宇宙中的任何事物，需要“使用”能量，投入一些工作，來完成改變。

搬一把椅子？你必須要付出一些工作量。種植一棵樹？你需要借助太陽光將CO2轉化為木材。操控任何持有數據的設備都需要能量。存儲結果？無論使用何種介質，你都需要能量來管理（和保護）原子來存儲結果。

比特幣主要生活在信息領域，就像所有其他信息系統一樣，它需要通過物理媒介來存儲和處理信息。因此，如果你改變了比特幣中的信息，實際上改變了現實世界中的一件事物。無論是固態硬盤、u盤、硬盤驅動器、光存儲介質還是其他什么都不重要。

改變事物，即翻轉比特，需要能量，這是所有計算的根本難題。這就是電腦如果做了很多“思考”，會發出大量噪音并發熱，計算機科學專業的學生必須學習大0表示法（Big O notation）,軟件公司也特別喜歡提問有關它的問題的原因。把0變成1需要做功，不管工作得有多快，仍然需要消耗一些能量。根據物理學能量守恒定律，翻轉位元是功，需要消耗能量。

比特幣利用了一點，難以計算的問題與指數級難以計算的問題之間有著天差地別。

回到最初的問題：信息到底是什么？

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動態 | 遼寧省綏中縣抓獲比特幣挖礦偷電團伙 竊電價值90余萬元:據新華社消息，遼寧省綏中縣局近日偵破一起為408臺比特幣“挖礦”機供電偷電團伙。由于設備耗電量巨大，為了降低成本，采取偷電方式來維持設備運轉，該團伙85天內竊電價值90余萬元。目前，408臺比特幣“挖礦”機、100多臺備用“挖礦”機全部被扣押，3名涉案人員已被刑拘。[2019/5/25]

經過排序的顏色。這張圖片包含了多少信息呢？

信息涉及知識與意義，是未知的反面，而數據中信息的反面是隨機性。也就說，如果你無法理解某些數據，那么這些數據對你來說就是隨機的。

· 機器可讀信息：可壓縮。

· 無意義信息：不可壓縮。

借用π也許能說明這一點：π=3.141592653589793…可以被“壓縮”成π，或一個圓的周長與直徑。

如果你是一位電腦程序員，不妨這樣想：我可以寫一個電腦程序來生成我想要傳達的信息嗎？（這就是我要說的“可壓縮”的含義。）

簡而言之：機器可讀信息和無意義信息、秩序和混沌、信息與隨機性有著錯綜復雜的聯系。可以說它們是同一枚硬幣的正反兩面，兩個概念通過熵聯系在一起。

信息等于結構，結構得益于冗余。自然界中最古老的結構已通過進化適應生存，這個結構的根源是DNA，雙鏈相互纏繞形成雙螺旋。對稱且冗余的信息，使DNA得以存活和繁衍的特性嵌入到DNA的進化過程中：DNA的復制機制依賴于這種冗余結構，由于要錯誤修正，因此需要四個堿基，而不是兩個堿基。

相比之下，比特幣很簡單：一條鏈，兩個比特，沒有錯誤修正（信息被完美地復制）。與DNA一樣，比特幣得以存活（并蓬勃發展）的特性是嵌入在復制過程中的：一場尋找新區塊的混沌競賽開啟，在網絡中復制區塊，在盡可能多的節點上復制軟件（和賬本）。當我們談到比特幣時，修正錯誤就相當于它仍然存活。比特幣網絡每10分鐘心跳一次，進行自我驗證。這也是比特幣極其強大的原因，它是為了生存而設計的。

在比特幣中，高熵信息通常是保密的。顧名思義，保證私鑰私有，只能個人可見。你剛剛計算的那個隨機數，也就代表你挖出新塊時做的工作量，通常保持私密。你不希望對手得知哪些隨機數產生無效區塊，從而跳過這些隨機數計算吧。

比特幣能買房:網傳柬埔寨某房產項目支持比特幣、以太坊支付房款。[2017/11/29]

左邊代表混亂，右邊代表秩序。

比特幣利用秩序和混亂創造一個在這兩個極端之間成長甚至繁榮的系統。它利用了信息不對稱和一種巧妙的激勵結構，展開了一場尋找比特幣秘密的全球競爭。

那么哪些過程有序，哪些混沌呢？比特幣如何能夠在有序和混沌的邊緣成長？且看下文。?

在有序與混亂之間徘徊

是什么在推動比特幣網絡運轉？答案可能不止一個。真正推動比特幣網絡運作的是全球時鐘：區塊鐘，每個區塊為一個時間單位。

當前，我們將出塊流程稱為挖礦，因為每個挖出的有效區塊都會生成新的比特幣，這些比特幣我們稱之為“區塊獎勵”，這是一種引導網絡發展的激勵機制。

從某種意義上說，比特幣“生長”在有序和混沌之間：尋找新區塊是一個混沌的過程，其結果是一個非常有序的交易列表：比特幣區塊鏈，也稱為賬本。

從“尋找新區塊”的角度來看，仍處于非常早期階段，只生產了10年，而區塊獎勵將持續到2140年左右，屆時意味我們進入了13%的比特幣啟動階段：獎勵時代。

中本聰無疑知道比特幣是一場漫長的游戲。新區塊產出比特幣獎勵只是比特幣游戲的一個階段。整個比特幣有6930000個區塊。依據平均10分鐘的出塊時間，獎勵期可達131年之久。

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2019年：比特幣獎勵階段的早期

總會有那么一天，礦工的收入將主要來自網絡收費市場，正如丹?赫爾德（Dan Held）在《比特幣的安全性很好》（Bitcoin ' s Security is Fine）一書中精彩論述的那樣，在2020年至2140年之間的某個時間點，要么網絡收費接管市場，要么比特幣消亡，亦或一些博物館的電腦在不計損失的情況尋找新區塊。

2140年后，可能仍然會談論比特幣“挖礦”，即使此時礦工都不會再產出新的比特幣了。2100萬比特幣，約 2,099,999,997,690,000聰，將全部挖出。現有的代幣池不再增加新的比特幣進入流通。

礦工仍將努力尋找新的區塊，但這些新區塊將有一段冗長的交易歷史。礦工在coinbase交易中獎勵自己新的比特幣，在100個區塊后花費這些比特幣，這樣的日子一去不復返了。

比特幣在5000年后還會存在嗎？它最終會取代黃金成為人類事實上的貨幣嗎？無從得知，但重要的信息是很難抹殺掉的。預計比特幣將會存活很長一段時間，就像古代經文和宗教典籍一樣。它只是傳達信息，這些信息會超越印刷媒體的生命周期。

當然，我預計在此之前會發生一些類似于hyperbitcoinization（比特幣導致現金停用）的事件。會出現一個循環的比特幣經濟，比特幣銀行在全球結算巨額交易。普通公民，或擁有貨幣主權的人，比特幣的基礎層將是你我這樣的人使用。

了解了比特幣的發展階段、秩序、信息、隨機性和熵等概念，讓我們來看看比特幣的一些概念。從視覺上區分：從混沌（左）到有序（右）。

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比特幣在秩序和混亂之間發展。

雖然秩序和混亂有一定的框架，但它既不精確，也不普遍適用。比特幣的核心是在秩序與混亂之間生存、發展、繁榮。

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思考下述概念：

· 私鑰：混亂信息，具有極高的隨機性。完全保密的秘密信息，最高熵意味最高安全性。如果私鑰不是隨機派送，安全性就令人質疑了。

· 隨機數：混亂信息，具有高隨機性。隨機數是一個特定的數字。礦工們在不斷的競爭中尋找下一個能生產有效區塊的隨機數。可能有多個隨機數符合標準，但整個挖礦過程只尋找一個隨機數。

· 新區塊（廣播前）：新發現的區塊是經過混亂過程的結果。在廣播之前的區塊，可以理解為秘密信息。新區塊并不確定，多個區塊可能同時匯集到區塊鏈的前端。最佳選擇是立即向所有人廣播新區塊，獲得獎勵。如果你是攻擊者，才會阻止區塊廣播。

· 鏈端：鏈端也是經過混亂過程，產生的一個有序狀態。鏈端可能是不確定的，一個版本的鏈端幸存下來，失敗的鏈端就成了孤塊。所有匯聚到鏈端的信息都可以驗證，鏈端體現的是比特幣的當前時間。

· 孤塊：孤塊屬于比特幣區塊鏈中一段自然排序的過程。

一些有效的區塊通常會被丟棄。如果兩個有效的區塊幾乎同時被發現，就會開展一場概率生死戰。時間放長，只有一個區塊會勝出，失敗的區塊成為孤塊。

· 未確認交易：是一個有序的結構，更容易驗證。未經確認的交易有可能是有效的，也可能是無效交易。通過經濟激勵的方式，鼓勵礦工將有效交易打包進區塊。打包區塊是一個概率的，市場驅動的過程。無效的交易將被丟棄。

· 被淹埋的區塊：指曾經由混亂過程產生的有序結構。重組掩埋區塊的可能性呈指數級增加。例如：如果每個區塊都有50%的重組概率，那么6個區塊重組的概率為1.5%。每個區塊的實際概率接近0.31%，6個區塊的實際概率接近0.0000000000008875%。

· 已確認交易：有序的結構，很容易驗證。不可逆性存在一定概率，取決于區塊的高度。一旦一筆交易得到確認，它在區塊鏈中被埋得越深，就越不可能被逆轉。

公鑰：擴展的公鑰（xpub、ypub、zpub）是由隨機種子（私鑰）生成。

· 出塊時間：比特幣網絡平均每10分鐘找到有效的區塊。比特幣的心跳以區塊為單位時，非常具有規律性。雖然以人類的時間來衡量也有規律，但挖礦是一個尋找概率的過程，可能會很快或較晚找到區塊。

· 難度調整：雖然難度調整是一個極其有序的過程，但如果哈希算力發生劇烈變化，就可能變得混沌（就像2017年8月，存在爭議的bcash硬分叉）。難度調整基于出塊時間，出塊時間僅在概率上接近人類時間。

· 比特幣供應量：比特幣自誕生起就規定了比特幣總供應量。新比特幣的發行嵌入在比特幣的共識代碼中，幾乎不可能改變。

· 整個賬本，即深埋的區塊（又名比特幣區塊鏈）：是一個有序、連續、鏈端上非常明確的結構，人人都能進行驗證。

· 賬本驗證：驗證是一個有序、連續的過程。驗證的結果是得出每個區塊的一個簡單布爾值：這個值是否正確，是否有效。每個節點獨立達到相同的區塊高度，達成中本聰共識。

上述所有機制，都是用“yes”或“no”回答“這是真實發生的事件嗎？”這一問題。

整個比特幣區塊鏈的作用是，決定what happened when to whom（決定在誰身上發生什么事情）。每個人擁有多少資金？如何來錢？采用怎樣的方式，人人都能審計交易，得出一致結果。

總之，比特幣利用混亂過程（挖礦、私鑰生成）和信息不對稱（廣泛共享的公共信息、完全私享的秘密信息）來構建一個結構化、有秩序、永久性的記錄，每個人都可以審計和驗證記錄。

這就是比特幣，這就是中本聰共識，這就是創新，這也是比特幣成為地球上有史以來最完美、最強大貨幣的原因。

你可以稱比特幣為開源、無需許可、無邊界、中立、抗審查、公開、完整、抗脆弱性等等。

我稱它為生命，我們都叫它比特幣。

文章來源于 The Bitcoin Times，編譯由頭等倉（First.VIP）_Tracy 提供，轉載請保留文末信息！

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