比特币白皮书全面解读_技术

重新为比特币白皮书划重点，并附送 8 个今天读起来依然散发着智慧光芒的中本聪问答。

中本聪认为比特币系统应该具有这样的特点：一旦该系统的 0.1 版本开始运行，整个系统的核心设计将永远保持不变。他把该目标作为比特币工程实现的指导，最典型的一个体现就是使用脚本引擎，使得系统可以支持未来每一种可能的交易类型。

十年过去了，比特币系统似乎正如中本聪希望的那样，并未发生核心设计的改变。这也意味着，在十年之后的今天，比特币白皮书仍然是我们理解比特币、甚至理解区块链时，最重要的文献。

当初大家在邮件列表和 bitcointalk 论坛中对比特币提出的那些问题，现在也可能依然会困扰我们。那么，中本聪当时的回答也许可以作为我们如今讨论这些问题的起点。就像中本聪更偏爱的系统设计思路是「不重复造轮子」，在讨论问题时，我们也可以避免重复造轮子。

出于上述两方面的原因，我撰写了本文，希望从重读比特币白皮书开始，从源头理解比特币。

本文包含两个部分：第一部分是对比特币白皮书的解读，不过需要指出，我的这种解读只是理解白皮书的一个角度，而且这种解读更多是从技术角度来理解比特币；第二部分，是邮件列表和 bitcointalk 论坛里关于比特币的一些问题，以及中本聪对这些问题的回答，我觉得这些问题放在今天，依然对更好的理解比特币有着重要的启发意义。

细读比特币白皮书，从这几个点入手

1. 电子现金

比特币白皮书的标题是《比特币：一种点对点的电子现金系统》，它指的是比特币是一种完全通过点对点技术实现的电子现金系统。这其中的关键词「电子现金」也许可以作为我们理解比特币的重要线索。

当我们在互联网上进行交易时，并不像在线下使用现金时那样可以直接把钱给到参与交易的另一方，而是必须依赖金融机构作为可信第三方来处理这笔电子支付。这种基于信任的模型有很多缺陷，比如会增加交易成本，比如所有的交易实际上都是可逆转的。

有没有可能在电子支付中、或者说在互联网支付中，发明一种新的交易媒介，它允许任意双方在不需要信任第三方的情况下直接交易，就像现金交易一样？

这正是比特币系统想要实现的目标：电子现金。

中本聪曾在讨论比特币价值的时候，让大家想象一种稀有的金属：它没有任何实际的用途，也不适合用作装饰，但它非常神奇地可以在通信通道中传输。那么，当这种金属不论是因为什么原因获得了某种价值后，人们是否想要拥有这种金属作为交易媒介。中本聪的这个比喻有助于我们更好地理解「电子现金」的含义。

2. 电子现金的所有权问题

要实现电子现金，第一件事是要能够确定「现金」的所有权。在线下这种识别很容易，谁拿着那张钱，那张钱就是谁的；但在线上没有实体货币，这种方法显然不行，因此比特币通过「数字签名」识别所有权，该方式与雅浦岛上确认货币所有权的方式有几分相似之处。

太平洋的雅浦岛上没有金属资源，岛上的居民从距离该岛 400 英里的帕劳岛上开采石灰岩，再把石头运回小岛作为货币使用。买卖双方在交易中决定买家使用多大的石币付费，如果那块石头太大，那么收款人只需要在付款人的石头上做个标记，就可以把这块石头的所有权转移给自己，虽然石头可能依然放在付款人的家中。

比特币在网络中的存在形式是一个数字签名链。交易时，原所有者在该数字签名链的末尾加上新所有者的公钥（实际是公钥的哈希），就完成了比特币所有权的转移，就像雅浦岛人在石币上做个标记 / 签名就完成了石头所有权的转移一样。

也就是说，比特币数字签名链上最新的公钥是属于谁的（拥有与公钥对应的私钥），这笔「电子现金」就是谁的。

3. 电子现金的双重支付问题

在实现了电子现金的所有权后，接下来需要解决的问题就是双重支付（或称为「双花」）的问题。这或许是设计电子现金时最核心、也最难解决的问题。

让我们回到现金，通过对比找出电子现金为什么会面临双重支付问题，以及可以如何去解决该问题。

在使用现金支付时，我们把一张钱先给了谁，那张钱就是谁的，因此我们无法花费同一张钱两次，抽象理解的话就是，我们用时间确定支付事件发生的先后次序，并只认可先发生的那笔支付。

与现金支付相同的是，在分布式网络中，我们同样只认可最早发生的那笔交易。与现金支付不同的是，在分布式的网络中，我们无法通过时间确定交易发生的顺序，因为网络的参与者们并未对时间达成共识。最简单的例子，一台计算机认为时间是上午 9:01，另一台计算机可以认为时间是上午 9:02，物理时间是行不通的。

中本聪选择的方法是通过时间戳，实现参与者在时间上的共识，从而使得系统能使用这种时间共识确定事件发生的顺序。

时间戳功能是比特币的核心，以至于中本聪称比特币系统是一个「分布式的安全的时间戳服务器」。

我们也许可以这么去理解时间戳：在现实世界中，一秒就是一秒，每一秒与另一秒的长短是完全相同的，一秒接着一秒构成时间的顺序；在比特币系统中，「一秒」就是一个时间戳，如果用物理时间衡量，每一秒的长短是由一个新区块被挖出来的时间决定的，大约等于 10 分钟，每一秒与另一秒的长短各不相同。但如果用比特币时间衡量，可以认为每一秒与另一秒并无区别，一秒接着一秒（每一个新的时间戳被添加到之前的时间戳之后）构成一个连贯的时间的顺序。

交易被打包进区块，区块被盖上时间戳，也就相当于每笔交易都有唯一确定的发生「时间」，节点在处理新的交易时，会去检查这笔交易对应的「电子现金」在当下的时间之前有没有被花费过，如果没有，就接受这笔交易，并为它打上时间戳（确定发生的时间）；如果被花费过，就拒绝这笔交易。如此一来，「电子现金」的双重支付问题就得到了解决。

在一个分布式系统中，谁来盖时间戳，或者说谁来决定上一秒的时间结束了，接下来进入到下一秒？通过工作量证明（PoW），谁能抢先算出落在某个区间内的哈希数值，谁就能盖时间戳。

这个时间戳如何获得共识？最长链原则，最长链代表的是大多数（大多数算力）的决定。工作量证明加上最长链原则也被称为中本聪共识，共识是所有区块链系统最核心的部分，它的本质是为了实现分布式的时间戳服务。

当所有权问题和双重支付问题都得到解决之后，我们就有了一种可以在网络中使用的电子现金，它使得在线支付可以从一方直接发送给另一方，而无需通过金融机构。中本聪把他实现的这种系统称为比特币。

二、八个依然散发智慧光芒的中本聪问答

中本聪在邮件列表和 bitcointalk 论坛中回复了许多关于比特币的问题，他对自己的答案很有信心，他认为这些问题几乎都是他在设计系统前就已经考虑到了的。多年之后，这些回答读起来依然散发着智慧的光芒。

我们选择了那些放到今天依然有意义的问答，并归纳整理如下。

1. 挖矿是不是浪费能源？

中本聪回复：这和黄金开采相似。黄金开采的成本与黄金的价格水平是一致的，开采是一种浪费，但这种浪费远少于黄金作为交换媒介所产生的效用。比特币也一样，把比特币用于交换媒介所产生的效用远远高于挖比特币需要的电力。

2. 比特币的价格模型是可持续的吗？

中本聪回复：当比特币还没有在市场上确立价格之前，基于生产成本的估值模型是有意义的，任何商品的价格都趋向于生产成本。但是在几年以后，当新挖出来的比特币只占供应量很小一部分的时候，将会是比特币的价格决定生产成本，而不是反过来。NLS （一位社区成员）的基于能源消耗的估值模型是一个很好的起点。但在未来，市场力量将是决定比特币价格的主要因素。

3. 如果「坏人」比「好人」有更多的算力怎么办？

中本聪回复：这首先要求单个「坏人」的算力比所有「好人」的算力之和更大；其次，即使单个「坏人」的算力更大，他能做的只是双花自己的钱，他需要通过买东西花费这笔钱（如今可以是在交易所交易），然后在收到「货物」之后，通过攻击网络重新花费这笔钱。这种攻击对于攻击者来说或许并不划算，如果有这种算力还不如好好的挖矿。

4. 比特币是匿名的吗？

中本聪回复：比特币的匿名性取决于比特币地址是否关联了使用者的个人信息。如果没有，那么就是匿名的，因为比特币地址是一串随机数字，它本身是不包含识别信息的。为了保护隐私，每个比特币地址最好只使用一次。

5. 比特币网络可以发送「私人信息」吗？消息加密是比特币的内置功能吗？

中本聪回复：全世界都可以看到这条消息，它是完全公开的。因为 ECDSA 只能用于数字签名，不能用于消息加密。RSA （比特币并未使用该算法）可以用于消息加密，但它的数据量太大了，不管是对存储空间还是对带宽的要求都比 ECDSA 大一个量级，使用 RSA 是不合适的。

永久记录一条所有人都可以看到的消息是不明智的。如果需要消息系统，它应该是一个与比特币网络平行的独立系统，消息不应该被记录在区块链上。可以用比特币密钥对给消息签名，以证明消息的来源。

6. SHA-256 被攻破了怎么办？（此问题类似于量子计算来了怎么办）

中本聪回复：SHA-256 非常难以被破解，即使被破解了，我们可以在麻烦到来之前就有序地用新的算法替换掉它。

7. 比特币的可分割性好吗？

中本聪回复：比特币显示为 1.00，但它实际上包含 8 个小数位，是 1.00000000。

8. 那些找不回私钥的丢失了的比特币怎么办？

中本聪回复：这些比特币只会让其他人的比特币更值钱，可以把它看作是对所有人的捐赠。

三、重回最开始的地方