比特币是去中心化的点对点数位支付网路，由中本聪发明，比特币让用户可以直接进行交易，而无需通过任何金融机构或第三方，是世界上第一款成功应用的加密货币。
什么是比特币?
简介：
比特币是去中心化的点对点数位支付网路，由中本聪发明，比特币让用户可以直接进行交易，而无需通过任何金融机构或第三方，是世界上第一款成功应用的加密货币。

什么是比特币？
比特币是一种去中心化的数字货币，采用点对点网路让使用者可以直接进行交易，不需经过任何如银行或政府等中介。比特币的诞生来自 2008 年 10 月一位化名为中本聪 ( Satoshi Nakamoto ) 的作者发布的论文《 Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System 》 。

只要建立网络节点，通过密码学验证，并记录在称为区块链的公共分布式帐本中，就能做出一种点对点、去中心化、安全、可自主运行的电子货币系统，这就是我们所说的比特币（Bitcoin）。

在比特币出现以前，有其他人提出过和比特币类似的去中心化电子货币概念，然而比特币是历史上第一款被实际应用的加密货币，数以万计的人们相继加入建立起全球社群，奠定了加密货币产业的基础，现在回顾，该创举着实已成为历史上不可抹灭的重要事件。有许多支援比特币的网络平台，为其带来了更实际的应用场景，包括钱包、交易所、旅游服务、线上支付和网路游戏等。

比特币的交易安全、抗审查、匿名、无国界限制，因此可作为一种替代性的支付方式，在缺乏金融服务的地区具有非常大的优势。比特币的总数只有 2100 万颗无法以任何方式增发，由于其数量有限，近年来比特币也被视为一种价值储存的手段，并被称为数字黄金。购买比特币的人在某种程度上，也认同这种去中心、数位化的价值存储标的所能带来的价值。

时至今日，尽管大起大落，多次被宣告死亡；但比特币仍然走到了被大众广泛认识的现在，甚至养成了一群有强烈共识的信仰者，坚信比特币能够成为抗通膨、去中心化的数字黄金，将其作为价值储存的重要资产。

比特币如何运作？
比特币被定义为一枚币的交易流程被盖上一个数字签名，就其原理像是由一笔笔交易按顺序组成的链，而币本身是由链条上的交易来推算出来的，像是甲给乙一枚比特币，甲的帐单要 -1 而乙的帐单要 ＋1 ，实为纯帐本交易，藉由记录交易来界定该货币资产的所有权。

历史上第一个诞生的货币——雅浦岛石币（Rai Stones）便是将上一个拥有者名字划掉，并写上新的拥有者名字来宣示该石币的所有权，这种账本式的交易记录早在进入文明社会前即存在。

在比特币网络中，每笔交易通过更新帐本与数字签名的方式把币转移给下一个人，并把上一个的交易和下一个的 Hash 公钥签署在这笔交易的尾端，打包成区块向网络中的全部节点广播，透过节点验证交易的正确性，确保接收方有顺利到帐。

在这样去中心化的系统中，“双花攻击”是需要严肃面对的问题，意即一笔交易重复两次，欺骗接收方交易顺利完成的攻击行为。实际的解决办法是引进可靠的共识机制以检查是否有双重支付漏洞。

采用的方案是时间戳服务器（ Timestamp Server ），一个时间戳服务器可以把一组数据即多笔交易组合成一个区块（block）的 hash 结果并加盖上时间戳，而每一个时间戳都包含了上一个时间戳，证明这个数据存在的时间，以确保交易的先后顺序，避免双重支付问题，且新增的时间戳无形中相继加强以往的所有时间戳，使其难以被窜改。

而这些区块形成的一个链条会因 CPU 算力的证明而增长，即是比特币矿工的工作。

在比特币网络规模日益壮大的现在，该问题几乎不太可能发生，因为要能劫持 51% 以上的算力进行双花攻击的资源、沟通成本高到几乎无法实现，我们只要知道这一概念，不用过度担心。

时间戳服务器

工作量证明（Proof of Work）
PoW（Proof of Work）工作量证明是区块链领域最基本的一种共识机制。早期的区块链项目如比特币、以太坊和莱特币，都是采用PoW共识机制来保障区块链账本的一致性与不可篡改特性的。

PoW模式可以简单理解为：所有网络节点抢答同一道数学题目，谁先算出来，谁就拥有记帐权，并且能够得到相应的记账报酬（区块链网络新发行的加密货币）。

为在点对点的交易基础上操作上述的分散式时间戳服务器，概念来自于 Adam Back 提出的 Hashcash 技术的工作量证明系统，最初用于透过计算来防止收到垃圾邮件，基于该理论延伸出利用计算方式花费算力来验证比特币的区块链分布式帐本的正确性。

原理为在比特币记账的哈希值是 256 位的二进制数，此工作量证明由安全哈希算法（SHA-256）运算两次，会先产生一个预先确定的标准数字称为目标难度，而后算出哈希值如同生成随机数字，而每个数字都可能是 0 或 1 ，总共有 2^256 的组合，算出的哈希值有多少前导位元为 0 ，即前面数位 0 越多，值就越小，规则是算出的哈希值须小于目标难度。

而先算出最小的哈希值，就先将该哈希值对应的区块广播发布，等待各验证者接收并确认无误后就以此为基准并持续传播该区块，一个接着一个，依着最小收集并验证区块，彼此竞争夺取下一个区块的记帐权。区块链就在此操作下绵延增长，且过程中验证、广播、记账等操作皆由各节点遵循比特币的规则而自动执行，使得所有的节点都有相同且随时更新的区块链帐本。

而目标难度是由比特币程序系统每隔 2016 个区块自动调节更新一次，目前依照全网平均算力设定一个适合的目标难度时间约为十分钟。依靠强大计算力在单位时间内计算的次数最多就有最大的机率求出符合的哈希值以取得记帐权和比特币奖励，而此种共识机制即被称为工作量证明。

工作量证明解决了多数决暴力的盲点，就其根本由算力来决定共同决策，如同抢夺记帐权，先抢先赢，即是由最长的链代表决定权。因此如果大部分算力皆产自于诚实节点，则此链会长过于其他的链，而攻击者想要超越则需要运算此链所有的工作量证明，而事实证明，慢速的攻击者超越的可能性会呈指数减少。

什么是比特币挖矿？
如上述比特币以工作量证明的方式来验证区块链时间顺序的分类帐本。而比特币挖矿即是利用工作量证明使用有计算能力的硬体设备不断运算与验证来处理交易，让帐本便于验证却难以被窜改，保证网路安全与同步全网，并获得当做奖励的比特币手续费，而操作者即称之为矿工。他们散布世界各地，但没有任何人可以掌握比特网路的掌控权。此过程被譬喻为像是挖掘黄金，而不同于黄金的挖矿，比特币挖矿是一个暂时的比特币发放机制，并且比特币挖矿以发放比特币作为矿工维持支付网路安全性的奖励。

矿工们为了更好的报酬及奖励，会想取得更多的算力，企图得到更多的记帐权（完成更多解题任务）而获得比特币的报酬（区块奖励）；最先算出最小的结果，将该哈希值对应的区块广播，彼此竞争掌握下一个区块的记帐权。

若矿工要得到此奖励需要确认最新的交易，而要进行计算每秒数以十亿次的工作量证明，对于硬件要求相当高。而矿工们可以通过执行这些流程加快整个交易进程而赚取用户的交易手续费与获得依据固定公式产生的新的比特币。然而随着越来越多的矿工为利益所趋，上述的目标难度亦提升至有效的高度，约每十分钟会根据网络算力调整挖矿难度。

其中工作量证明使其按时间顺序添加区块，要取消或窜改资料几乎不可行，因为若要窜改需要重新计算其所有的区块工作量证明。而如果矿工同时接收到两个区块，则会先接受处理第一个遇到的区块，但若遇到最长链的区块就会立即转移投入最长链区块中，因此可保证跟全网同步。

从 CPU 、GPU 到 ASIC
科技日新月异，挖矿已经从中央处理器挖矿（CPU）发展到图形处理器挖矿（GPU），再到特殊应用积体电路挖矿（ASIC）。在比特币早期，比特币挖矿的总算力较低，相对难度不高，因此可使用基础的 CPU 挖矿。而随比特币价值水涨船高，越来越多的矿工如雨后春笋般出现，增加了挖矿难度， 2010 年 CPU 被 puddinpop 的 CUDA Miner 发布的 GPU 取代， GPU 拥有较多核心的架构但相对速度较低，不过若有专门的适切指令，便可以产生约百倍 CPU 的运算能力。两年之后有硬件开发公司发明了专门用于挖矿的硬件设备，比当时 GPU 挖矿快约 200 倍，并连带影响 ASIC 芯片制造业和矿场的整个经济产业。

矿场与云算力
因为比特币的奖励分配是随机性不可预期的，矿工们在比特币出现没多久便开始众筹运作，以此来扩大收益、降低平均成本。而个人单位亦可向云算力平台租赁算力设备，由平台代为操作，可避免繁杂的技术问题。

什么是云算力挖矿？

参与比特币网络
运行这个网络的步骤如下：

新的交易会被广播到全部的节点。
每一个节点把新的交易收集打包到一个区块。
每一个节点都为自己的区块进行工作去进行工作量证明。
当一个节点找到了这个区块的工作量证明，会把这个区块广播给所有的节点。
当这个区块中的所有的交易都是合法，并且都没有被花费过众节点才接受这个区块。
众节点通过转向下一个区块的工作量证明并使用这个块的 hash 作为前一个hash来表示接收这区块。
如前所述，众节点只跟随最长链且持续为其扩展，实际手法是如果两节点同一时间广播发布不一样的区块，节点都会依先接触到的区块进行处理，另一块就先保存以免其变长。但当下一个工作量证明被找到使得分支更长，这个平衡就会被打破，在其他分支工作的节点就会转来这个更长链的分支。而区块广播是可以承受丢失信息的风险，因为如果有一个节点遗漏一个区块，就会在接收到下一个区块时发现缺失的区块，并申请该丢失的区块。
比特币的扩容性
为维持比特币帐本的全球统一性，比特币有最长链的规则，及以最长的区块链帐本为圭臬。而其拥有全世界最大的算力工作量，想要重新创造一条最新链而取代是几乎不可能做到的，因此巩固了区块链的不可窜改性。
其略有博奕的性质，节点竞相延长最长链，从挖出第一个区块开始记录帐本直到西元 2140 年结束。而只要 50% 以上的算力都是诚实的，以此形成最长的链，则可以此为准，因此要发起 51% 攻击几乎不可能做到。
但网路出现重大延迟或是中断时或是出现无法调和共识的矛盾，则会因为无法同步而出现分歧，区块练就会出现分叉。分叉前帐本一致，分叉后则因其记帐方式不同而变化。
比特币的第一次分叉 : BTC 和 BCH
Core 开发团队和大区块派的意见不一，前者主张采取隔离见证即相当于把签名信息移出区块、间接扩容与闪电网络等同于分流纾缓压力，以便于维持 1 M 的上限；而后者秉持直接拓宽区块。
但 Core开发团队表明大区块派的拓宽区块有可能会动摇比特币原本的去中心化设定；大区块派则谴责 Core 违背中本聪先前提出的扩容方案即直接扩大区块，并且指出隔离见证和闪电网络扩容效果不良，安全性也不够好。
在此前提下，两方人马背道而驰，以比特币正式分叉消弭彼此的意见分歧，就此在2017 年 8 月扩大了区块的比特币现金（Bitcoin Cash，BCH）问世，分叉后第一个区块为 478559 ，大小约 1.9 M，超过比特币原有区块容量上限 1 M ，而在所有分叉前的比特币持有者将自动赋于同金额的 BCH 区块链，区块容量上限立即提升至 8 M。
至此 BCH 朝着中本聪白皮书里电子现金的概念迈进，拓展更多功能；而 BTC 则更像是数字黄金，至此之后有越来越多的分叉。
甚至有名自称中本聪的澳洲人 CSW 提出要持续扩大 BCH 的区块上限，以致无上限，并锁死 BCH 的底层协议，以符合中本聪白皮书的诉求，因此 BSV 从 BCH 中分叉。
截至目前，比特币有三大分支：BTC、BCH、BSV，依序由守旧派往激进派发展，各自朝不同愿景持续发展。

比特币的减半发行机制
币圈人耳熟能详的比特币四年减半，起因是考簗市场的货币供需机制，如若无限量发行则会造成货币供给过多，币价下跌。此机制减缓货币的发行，可以有效维持币价稳定。而实际方法是遵照其产量机制的设定，有两个重要规则：

1.比特币约每 10 分钟产生一次区块，而每产生一个新区块，就会铸造新的比特币作为区块奖励。
2.比特币每产出 21 万个区块，调整一次奖励数量。

(210,000 10) / (2460*365) ≒ 4
意即如果每 10 分钟产生一次区块，则 21 万个区块需要多少时间产出。

如上换算出约每四年需要进行减半来调整一次奖励的数量，而白皮书中定义第一个区块奖励为 50 个比特币，而每次挖矿奖励减半递减如下，并且预计比特币总共会经过 32 次的奖励减半，至此约于 2140 年会挖完总量 2,100 万颗的比特币。