浅谈比特币（三）——比特币几大特征的技术来源

分散的

在传统的金融体系中，人们需要像银行这样的中央机构来验证交易。 这种集中验证交易的方式是中心化的。 去中心化本质上允许所有参与者验证交易的真实性。 比特币如何实现去中心化是使用竞争性簿记和全网见证。 对此请参考《浅谈比特币（二）——比特币挖矿与转账》。 其中，非对称加密技术在这个过程中起到了很大的作用。

非对称加密是指加密和解密使用不同密钥的加密算法。 如果使用同一个密钥进行加密和解密，我们称之为对称加密。

下面举个例子简单说明一下对称加密的工作过程。 A 和 B 是一对生活在不同城市的商业伙伴。 由于业务需要，他们经常互相邮寄重要物品。 为了保证货物的安全，他们约定做一个保险箱，把物品放在里面。 他们制作了两把一模一样的钥匙分开保管，收到包裹时可以用这把钥匙打开保险箱，寄出货物前用这把钥匙锁上保险箱。 对称加密的不安全之处在于，如果每个人都使用相同的密钥，那么这个密钥就已经不安全了。

对于非对称加密，可以用下面的例子：A和B都有email地址，这是他们的公钥； 每个人的邮箱地址都对应着自己的密码，也就是私钥对应公钥。 非对称加密机制中公钥和私钥成对存在，公钥和私钥可以相互验证。 A要给B写邮件，在这个过程中，A的邮箱密码没有泄露，只是把A的邮箱地址告诉了B； B的邮箱密码是保密的，可以把邮箱地址告诉A。当A给B发邮件时，需要B的邮箱地址加密信息，B只能用自己邮箱地址对应的密码解密信息. 在比特币的世界里，我们可以把地址理解为公钥，把输入密码的过程理解为私钥的签名。 即当A要向B发送信息时，A使用B的公钥对信息进行加密。 B收到这条消息后，B用B的私钥签名解密A的消息。 其他人都无法解密，因为只有 B 有私钥。

每个矿工在获得一笔转账交易时，都可以验证公钥和私钥是否匹配。 如果匹配，则交易合法，所以大家只需要保管好TA自己的私钥即可。 如果你知道自己的比特币地址和对方的比特币地址，你就可以安全地转移比特币。 你不需要一个中心化的组织来验证对方发送的比特币是否真实。

非对称加密技术保证了比特币的去中心化，当然分布式存储也保证了比特币的去中心化。

不可篡改

比特币不可篡改的特性是由比特币使用工作量证明机制和最长链机制来保证的。

比特币的共识机制是工作量证明。 简单的理解就是确认你做了一定工作量的证明。 一般来说，如果我们要对工作的全过程进行监控，是非常耗费精力和低效的，而通过证明工作的结果来证明某项工作的工作量是一种非常高效的方式。 现实生活中的毕业证、驾照等都是一种工作量的证明。 通过检查你是否完成了某项知识的学习或驾驶了某段时间的汽车，就可以证明你花费了相应的工作量。

比特币矿工的工作证明，散列的答案。 哈希计算可以理解为一种数学游戏，矿工通过这种游戏来争夺记账权。 获得正确答案意味着你为此计算付出了一定的工作量。 经过非常简单的验证后，其他节点就可以同意保留账户并同步账户。 盖上时间戳后，接下来就是下一轮的算力竞争。

在比特币网络中，每个人都认为最长的链是正确的链。 如果此时有人要在某个区块高度修改某笔交易信息，就需要从这个区块开始，重新计算后面的所有区块，然后把账本同步给别人。 在他计算的时候，其他矿工已经在原链上继续记账了。 这个恶意篡改者需要在极短的时间内赶上现有区块的高度，让自己的区块链成为最长的链，让其他矿工误认为这是正确的账本。 除非恶意篡改的人拥有非常大的算力比特币算出来几个答案了，至少在50%以上，否则基本上不可能进行这样的篡改。

从网络环境来看，由于去中心化的存在，整个网络都非常警惕比特币被篡改。 从经济的角度来看，这种51%的攻击也是非常不经济的——假设篡改者付出巨大的代价获得超过51%的算力，当他发出攻击篡改时，比特币的价格将变得一文不值，篡改者的利益也会受到很大的损失。 总而言之，篡改比特币账本简直比登天还难比特币算出来几个答案了，而且无利可图。

不可伪造的

比特币的 UTXO 结构使其不可伪造。 在比特币之前，一直没有数字资产可以解决双重支出问题，即双花。 中本聪利用 UTXO 机制解决了数字货币的重复支付问题，从而解决了这种信任问题，使得比特币得到广泛应用。

UTXO，英文全称Unspent Transaction Outputs，具体意思是未花费的交易输出，是比特币交易生成和验证的一个核心概念。

比特币的UTXO是这样一个结构：比特币世界的每一笔转账都可以追溯到上一笔交易。 每笔付款都可以追溯到之前的付款。 我给你的0.1个比特币，肯定是别人给我的比特币，我还没有花掉。 然后可以一直追溯到它诞生时矿工挖出的区块。 这种机制保证了比特币不可伪造，不可重复支付。