认识比特币

认识比特币(BTC)

  1. 比特币地址以 1 和 3 开头. 1 开头的地址,比特币只能通过私钥签名和公钥哈希后才能消费,3 开头的是P2SH 地址,代表多重签名.
  2. 钱包是多个地址和对应密钥的集合.
  3. 没有交易过的地址是无效地址,交易过的地址就已经在全网公布了,可以再全账本或区块链浏览器中查到交易记录.交易后该记录是未确认状态,由矿工打包到区块中并链接到链上后变为确认状态.
  4. 在交易时,钱包会从多个地址找到有余额的地址(UTXO 意为未花费的交易输出),然后组合成可消费当前金额的组合(不一定相等,但一定是不少于可消费金额),然后创建一个找零地址,为了让这笔交易快速确认再付一笔矿工费,再发送出去.矿工费可能是设置的找零金额和实际找零金额的差值,所以要确认这个金额是否相差过多.
  5. ASIC矿机是一个集成可上百个挖矿专用算法硬件且能同时在一个单独芯片上并行工作的专用集成电路.而矿池是多个矿工共享算力和依靠贡献分成的.
  6. 交易发送到区块链网络时,区块链网络上的节点会把这些交易放到未验证的交易池当中.矿工构建新区块时会从交易池中放到新区块中,以矿工费为优先级进行排序,然后计算哈希开始挖矿.矿工一旦从网络上收到新区块时,会立刻放弃当前挖的区块,重新生成新区块.当生成新快成功后,区块奖励的比特币会支付到自己的比特币地址,如果是矿池会根据工作量进行分配.每生成一个区块,对于上一个区块就多了一个证明.按照惯例,6 个确认之后就被认为是不可撤销的.
  7. 比特币核心客户端是一个完整的账本,随着时间发展,账本会越来越大.按照后可以使用 bitcoin-cli 工具,包含了很多工具和功能.比如钱包设置和加密,备份,文本导出和恢复.接收交易等等
  8. 拥有比特币的秘钥就拥有该账户的控制权,秘钥是非对称加密的,公钥向外展示是比特币地址,私钥用来签名不对外公开.可以根据私钥计算出公钥,一般存储时只储存私钥.私钥是一个数字随机选出(256 位的二进制,2 的 256 次幂),然后根据椭圆加密曲线这个单向加密函数产生一个公钥.有了公钥就可以根据哈希函数生成比特币地址.
  9. 素数幂和椭圆曲线算法是不可逆的,很容易向一个方向计算但不能逆向去推算.使得数字签名称为可能.比特币使用椭圆曲线算法作为其公钥加密的基础算法.
  10. 比特币交易时会使用私钥对公钥进行签名,每次签名都不同,网络中的节点可以根据公钥和签名进行验证,确认该笔交易是否拥有比特币的所有权.
  11. 椭圆曲线算法:是一种基于离散对数问题的非对称加密算法,它是单向的函数.比特币使用了一种 secp256k1 标准所定义的一条特殊椭圆曲线和一系列数学常数.以一个随机生成的私钥 k 为起点,将其与曲线上已经定义的生成点 G相乘 获得曲线上的另外一个点 K 即公钥.生成点 G 是 secp256k1 标准的一部分,比特币的生成点都是一样的, K = k*G,公钥和私钥关系是固定的,但只能单向运算,所以暴露公钥并不会威胁到私钥的安全.(椭圆曲线之上的算术运算跟常规的数学运算是不一样的。一个点（G）可以与一个整数（k）相乘来获得另外一个点（K）。但是椭圆曲线的世界里没有除法的概念。因此不可能简单地通过计算公钥K对G点的除法来计算私钥。这就是本章前面提到的单向数学函数。
  12. 哈希加密算法在比特币中广泛运用,包括比特币地址的生成,工作量证明等等.比特币私钥 SHA256 哈希加密算法. 根据公钥进行 sha256 和RIPEMD 160 两次哈希运算的到160bit或20字节的公钥哈希,然后根据 base58check编码获取比特币地址(前缀为 0x00). 因为 256 位二进制过长,交易不便,base58 编码和 base64 不同的是, base58不仅实现了数据压缩和易读性还具有错误诊断功能.它不包含 base64 中的数字0 ,大写 o,小写 l,大写 I 这些容易混淆的字符.base58check增加了错误校验,数据中自带校验码,错误的比特币地址不会被认为有效地址从而造成损失.
  13. 早期比特币钱包只是随机生成的私钥集合,称非确定性(随机)钱包,难以管理备份和导出.这与避免地址重复使用原则相违背(每个地址最好只使用一次,可以增加安全性),后面出现的确定性钱包现在是主流,确定性钱包可以从公共的种子生成大量私钥,创建备份导出时只关注种子就可以了.助记词是英文单词序列用作种子所对应的确定性钱包的随机数私钥.单词的顺序就是钱包的备份.用来恢复钱包.助记词被定义在比特币改进协议 BIP0039 中作为草案而不是标准方案.通过 BIP0039 生成的钱包是 HD(分层确定性)钱包,由种子生成主密钥,再生成子密钥,子密钥又可以生成孙密钥.
  14. BI0038提出一个通用标准,使用一个口令加密私钥并使用Base58Check对加密的私钥进行编码，这样加密的私钥就可以安全地保存在备份介质里，安全地在钱包间传输，保持密钥在任何可能被暴露情况下的安全性。其本质就是私钥和密码混合形成加密私钥.
  15. 比特币地址以 1 和 3 开头. 1 开头的地址,比特币只能通过私钥签名和公钥哈希后才能消费,3 开头的是P2SH 地址,代表多重签名.多重签名需要从 N 个密钥中需要 M 个私钥签名才可以消费这笔金额.
  16. 比特币开发者针对比特币客户端进行交易的脚本类型设置了一些限制,然后编译为一个叫standard 的函数,该函数定义了五种类型的交易分别是P2PKH、P2PK、MS（限15个密钥）、P2SH(多重签名)和OP_Return”
  17. 并非所有的节点都有能录存储完整的区块链账本,通过简化的支付验证（SPV）的方式可以使它们在不必存储完整区块链的情况下进行工作.SPV 节点只需要下载区块头而不用下载交易信息.一个拥有完整区块链的节点会构造一条验证链，这条链是由沿着区块链按时间倒序一直追溯到创世区块的数千区块及交易组成。而一个SPV节点会验证所有区块的链（但不是所有的交易），并且把区块链和有关交易链接起来.但它不是绝对安全的,如果要保证万无一失的安全性，最可靠的方法还是运行完整区块链的节点。
  18. 在SPV节点里，Bloom 过滤器被用来向对等节点发送交易信息查询请求，同时交易地址不会被暴露。
  19. 比特币网络中几乎每个节点都会维护一份未确认交易的临时列表，被称为内存池或交易池.内存池中的交易如果长时间未处理就会消失,交易人可以重新发起交易或提高矿工费以提高优先级.
  20. 一个区块出现多个子区块的情况被称为“区块链分叉。但这只是暂时的,最长链原则决定了分叉的问题.区块越长,篡改的成本越大,区块链越安全,这也是比特币的一个特征.
  21. 一个区块的大小是 1M,一笔交易最小是250 字节,也就是一个区块最多包含 500 笔交易.一个区块有区块头,交易额记数,交易信息三部分组成.
  22. 挖矿保护了比特币系统的安全，并且实现了在没有中心机构的情况下，也能使整个比特币网络达成共识。铸造新币的奖励和交易费是一种激励机制，它可以调节矿工行为和网络安全，同时又完成了比特币的货币发行.比特币每出 210000 个区块奖励就会减半.2140 年奖励为最小单位,停止奖励,总金额是 2100w 个.区块奖励不同于其他交易,没有付款人,只包含一个 coinbase 的输入,仅仅是用来创建新的比特币,叫创币交易.
  23. 工作量证明的难度单位为 1TH/s 表示每秒可以处理 1 万亿次哈希运算.比特币每 10 分钟出一个区块,但并不是没 10 分钟进行一个难度调整,而是 2016 个块会调整一次难度,会根据 2016 个区块的总共花费的时长与 20160 分钟进行比对,之后再决定该如何调整.
  24. 51%攻击,当一个或者一群拥有了整个系统中大量算力(一些安全模型认为 30%的算力就可发动 共识攻击)的矿工出现之后，他们就可以通过攻击比特币的共识机制来达到破坏比特币网络的安全性和可靠性的目的.共识攻击不能从其他的钱包那里偷到比特币、不签名地支付比特币、重新分配比特币、改变过去的交易或者改变比特币持有纪录。共识攻击能够造成的唯一影响是影响最近的区块（最多10个）并且通过拒绝服务来影响未来区块的生成。这也是惯例 6 个区块确认才算做安全交易的由来.
  25. 莱特币的工作量证明与比特币不同,比特币是基与 SHA256,而莱特币为了避免 ASIC 矿机导致算力过于集中,采用了scrypt 算法,便于 CPU 挖矿.