当大多数人想到数位加密货币时，很自然都会想到比特币。在这里我们为大家整理出一份非常详细的比特币入门指引，由浅入深地介绍什么是比特币、比特币为什么具有价值、比特币波动大的原因、比特币挖矿理论以及它的用途。

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什么是比特币

比特币是一种去中心化的虚拟货币，也就是大家熟知的数位加密货币。作为一种有别于实体货币形式的「网上货币」，它是通过网络传输的方式进行资金转账。在过去的几年时间里，比特币在消费者、政府和金融交易者中的地位已经得到逐步提升。现在比特币是全球最大的数位加密货币，这不仅是就市值而言，同时还体现在它的知名度以及吸引力方面。

比特币的含义可以从两个方面去理解，其一是币的本身，其二是支撑整个系统的P2P对等网络。

譬如，您可以持有比特币并用自己所拥有的比特币去购买一台新车，又或者希望比特币的基础设施能够得到更新。

比特币的历史

数位加密货币的概念最先于1998年由Wei Dai在线上论坛Cypherpunks的电邮通讯中所提出，他相信使用密码学原理的应用将可以促成社会变革并且提高信息时代的隐私水平。然而比特币从理念发展到成型却是经历了十年时间，一位名为中本聪的人在另一个密码学网站上发表论文描述了比特币运作原理。

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比特币发明人是谁

人们认为中本聪（Satoshi Nakamoto）就是比特币的发明者，但是，这只是个假名，没有人知道中本聪到底是谁。大家只知道在2008年，正是这个名字在比特币白皮书——「比特币：一种点对点电子现金系统」中提出了比特币概念和规范。于2010年离开比特币项目的中本聪并没有过多地透露自己的身份，然而对于当时继续坚持下来的开发人员和编码人员而言，比特币背后这个人或者团体的离开并没有造成太大的影响。比特币网站文章写道：「因此，比特币的发明者身份在今天看来可能是像纸的发明者的身份一样无关重要」。

比特币在中本聪缺席的情况下持续向前发展，并且于2013年达到全球瞩目的货币高度。据估计，中本聪账户中大概约有100万枚比特币，按照2021年的价格来计算，其身价应该已经达到数百亿美元。

关于比特币的合法性和合规性，市场上产生过许多质疑，而比特币支持者对这些质疑的声音作出了强硬地抵制。

比特币的替代

比特币是第一个数位加密货币，但是自从其发展伊始，数以百计的竞争新数位加密货币形式和科技应用就如雨后春笋般萌芽。这些其他货币被统称为「替代币」，并且与比特币有着一项或多项关键特点上的区别：

域名币（Namecoin）是率先出现的第一个替代币，它与比特币的运作方式完全相同，但又能够作为替代域名注册系统使用。

瑞波币（Ripple）是市值最大的替代币。瑞波币的开发者称该数位加密货币可以在2-5秒内完成交易，速度远胜于比特币。

莱特币（Litecoin）是首个试图完善比特币的数位加密货币：即降低挖掘单个方程组的时间并且提高可挖掘的数量。

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比特币运作原理

比特币是一种去中心化的点对点虚拟货币，在这里「去中心化」表示没有监管比特币的单一机构。相反，它是根据多数原则而运作，一笔交易要经过网络上至少50%的机器验证才能够被视为有效。

「点对点」的意思是您可以不需要通过任何的中间人——比如银行或者第三方支付中介将比特币发送给网络上的其他用户。打个比方，您想要用比特币购买披萨，只要卖披萨的人愿意接受比特币作为付款方式，那么您就能直接通过发送比特币买到披萨。

「虚拟货币」意味着比特币并非是有形的实体，每一枚新的比特币都完全是以电子的形式产生。它不像美分或者英镑硬币那样可以实实在在握在手里，甚至说这种情况可能永远也不会发生在比特币身上。

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比特币运作的示例

在非常基本的层面上，比特币的运作方式和世界上许多其他货币的运作方式相同。只要商家愿意接受，您就可以用它跟商家交换商品和服务。另外人们会使用虚拟钱包保管自己的比特币，这与您放在口袋里的钱包并没有太大的区别。

当您想要用比特币买东西时，您就需要打开您的比特币钱包，然后将约定数量的比特币发送给商家。比特币交易会通过「私钥」来确认钱包之间的比特币交换，这样有助于提高安全性。

当交易完成之后，矿工们会将这些交易打包成一个「区块」，然后利用哈希函数（亦称杂凑函式）进行运算并加密生成独一无二的签名。哈希运算是比特币运作方式的一个非常重要的环节，简单点讲就是将一个特定区块中的所有交易数据压缩成能够被读懂且易于区分的代码，这串代码就叫哈希值。

包含哈希值的区块会被广播到网络中进行验证，如果验证为有效，该区块就会被添加到「区块链」当中供网络上的其他人查看。虽然这当中有些专业词汇比较难懂，但是请您不用担心，我们接下来将会更加详细地为您进行解析。

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比特币挖矿理论

比特币挖矿就是将比特币交易记录打包到区块中，然后为该区块生成哈希值的过程。这个过程由「矿工」执行，他们要利用电脑（即挖矿节点）抢先算出下一个包含新交易的区块的哈希值。

从字面上理解，比特币中的「区块」就是由多个交易组合而成的一个版块，不过创建区块还需要遵循一定的步骤。

首先矿工们需要对收集到的交易有效性进行验证。因为付款的人虽然把自己在网络上购买东西的交易广播了出去，但是他们是否拥有足够的比特币来支付该笔交易，这个还需要进一步的验证。具体的流程为矿工通过检查区块链上与该付款人相关的历史交易记录，然后比对付款人此次交易的细节，最后判断出他们的现存比特币是否能够满足此次的交易。

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如果他们验证出该笔交易是有效的，也即是付款人有足够的比特币来完成交易，那么矿工就会把它和其他同样验证过有效的交易打包组成一个区块。

接下来矿工将尝试对区块进行哈希函数运算并生成哈希值，这个哈希值对于该区块及所包含的交易数据具有唯一性。

只要对区块进行运算得出的哈希值符合要求，矿工就会把该区块发布到网络上，而接收到新区块详情的网络节点会对此进行验证。一旦获得50%节点的有效验证，该区块就可以被添加到区块链。值得注意的是，网络每十分钟左右才能够运算出一次符合要求的哈希值，并且随着更多新机器加入到系统，哈希值运算的难度也会逐渐增加。

比特币是如何产生的？

比特币其实是作为一种奖励而产生，因为第一个成功打包出新区块的矿工可以获得一定数量的比特币作为奖励。这意味着矿工之间要进行竞争，谁先算出符合要求的哈希值谁就能够获得该区块的比特币奖励。

奖励的数额每四年左右进行减半，这大概是生成21万个区块所需要花费的时间。而最近的一次比特币减半发生在2020年5月，这时比特币挖矿的奖励为每个区块对应6.25枚比特币。

新的比特币会添加到优胜者的比特币钱包，他们可以自由地与网络上的其他用户进行交换，进而产生更多的交易。然后这些交易记录继续被矿工打包成区块，并运算得出符合要求的哈希值，促使系统释放出更多的比特币。

这一挖矿过程将持续到比特币的全部供应都流通于市面，目前这个供应量的上限为2100万枚，按照预估大概能挖到2140年。一枚比特币的单位可以小到小数点后八位（或一个比特币的百万分之一），该价值根据比特币之父中本聪命名为一个「Santoshi」。

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什么是比特币节点？

比特币节点可以分为四类：挖矿节点、轻节点、全节点和超级节点，其中挖矿节点的功能与其他三类节点不同，挖矿节点因将交易收集到区块并生成区块的哈希值而获得新的比特币作为奖励。

轻节点、全节点和超级节点则充当区块链的保管人，它们保存着每笔曾经发生过比特币交易的公开记录。这三个节点负责维护网络并确保添加到区块链的每个区块都是有效的。

挖矿节点

比特币挖矿节点生成包含交易记录的区块，但它们不负责维护区块链。如上所述，它们只负责将交易打包成区块，然后为该区块生成一个哈希值。

当一个挖矿节点完成上述步骤之后，哈希值符合要求的区块就会被发送到轻节点、全节点以及超级节点的网络中进行验证并添加到区块链。

人们一般所指的比特币节点就是挖矿节点，不过这样往往忽略了作为哈希值生成器的挖矿节点与作为区块验证和区块链托管的轻节点、全节点和超级节点之间的区别。

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轻节点

轻节点只用于验证区块链的部分内容，它们不保管完整的区块要素，因为这个功能是由全节点来完成。但轻节点又与全节点相连接，它们一起作为整个网络的额外安全层。

如果一个全节点被黑客攻击或篡改，那么与其关联的轻节点就能够确认该部分已失去有效性，从而帮助全节点转向正确版本的区块链。

全节点

全节点负责维护、验证和分发整个区块链的副本，鉴于此，全节点是验证区块的首选节点，即根据接收到的区块信息对哈希值进行运算验证。

一旦有50%或更多的全节点认可挖矿节点所生成的哈希值是有效的，那么该区块就会被添加到区块链中。

除此之外，由于每个全节点都保存着自己本地版本的区块链，因此当一个本地区块产生变化后，其他大多数全节点需要对此验证才能证明变化有效。

全节点验证交易的功能可以一直追溯到区块链上的第一个区块，即创世区块（Genesis block）。做到这一点需要使用「工作量证明」，我们会在本文后面做出解释。

对于区块链网络而言，全节点越多越好，因为全节点越多意味着系统更加地去中心化，这样能够提高黑客入侵区块链并伪造信息的难度。

超级节点

超级节点是与网络上其它节点有着大量传入和传出连接的全节点，这些节点是信息中继站，可确保每个全节点在其本地数据库中拥有整个区块链的相同版本。

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比特币挖矿

要进行比特币挖矿，您就需要运作一个收集比特币交易记录并将其打包成区块的挖矿节点，该节点还需要拥有足够的计算能力才能够让您有机会成为第一个算出符合要求哈希值的矿工。正因为如此，挖矿节点的运行成本很高，它需要一台功能强大的电脑和大量电力来维持。

为了抵消这些成本并增加成功的机会，矿工可以将他们的资源组合成一个「矿池」，即将个人的小量算力和资源合并起来进行挖矿，这样做可以最大限度地提高他们率先打包出新区块并获得比特币奖励的能力。

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比特币挖矿速度

比特币挖矿的速度取决于网络的可扩展性，关于可扩展性以及它是如何对比特币网络造成困扰的问题我们将会在后面进行补充。根据统计数据显示，目前一个新区块的生成和被添加到区块链的平均所需时间为6到10分钟。

我们以下方区块链验证系统的截图为例。

「出块时间」一栏显示的是节点近期生成一个区块的时间，从时间间隔来看，出块时间有的长有的短，但平均时间大概是在6到10分钟左右。

「区块高度」是区块编号，以截图为例，最新的一个区块的编号为631902。

「哈希值」代表着对应区块的唯一代码，它是区块中各个交易记录的每条数据（即输入数据）的总和。一个区块只有拥有有效的哈希值时，它才是完整的，这样它才能被添加到区块链中。

此外，没有任何两个哈希值会是相同的，因为只要稍微改变一个输入数据，哈希值就会变得完全不一样，这也就意味着哈希值不可能被篡改或复制。