区块链丨去中心化+不可篡改+不可伪造技术源码

非对称加密和分布式存储——确保比特币的去中心化特性

工作负载机制和最长链机制——确保比特币不可篡改

UTXO的结构可以追溯到每一个比特币的前世今生——造就了比特币不可伪造的特性

比特币的技术起源

去中心化依靠什么样的技术？

中心化需要类似于银行的中央机构来验证交易。 去中心化意味着没有中心可以验证交易的真实性。 去中心化的本质是让所有节点都可以验证交易的真实性。

验证什么？

中本聪采用非对称加密技术，即使用不同的加密密钥进行加密和解密。 如果加密和解密使用相同的加密密钥，则称为对称加密。

对称加密的不安全之处在于，如果每个人都使用相同的秘钥，就会不安全。

对于非对称密钥，如果A向B发送信息，A和B将生成一对公钥和私钥，用于加密和解密。 私钥就像一把私钥，只有这把钥匙的拥有者才能打开，并用于解密； 公钥就像公钥一样，可以告诉需要它的人，它是用来加密的。 在这个过程中，A的私钥是保密的，A的公钥可以告诉B； B的私钥是保密的比特币不可伪造是依靠什么来实现的，B的公钥可以告诉A。当A要给B发送信息时，A用B的公钥加密信息，B收到信息后，B用B的私钥解密信息，而其他所有收到消息的人都无法解密，因为只有 B 有这个私钥。

简单的说，公钥和私钥在非对称加密机制中是成对存在的，公钥和私钥可以相互验证。 在比特币的世界里，地址可以理解为公钥，签名输入密码的过程可以理解为私钥的签名。

每个矿工在拿到一笔转账交易时，可以验证公钥和私钥是否匹配。 如果它们匹配，则交易是合法的。

那么每个人只需要保管好自己的私钥，知道自己的比特币地址和对方的比特币地址，就可以安全的进行比特币的转移，而无需中心化的机构来验证对方发送的比特币。 硬币不是真的。 非对称比特币技术保证了去中心化的特性，分布式存储也保证了比特币的去中心化。

为什么比特币的区块链账本不可篡改？

篡改是指恶意修改网络中的账本以进行伪造，这是由比特币的工作量证明机制和最长链机制保证的。

比特币的共识机制是一种工作量证明机制。 这种共识是一种算法，对相似时间段内发生的事情的顺序和先后顺序达成共识。

工作证明只是证明你已经完成了一定数量的工作。 整个过程的测试工作通常是非常低效的，工作的结果被证明证明它已经完成了。 有一定工作量的工作效率更高，比如现实生活中的毕业证、驾照等。 也是通过测试你完成了一定的知识学习或驾驶了一定时间的汽车来证明你的技能。

也就是说，通过结果，你可以证明你以前做过这件事情，并且付出了一定的努力。 工作量证明的特点是对执行方来说难度适中，对验证方来说非常容易。

矿工进行哈希计算时，可以理解为数学游戏。 如果他们得到正确答案，他们就可以获得记账权。 其他节点经过非常简单的验证后，就可以同意记账并同步自己的账本。 盖上时间戳后，下一轮的算力竞争将随之而来。

如果这时候有人想在某个区块高度修改某笔交易信息，他该怎么办？ 他需要从这条区块链的开头开始，重新计算后面所有的区块链，把账本同步给别人。 在他做这个计算的同时，其他矿工还在原来的区块链上继续计算，因为大家都相信在比特币网络中，最长的链才是正确的。 链，所以恶意篡改者需要在短时间内赶上已有区块的高度，让自己的区块链成为最长链，让其他矿工误认为这是一个正确的账本。

除非篡改者的算力非常大，至少在50%以上，否则他基本上不可能进行这样的篡改。 现在让我们做一些计算。 全网算力为每秒8亿哈希。 市面上流行的每台主流矿机算力在10T左右。 如果想要拥有全网51%的算力，至少需要40万台最新的矿机。 如果一台矿机按万元计算，设备投资约40亿元。 而且，最新的矿机生产跟不上销售，经常处于买不到的状态。 状态。

再加上矿机的不断淘汰，算力不断上涨，购买算力设备的速度很难赶上算力上升的速度。 从投资回报率来看，这笔投资成本至少需要40亿元。 如果不是为了60多亿到70亿的利益，有非常雄厚的经济实力和技术实力做支撑，普通老百姓是不会有的。 这种能力被用来进行算力攻击。

从网络环境来看，由于去中心化的存在，全网都会非常警惕这种现象的发生。 51%算力的攻击是不科学的。 当发生此类攻击，比特币的区块链被篡改时，比特币的价格将变得一文不值，通过篡改获得的收益也会受到严重影响。 大亏，总之，篡改难度更大，更无利可图。

为什么比特币不能被伪造？

我给你发了0.1个比特币，你凭什么认为这0.1个比特币不是我自己伪造的？ 或者我会把这0.1个比特币同时转给两个人吗？

这与比特币的 UTXO 结构——未花费的交易输出有关，这是比特币交易成功生成和验证的核心概念。

纸币示例：假设我要给你20美元，有两张5美元的钞票，一张10美元的钞票，两张水果店老板的5美元零钱，一张加油站的10美元零钱，我只能给你三张钞票我都没有花完。 这称为未花费的交易输出。 水果店老板是怎么拿到五元钞票的？ 他们来自其他人。 这些纸币的历史可以追溯到它们最初发行的那一刻。 是哪家印钞公司根据央行的批复发行的，最先给了他们。 是哪一家银行购买的，最后在市场上流通，从而可以验证这三张纸币都是真的。

比特币的 UTXO 也有这样的结构。 在比特币世界里，每一笔转账记录都可以追溯到源头比特币不可伪造是依靠什么来实现的，每一笔支付都可以追溯到上一笔支付。 我给你比特币肯定是别人给我的，我没花完，再回到它的矿工挖出来的区块。 这种机制确保比特币无法被伪造。 重复支付在比特币世界中被称为双花（twice spent）。 中本聪正是利用这种机制解决了这种信任问题，使得比特币得到了广泛的应用。