比特币的工作原理

假如有100个商人在同一个账本中记载他们各自的账目。每天，他们都对各自的交易进行归类，计入某个页面，并将页面增加到账本中。

所有商人都要取得多数共识才能对交易进行验证和批准，然后将其计入相关页面。目前，他们已经添加了100页交易记录，并且一切顺利。

有一天，他们意识到某些小组成员试图故意添加一些错误的交易信息，这导致各方之间出现不信任。

最为重要的是，一旦有人在账本中乱放信息，其他人就会担心他们会失去所有的交易信息。

这就是典型的“单点故障”问题，即，系统一旦遭受敌方袭击，整个系统就会陷入瘫痪。

因此，他们决定每个成员都应当持有一份账本，这样他们就不仅能够对所有交易进行验证，而且还可以在某些页面或整个账本遭到破坏时对账本进行更新。

所有成员都持有所有交易的副本，按照其相连接的页面依次对交易进行分组，如果要更改某个页面的任何交易，则需要多数成员达成一致。

因此，这种方式运行良好，大家对以往的数据都很满意。

如需增加新的页面，所有成员都必须对交易进行投票，只有获得多数成员同意时，交易才可以被添加。

因此，要更改任何交易并通过某人对某交易集的不同看法时，就需要获得 50人以上的赞同。

一段时间以后，进行交易的人员数量开始急剧增长，交易量也在飞速上升。他们必须找到某种方式确保他们有能力处理巨大的交易量，因为负责对交易进行批准和分组的人员数量远远小于执行交易的人员数量。

于是他们就设计了一种新的系统。

每个小组成员都可从所有需要批准或否决的交易中挑选100笔交易（根据每个页面能够容纳的笔数确定），分类填入某个页面，然后提交投票。

所有成员都要以历史性的视角对页面进行审核，对每笔交易进行逐一验证，然后添加至账本。

当超过50%的成员批准交易时，该页面则被视为最终决议，然后转入下一页面程序。

页面被成功添加到账本的成员将获得一定的奖励，并且还可以从该交易用户的资金当中抽取奖励提成。

对每笔交易进行验证时，需要核对交易方身份的真实性，以及发送方是否拥有足够的余额来执行交易。

通过这种多方验证流程及序列号的方式，可以将交易不可篡改地添加入账本，目前来看，这种做法解决了“双重支付”或对同一笔交易进行多次入账的问题。

但是另一个问题依然存在。

由于交易的笔数巨大，产生交易的速度较快，导致同一时间会产生多个页面，使得大家困惑于到底是谁的页面应当被添加到账本中！

为了克服这一问题，他们决定增加一个用于挑选页面的技术层。

他们决定让产生页面的人员参与博弈，获胜者的页面将会被挑选，同时也会获得奖励。每个参与者都必须猜测一个随机号码。

这种号码叫作“Nonce”，仅可使用一次的号码，该号码与相关交易相匹配，它是通过使用最近页面号码生成的号码进行标准计算，而生成的一个新号码。

这一过程会涉及页面中的所有交易、唯一的Nonce号码、所有交易的单一代表要素及前一页面的表征。而代表所有交易的唯一号码元素被称作默克尔根。

默克尔根也称作根哈希。

一棵完整的 Merkle树需要以递归的方式对哈希节点对进行哈希，新生成的哈希节点插入到Merkle树中，直到只剩一个哈希节点，该节点就是Merkle树的根。

哈希值是由底数得出的唯一号码，而默克尔根则是对交易的哈希对共同进行哈希，直至只剩最后一个元素。

由于哈希值是唯一的，因此任何交易的变化都会导致默克尔根的变化，因此，当有人试图篡改交易时，会很容易被发现。

由此，理事会成员所面临的挑战就是获得目标函数值，如果获得该函数值，页面创建者就是获胜者，由其创建的交易页面将会被添加至账本，并获得奖励。

为此，矿池成员必须多次使用Nonce号码才能达到目标值，这需要花费很大的力气。所有理事会成员一直在玩儿这个游戏，每隔10分钟就会有新的页面被创建。

有时，添加到账本的不同页面也会存在一些问题，不过该小组确保了在任何时间里，拥有最大序列号的页面才能获得批准，即获得多数小组成员批准的页面获胜，这些页面中包含的相关交易将会在将来以相同的程序计入新的页面，而其他页面则予以销毁。

由此这一问题得到成功解决。

系统保持良好运行，并且自此没有出现“双重支付”问题，也没有任何成员试图通过暴力或其他任何手段重写交易。

对于任何成员来说，更改交易的难度已成倍增加，因为他不仅需要使自己的页面进入烦琐的审核批准程序，而且还要获得多数成员的赞同，这是一个几乎无法完成的任务。

对于比特币来说，这些成员即为矿工，而那些创建交易的人员则是通过钱包提交交易的账户持有者。

区块即代表页面，而交易则是电子货币单位从一个账户转账至另一个账户的细节信息。

比特币账户持有人的真实姓名和交易脱钩，确保只有获得授权的人员才能够创建和验证交易并查看余额，进而提供一定程度的身份保护。

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编译者/作者：易道论币

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