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| 区块链数字货币投资指南，图片来源：中国人民大学出版社 |
第二章 揭开比特币的神秘面纱
比特币到底有何魔力？几乎每个大国的政府都对比特币有所表态，但却没有一个政府明确表示要将其取缔，又是什么使得比特币仅花了五年时间，就从一文不值的数据变成了一个市值高达上百亿美元的金融资产，并且深深扎根下来了，还引得银行机构纷纷研究其背后的技术。
为什么说比特币把数字货币带入了一个新的时代？尽管媒体、专家把比特币描绘成 “郁金香泡沫”和“庞氏骗局”，但又是什么力量使它依然可以重整旗鼓？
比特币和传统数字货币的不同
不论是非政府“货币”、支付组织还是虚拟货币，用户持有金额的信息都是记录在发行方或运营方的中央服务器上的，货币的收发也必须通过他们的中央服务器，这样用户资产的安全性对发行方的信用依赖很大。无论是希腊危机中无法取现提款的银行储户，还是被网络游戏运营商封号的玩家，他们都无法对自身持有的资产拥有100%的处置权，但是比特币或者说它背后的区块链技术却完美地解决了这个问题。
首先，比特币系统并没有特定的中央服务器，它是一个基于点对点技术的开源项目，类似于BT下载，只要拥有网络和电脑，任何人都有资格运行比特币程序并成为比特币网络中的一个节点。比特币系统的运营通过“挖矿”实现，参与挖矿的人（后文简称“矿工”）通过贡献计算机运算能力（后文简称“算力”）保证比特币账簿不会被随意篡改（有一种情况除外，即单人算力占比超过了全网算力的51%）。作为回报，新产出的比特币以及全网用户的转账手续费按照算力贡献比例奖励给矿工。比特币产生的速度和总量也是事先在程序里写好的，任何人不能单方面修改，否则其产出的区块将不会被其他节点接收，反而浪费自身资源。
比特币的产出遵循以下规律：矿工通过“猜数字”的方式解一个方程，一旦解出将获得一个新区块的记录权，全网的新交易将记录在这个区块中，该区块内包含的新比特币和新交易的手续费将全额奖励给方程解出者。比特币系统每过两周会自动调节方程难度使出块速率接近于平均每10分钟一块。在比特币诞生的头四年，每个区块内含50枚新比特币，因其出块间隔约为10分钟，头四年共产生比特币1 050万枚。但是每过四年，每个区块内含的新比特币将减半，即第二个四年，每个区块内含的新比特币变为25枚；第三个四年，每个区块内含的新比特币变为12.5枚……直到区块内不再包含新的比特币为止，到那个时候出块并不会停止，矿工依然可以靠交易手续费盈利。正是因为新币的产量不断减半，世界上比特币的总量是有限的，上限为2 100万枚。
当读者看到这本书的时候，比特币已经经历过至少两次减半了，第一次减半发生在2012年的11月，第二次减半发生在2016年的7月。为什么不是刚好四年，而是误差了好几个月呢？这是由于全网算力提升会导致区块间的平均时间间隔小于10分钟，所以“四年”只是在全网算力不变情况下的理论数值，实际的减半周期会略小于四年。
比特币网络从2009年1月开始运行至今，从未出现过一次长时间的系统瘫痪。虽然中本聪设计的程序并非完美，也的确被黑客攻击过，但是全球的开发者和矿工都在最短的时间内解决了问题。其执行效率如此之高的原因，我想是整个比特币生态的利益高度一致导致的。如果比特币网络出现了严重问题，矿工、开发者和用户所持有的比特币也将大幅贬值，甚至归零。这也是比特币创始人中本聪设计的精妙之处，通过每个人对自身利益的追求，维持了整个系统的不间断运营。而中本聪对于单一矿工（或矿池）算力超过全网51%的预防也是基于这个思路，如果单一矿工的算力超过51%，与其制造破坏（又称作“51攻击”），让自己挖到的比特币大幅贬值，还不如做一个正常矿工，按规则获取大部分新挖到的比特币。然而在真实的比特币历史上，单一矿工（矿池）算力超过51%的情况还未发生过。
比特币的挖矿产业
由上节可知，挖矿是比特币系统运行的命脉，实际上挖矿也是任何区块链系统的命脉。如果一条基于工作量证明（POW）的区块链没有足够的算力支持，就容易被“51攻击”篡改已经交易的记录，或者被难度攻击使系统长时间停顿，历史上就有很多仿比特币的竞争币种因“51攻击”而被迫终止的例子。
目前，挖矿这项工作已经形成了一条成熟的产业链，下面就来说说比特币矿业的历史和内幕。笼统地讲，比特币挖矿经过了CPU挖矿、显卡挖矿和专业机器挖矿三个时代。
CPU挖矿时代就是2011年之前、中本聪还没消失的时候，那个时候挖矿非常容易。据最早和中本聪合作的哈尔·芬尼回忆，他当时就开着个人电脑，几个星期就轻松地获得了几千枚比特币。但也正是因为太容易了，当时很多人都没有珍惜挖到的比特币，经常出现钱包没备份而丢失或忘记密码的事情，毕竟当时绝大多数人都没想到日后比特币会这么值钱。其中，最著名的莫过于“天价硬盘”事件了：一位来自英国的IT工作者竟然把内含7 500枚比特币的硬盘当垃圾扔了。这些被丢掉的比特币理论上将永远无法被人动用了，如同石沉大海。
当比特币圈子有了交易所，总市值开始呈指数级增大的时候（2011年），人们纷纷开始了挖矿的“军备竞赛”。最初，有人想到可以利用显卡的并行运算能力来挖矿，效率可以提升几倍甚至几十倍，于是就有极客开发出了用显卡挖矿的软件。那个时期不少人买显卡，并不是为了玩游戏，而是为了挖掘比特币，从而导致真正需要用显卡玩游戏的PC玩家怨声载道，因为他们把显卡的价格抬高了。
然而只要有利益驱动，“军备竞赛”就很难止步。2013年，比特币市值又迈向了新的数量级，某些精通硬件的人制作出了“除了挖矿什么都不能干”的机器，也就是专业矿机，那个时期国内的相关名人有“南瓜张”“烤猫”等。专业矿机的好处是用电效率可以进一步提高，缺点是普通人要弄到矿机非常难，部分无良矿机厂商发货前先自己挖币，美其名曰产品测试，从而延迟了买家收到矿机的时间，导致矿机买家的利润大幅低于预期，甚至根本收不回来成本。亏本的原因在于：挖矿业是一个充满竞争的行业，中本聪的设计是参与挖矿的算力越多，单位算力挖到比特币的概率就越小，以此保证比特币的出产速率稳定。单位算力的产出及币值经常变化，再加上付款买矿机及收到矿机时存在的时间差，导致买矿机时计算的利润率，在收到矿机时已经不再适用了。但是，专业矿机的“军备竞赛”也是无底洞，从2013年年末到2016年年末，矿机处理器的制程工艺从最初的接近100纳米提升了14纳米，比特币全网总算力从1P提高到2 000P。这意味着，2013年年末一天能挖1枚比特币的机器现在只能挖出不到0.000 5枚了。
不过严格地讲，目前显卡矿机并没有完全被淘汰，很多新币种采用原创的独特算法，市场尚未研发出与之相对应的专业矿机，因此用显卡矿机挖这类币种依然可以盈利。
正是因为单一矿工拥有的算力占全网算力的比例较小，导致矿工的收益极不稳定，有可能一天挖到50枚，也有可能几个月什么都挖不到。为了使收益平均化，矿工们可以连接到一种叫“矿池”的特殊服务器。连上矿池的任何一个矿工挖到一个区块，该矿池上的所有矿工都可以按算力贡献比例分得奖励，从而降低了挖矿的收益波动。当然，矿池也会收取比例并不高的手续费。
对比特币一些说法的探讨
挖矿是比特币设计上的败笔吗? 有人指责挖矿是比特币设计的败笔，他们不希望电力被“白白浪费”，并且有开发者设计了权益证明（POS）和代理权益证明（DPOS）两种新的挖矿模式，用在竞争币种身上。但是从市场实际的反应来看，最受认同的还是POW模式，采用POS模式的币值远低于采用POW模式的币种。对这种现象笔者认为并非巧合。
首先说“浪费”这个问题，电力资源宝贵的地方电价也较高，商业利益迫使矿工去选择便宜的电力。什么地方有便宜的电呢？当然是“不用也是浪费掉”的电，像风能和水能。2015年国内的比特币矿场就进行过一次迁移，从煤矿发电的地方迁移到了水力发电的地方，使得挖矿者的运营成本进一步降低，国外的情况也类似。因此并不存在他们所谓的严重浪费和污染环境的问题。
再从经济的角度上说，任何公平公正本来就是有成本的，大多数服务也是有偿的。区块链全天24小时不间断运行，公平公正难以篡改的无人值守系统也不可能没有运行成本。POW挖矿模式只是将传统金融业的人力成本转变成了电力成本。而POW以外的挖矿模式虽然省去了电力成本，但是作恶成本也同时下降了，自然市场认同度要比POW模式低一个或多个数量级。
比特币是庞氏骗局吗
自媒体关注以来，比特币被不少人冠以“庞氏骗局”的帽子，然而我们只要稍微了解一下庞氏骗局的定义就知道比特币并非如此。
庞氏骗局是指利用新投资人的钱来向老投资人支付利息和短期回报，以制造赚钱的假象进而骗取更多的投资。
但是比特币并不是债权，也没有承诺任何利息和回报，它是完全由市场自由定价的，其属性更像是商品。2015年9月，美国商品期货交易委员会已经认定包括比特币在内的虚拟货币为合法商品，（期货交易）受其法规监管。
比特币是否存在价值
价值的概念因人而异，一样东西不可能对所有人来说价值都完全一样。比如说，男性服装对女性来说没有价值，因为无法在社交场合穿着，反之亦然。
比特币的需求方一般会看重它的以下价值。
1.因比特币总量有限，又是其后所有区块链的原型，他们将比特币作为收藏品囤积起来。据传屯了6位数比特币的人在全球有很多位，如中国的李笑来、美国的温克莱沃斯兄弟等。
2.跨境支付。比特币的汇款没有地域限制，绝大部分国家都有接受比特币的交易所或支付商，且汇款手续费相比西联汇款、Visa和万事达低很多，平均10~20分钟即可到账（比特币早期需要1小时，但在目前的网络环境下1~2个区块确认可以认为是安全的，大部分交易所也采用此确认形式）。
3.投机交易价值。虽然这类价值并不是比特币和其他数字货币所独有的，但是如果没有交易者，用比特币作支付手段的人就没有了交易对手，交易员为比特币提供了流动性和市场深度，构成了生态中必不可少的一环。
4.智能合约。新一代的区块链大多以智能合约为方向做研究，已经可以实现投票、域名、金融交易所、众筹、公司管理、合同、协议、知识产权登记、房产登记等功能，运行这些功能需要用区块链上的代币作为手续费。
比特币是货币吗中本聪在写白皮书的时候并没有把比特币和法币作类比，主流的商政学界也没有视比特币为一般意义上的货币。传统上，货币要满足以下职能：
1.人们普遍接受的用于支付商品劳务和清偿债务的物品；
2.充当交换媒介，价值、贮藏、价格标准和延期支付标准的物品；
3.超额供给或需求会引起对其他资产超额需求或供给资产；
4.购买力的暂栖处；
5.无需支付利息，作为公众净财富的流动资产；
6.与国民收入相关最大的流动性资产等。
而比特币目前不具有广泛的接受性，接受比特币付款的商家非常少，很多人甚至连“比特币”这个词都没听说过，更不用谈接受了。各国的法规对比特币的态度也不同，有的国家表示比特币可以作为记账单位，有的国家对比特币的监管仍不到位。而比特币本身又具有通货紧缩的特性，一旦遇上经济危机，比特币将无法弹性地控制供给。再者，比特币的汇率波动非常剧烈，远超过黄金甚至是大部分股票，用比特币作单位为商品标价显然不合适。
综上所述，比特币几乎不可能成为传统货币的接班人。但是比特币会因此变得一文不值吗？也不会。比特币在特定人群中存在需求，而比特币的价格由于其总量限制，从长线上来看也会呈现低点越来越高的趋势。笔者认为，就目前阶段而言，将比特币视作可交易资产比较贴切。
比特币创始人中本聪是日本人吗在公开场合中没有人知道中本聪的真实身份，没有任何证据可以证明中本聪是日本人，也有可能中本聪不是一个人，而是一个机构，毕竟比特币的设计太精妙了，可以看出设计者在密码学、算法、经济学和社会学上都有很高的造诣，很难想象这么精妙的系统是由一个人想出来的。
从2013年比特币被广泛报道以来，很多人都在试图找到中本聪，也确实有一些“发现中本聪”的新闻报道（曾经被媒体怀疑是“中本聪”的人有望月新一、尼克·萨博、多利安·普伦蒂斯·中本聪、克雷格·史蒂芬·莱特），但事后均被证实是乌龙事件。据一些早期参与比特币项目的业内人士爆料，中本聪行事缜密细致，与任何人交流都使用数据加密软件（PGP）和洋葱网络（Tor），他在使用电子邮箱时及在注册域名时都刻意隐藏了自己的行踪，没有留下丝毫会暴露自己真实身份的信息，可见中本聪对比特币的开发和维护都是有规划的，似乎早已预料到以后会有人想找自己。
还有一个敏感问题，就是中本聪自己持有的比特币到底有多少？由于比特币网络是匿名的，很难精确地知道某个人持有多少比特币，但由于比特币网络上的信息是公开的，可以根据时间和挖矿难度推算出中本聪持有的比特币最多为100万枚的级别，占2 100万枚中的5%。然而这个数字毕竟是估算，实际情况未必如此。
“51攻击”的后果
如果有人拥有51%或以上的算力，那么是否就可以任意控制比特币了？这是一个错误的认识，“51攻击”的实际后果是时间倒流，如把账本的时间倒回至几十分钟以前甚至更早。“51攻击”的后果不能改变比特币总量，也无法花费不属于自己的比特币（因为攻击者也没有其他人的私钥，只有私钥持有者才能够花费）。
比特币钱包
虽然本书不侧重技术细节，但为了讲解比特币钱包如何使用，或多或少要涉及相关技术。不过不用担心，只要读者平时使用网上银行或支付宝钱包之类的服务便不难理解。下文的“类比”部分即是面向传统网上银行、支付宝钱包的使用者。
比特币的账户与传统银行、网站的账户管理系统不一样，在比特币的系统中没有“注册”这个概念，所有的账户都是事先存在于数学空间里的。那么，总共有多少账户呢？有人打过比方，在数学空间里比特币账户数量是地球上沙子总数的2次方，非常庞大。那么，又如何获得比特币账户呢？答案是生成随机数。由于比特币的地址数目实在是太多了，即使随机生成也不会恰巧撞到其他人使用的地址。有人算过，随机生成账户正好撞到别人使用过的地址的概率是连续中5次500万彩票大奖的概率（注意是连续）。也有人尝试过写一个程序不断穷举，希望碰撞到别人使用的地址，好将别人的币盗窃出来，结果徒劳无功。
比特币私钥和地址每一个比特币账户实际上有三个部分，分别是私钥、公钥和地址。私钥是一个256位的二进制数，用编码表示如5KYZdUEo39z3FPrtuX2QbbwGnNP5zTd7yyr2SC1j299sBCnWjss；公钥和私钥类似；而地址则是一串Base58编码，比私钥和公钥都短，形如1F3sAm6ZtwLAUnj7d38pGFxtP3RVEvtsbV。知道了私钥就可以通过数学公式得到公钥，但是知道了公钥却无法逆推出私钥，这是数学上的特性；同样，知道了公钥也可以通过数学公式得到地址，但是知道了地址却无法逆推出公钥。简言之，私钥→公钥→地址这个推导过程是从左往右单向的，由数学原理保证。当你想要接收比特币的时候，只需要给别人地址，别人有了你的地址就可以向你发送比特币了，但是千万不能给任何人私钥，因为谁拿到私钥谁就有权花费这个账户上的比特币了。
打个比方，比特币私钥相当于银行账户的密码，比特币地址相当于银行账号，密码不能让任何人知道！而密码是无法修改的，如果担心密码已经暴露，那只能重新建立一个新账户并将资金转移到新账户中。
读者可能有疑问，比特币地址那么长，看起来十分复杂，如果不小心输错了1位会不会导致此次汇款汇给了不存在的人？答案是：不会。比特币地址的末4位取自前面部分的SHA256摘要，也就是说，只要输错任何1位或多位，程序就会判断出输入有误而禁止用户汇出，直到改正为止。
人类第一次用技术保证私有财产不可侵犯
在比特币的世界里，私钥就是控制资产的全部权限，只有拥有私钥的人才可以花费这个账户里的比特币。在这个世界里没有客服，如果不小心弄丢私钥的话，那这些比特币资产就无人可以动用了，相当于永久消失，不存在类似“提供身份证，找回密码”的功能。但是另一方面，即使是政府和法院也无法冻结、没收你的比特币资产（除非你自己主动给他们）。所以，业内李笑来说过“比特币是人类第一次用技术保证私有财产不可侵犯”这句话。
同样可以打个比方，如果比特币系统是银行，没有任何人可以绕过密码而冻结、转移你账户里的资产，而知道密码的只有你一个人，就连银行自己都不知道。假如你忘记了自己的密码，账户里的资产就彻底没了。
注：《区块链数字货币投资指南》作者李涛、丹华和邬烈瀚，由中国人民大学出版社出版。
（编辑：王旭泉）
