什么是比特币？
比特币是一套 去中心化数字货币 系统，诞生于 2008 年。它没有央行、没有单点服务器，却能让全球任何人点对点完成价值转移。核心创新是把“记账权”从银行手里拿过来，交给了整个网络——这正是本文要拆解的 区块链 与 工作量证明 机制。
中心化记账 VS 去中心化记账
在传统场景，你走进便利店买一瓶可乐，用电子支付 3 元：
- 支付应用检查账户余额。
- 银行在自家数据库扣减 3 元。
- 商户收到到账通知。
整个流程依赖银行作为 唯一可信的记账者。它的优势是快速、便于监管；劣势是单点故障和审查风险。
比特币的思路正相反：
- 网络里人人持有一本 公开账本。
- 任何人都能验证交易，却无人能随意篡改。
但这也带出了 6 个关键问题：
- 为什么要记账？
- 以谁的账本为准？
- 如何防止伪造交易？
- 怎么确认付款方余额充足？
- 如何避免“同一笔钱花两次”？
- 怎样防止历史记录被篡改？
为什么要记账？双重激励让网络自转
记账者被叫作 矿工。他们的动力来自两笔收入：
- 手续费：A 付 10 BTC 给 B，可附加 0.0001 BTC 左右的小费。
- 区块奖励：每约 10 分钟会生成一个“区块”。2009 年区块奖励为 50 BTC，每 21 万个区块（约 4 年）减半一次；2024 年已降至 6.25 BTC，下一次减半后将是 3.125 BTC。
把通胀、手续费、币价波动一起算，你会发现当一枚 BTC 价值 1.3 万美元时，6.25 BTC 的奖励仍超 8 万美元。持续的经济激励保证了海量算力主动维护网络安全。
到底“以谁为准”？工作量证明机制
全网矿工争相打包交易，但不能靠“抢”，要凭算力：
比特币要求先算出一道极难的 密码学难题，答案必须让区块头的哈希值前 N 位为 0。最先提交有效答案的矿工获得记账权，并把新区块广播出去。
这套思路称为 工作量证明 (Proof-of-Work, PoW)。它的妙用是：
- 杜绝作弊：伪造区块先算 10 分钟，成本极高。
- 概率公平：算力越大胜出概率越高，但没有绝对垄断。
如何防止伪造与篡改？三把“密码学锁”
1. SHA-256：数据指纹
把任意交易文本送进 SHA-256 函数，得到 64 位十六进制哈希。只要原文改动 1 个字符，哈希就会面目全非，从而保证“文本—签名”唯一对应。
2. 非对称加密：谁签字一目了然
- A 用自己的 私钥 对交易哈希进行加密，生成 数字签名。
- 任何人都能用 A 的 公钥 解密并比对哈希值，验证交易是否被 A 授权。
3. 最长链原则：改写成本随时间飙升
新区块必须包含 上一个区块的哈希，形成链条。如果你想篡改第 1000 号区块，就必须重算 1000 至当前的全部难题，改动越老越难。除非掌握 51% 以上算力，否则几乎不可能完成。
确认余额与双重支付漏洞
比特币不使用“账户余额”，而是 交易回溯：
- A 给 B 50 BTC，需要引用 C 先前转给 A 的某笔输出 ≥50 BTC；
- 同时该笔输出在此次交易前 未被使用过。
区块链按时间线记录所有 未花费输出 (UTXO)，双重支付在全网节点面前即刻暴露，无法得逞。
区块链：时间戳的围墙花园
区块内部结构层层相扣：
- 区块头里藏着时间戳、前一区块哈希、Merkle 根、难度目标与随机数 Nonce；
- 每笔交易被打包成二叉树的叶子，树根写入区块头，确保链上任何改动都会破坏树根哈希。
所以当绿色进度条走到第 X 个 确认 时，支付已不可逆。大多数商户采用 6 次确认作为 到账安全阈值。
FAQ：常被问起的 5 个疑问
- 比特币总量真的只有 2100 万枚吗？
是的，按 4 年减半的递减规则，区块奖励最终趋于 0，预期 2140 年左右全部发完。 - 矿工都不打包交易了怎么办？
届时区块奖励趋零，但手续费占比提升，高价值用户依旧愿意付费。算力再由“区块奖励”驱动转向“手续费”驱动。 - PoW 这么耗能，会不会被 PoS 取代？
比特币社区保守倾向明显，核心开发者认为 PoW 提供外在电力锚定最为安全，目前无升级计划。 - 我可以在家用电脑挖比特币吗？
2020 年之后个人 CPU 算力杯水车薪，必须加入矿池并购买专用 ASIC 盈利才划算。 - 比特币能否用于日常小额支付？
主链手续费让 1～2 美元支付不划算，但依靠 闪电网络 等二层扩容方案，小额支付已可在毫秒级完成。
未来可期的去中心化革命
从最初的 0.0001 美元披萨交易，到如今 比特币原理 成为全球价值共识，这条公开、不可篡改的区块链已演化成 数字黄金。无论是匿名转账、DeFi 抵押还是跨境汇款，比特币都用实际流通量证明：
“无需银行亦可完成可信结算。”
下一位“矿工”或许就是你。