比特币揭秘:数学与政府

本文是3部分系列的第2部分,逐渐变得更具技术性关于比特币的必要背景,请参阅第1部分作者将在12月5日星期四举行问答调用会议您可以在此底部提交问题文章选定的问题将在播客中发布比特币的成功作为一种货币是数学和合作的壮举,他们的机器作为比特币网络的节点借给美国政府维持美元的流通,但没有中央政府或机构管理比特币然而没有比特币通货膨胀,没有盗窃,没有欺诈,也没有与交易公共分类账持久的差异本文开始解释比特币如何无缝运作首先,有一个'节点'个人网络有激励(例如挖掘奖励或收取交易费用)来贡献他们的计算资源并作为网络上的节点加入这些节点s实际上只是服务器 - 插入互联网的计算机 - 正在运行比特币软件一个节点可能是一个少年让她的计算机在她在学校时在她的地下室运行比特币软件,或者在云中运行软件的人任何人都可以是一个节点每次使用比特币进行新交易时,网络中的所有节点都会在其分类账中记录交易

节点处于持续通信状态,并且彼此共享每个交易,以便他们达成共识并阻止其交易来自不同的分类账这个分类账是每个比特币交易的数据库,它曾经被执行过

它随着新交易而不断增长,被分成称为块的单位

分类账被称为区块链,因为它是这些的线性,按时间顺序排列块加入网络后,每个节点完整地下载块链的最新副本

整个块链是一个银行交易银行交易按时间顺序列出,就像比特币交易一样;银行交易的记录被分解为银行对账单,正如区块链被分成块一样,新的银行交易只会附加到当前对账单,就像新的比特币交易只会附加到当前区块一样

在区块链中是历史的工件,永远无法修改如果可以修改区块,那么恶意买方可能会收回交易,而他们支付的人可能会损失他们所欠的钱让我们讨论比特币的来源从添加事务到块链并更新块链的本地副本是一个称为挖掘的过程的一部分同时矿工(网络中的节点)正在处理和记录事务的重要工作,他们也在竞争在比赛中他们竞相“完成当前区块”以赢得比特币每次一个区块“完成”时,下一个区块在区块链中生成

在下一个块中记录的交易是将新铸造的比特币授予完成前一个块的获胜矿工的交易然后,循环继续下一个块变为“当前块”,完成的块成为过去的永久记录,交易记录在新的“当前区块”中,矿工调整目标以完成这个新的“当前区块”这场比赛“完成一个区块”需要什么

矿工们不会竞相向一个区块添加交易它们实际上正在竞相解决数学问题区块链中的每个新区块都有一个相关的数学问题,本质上难以解决

解决问题需要“暴力”需要一个问题“蛮力”解决方案是一个没有人知道如何推理的解决方案相反,矿工必须努力猜测一个试验和错误的解决方案:他们猜测一个解决方案,测试它是否有效,然后测试另一个解决方案,直到找到有效解决方案以这种方式解决蛮力问题是资源密集型矿工拥有在计算后运行计算的软件软件受硬件限制,硬件只能如此快速地运行计算指导硬件运行如此多的计算,紧接着是下一个,很详尽 挖掘新硬币类似于黄金矿工消耗物理能量以增加黄金流通,但是当获胜矿工最终找到解决方案时,它是CPU时间和电力消耗,它与网络中的其他采矿节点共享其解决方案节点验证其有效性数学问题很难有原因 - 它需要时间来解决!每次矿工解决问题时,新的25BTC被“铸造”,授予该矿工,并进入流通

这个数量按计划每4年减半,直到所有2100万比特币被释放

平均需要10个解决数学问题的分钟意味着每10分钟平均铸造25个新比特币数学问题的难度调节新比特币的创建率这里是数学问题的简化版本:找到x使得h(x)< = yh是一个已知的函数y值越低,问题就越难解决,因为解决方案空间较小目标的值y由网络中的矿工商定,并根据速度调整正在生成新的块随着越来越多的矿工加入网络(或者为挖掘提供更高效的硬件),更多的计算能力将用于解决数学问题,并且数学问题可以更快地得到解决为了避免通货膨胀,数学专家漏洞必须变得更难 - 调和矿工更快挖掘函数h是散列函数散列函数有一些关键属性使它们成为比特币数学问题的理想选择:1给定输入值x,找到散列值,h(x),是直截了可的2但是,给定输出值y,找到x使得h(x)= y是困难的(h是不可逆的;预图像空间小于图像空间)3知道h(x)的值并不能理解哈希相似的输入,如h(x + 1)或h(2x)属性1意味着一旦有效的解决方案是发现,网络可以很容易地验证其有效性属性2和3使解决数学问题的猜测游戏矿工正在竞争哈希h(x1),h(x2),h(x3),等等,直到他们发现x满足h(x)<= y存在多个x值来解决问题如果两个矿工同时发现这样的x,那么胜利将发送给找到x的矿工,使得h(x)更小,因为这意味着他们解决了一个更难的问题如果两个矿工真正打成平手,那么无论哪个矿工充斥着他们的信息都会让网络更快赢得竞争现在矿业是一场严峻的竞争并消耗大量的计算资源尽管可以在笔记本电脑上挖掘,但数学问题变得困难足够的,笔记本电脑的CPU可能永远不会自己完成一个块电力成本ded运行采矿软件将超过采矿Mac和PC的回报肯定能够计算哈希函数,但是与现在可用的专业挖掘硬件相比太慢了为计算哈希函数而设计的硬件正在出售中以14,500美元最快获得最佳哈希奖 - 所以这是如何公平的

是什么让那些可以投资最好的哈希硬件的人完成每个区块并赢得所有区块奖励

一方面,汇集策略为不太成熟的矿工提供了丰厚的份额更重要的是,比特币网络的分布式特性使得完成一个块的竞争比竞争解决相同问题的所有节点更复杂

本系列的第3部分解释了这些概念以及如何处理事务和保持块链的最新版本与完成块直接相关

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