比特币如何运作和发行？

比特币是一种价值传输网络。参与比特币系统运行的人（包括用户）是网络中的节点。节点之间具有平等的权利，没有中心，完全可以自由地相互连接。的比特币分类帐，运行遵循相同规则的比特币程序。任何人都可以加入比特币网络，新加入比特币网络的节点可以向原节点请求比特币账本。

用比特币支付，需要向比特币网络广播支付信息（这里的“广播”是指向比特币网络中的多个节点发送支付信息），接收到信息的节点会对信息进行验证。继续广播，一传十，十传百，支付信息瞬间传遍全网，然后有记账人记录在区块链账本中。

那么，为什么有些人会保留比特币账户？既然谁都可以记账，那谁的账优先呢？如何？如何保证账本的真实性？比特币是如何发行的？

首先，根据比特币的规则，记账是有奖励的。部分奖励为用户在账单中支付的手续费，手续费以比特币支付。此手续费由用户设置，可高可低。如果费用高，簿记员往往会先记录手续费高的账户。 奖励的另一部分是块奖励。如果你打包一个区块，你将获得一定的区块奖励。根据比特币的规则，区块奖励最初是50个比特币，每21万个区块后奖励减半，几乎每4年减半。区块奖励一方面动员大家记账，另一方面也完成了比特币的发行。根据以上规则，我们可以通过这个公式计算出比特币的总量，即210000×50×(1+1/2+1/4+…)，一共2100万。区块奖励和手续费由记账人根据比特币规则记录。

有打赏，打赏还挺大的，当然大家都抢着记账。为了确定谁的账本应该占上风，比特币有最长链的原则。谁拥有最长的区块链账本，谁就占上风。制作一个区块需要大量的计算，而最长的链实际上是凝聚了最多工作量的链。最长的链也是最新的账本，记录的账单最多。

簿记员收取票据（簿记员将首先验证票据的真实性，同时也验证付款人是否有足够的硬币支付）并打包成一个区块。块由块头和块体组成。在区块头中，有一个由簿记员确定的随机数，一个难度目标，以及一些其他信息。 bookkeeper 替换不同的随机数，对区块头进行哈希运算，得到区块头的哈希值。计算出来的哈希值就像生成的随机数，大小不规则。首先尝试一个小于难度目标的哈希值，他会将哈希值对应的区块添加到区块链中并广播给其他人。这时候，他的链条会更长。在大家验证区块正确后，根据他的区块账本，继续向全网广播区块。表示该区块是主体的方式是将区块头的哈希值包含到下一个要计算的区块头中。

这个块头和块体是什么关系？具体账单记录在区块体中，包括记账人自己赚取的区块奖励和手续费账单。区块头相当于区块的身份信息，包含版本号、前一个区块头的哈希值、时间戳、难度目标、随机数，以及一个默克尔树根哈希值，默克尔树根hash value 值是通过一系列哈希运算从块体中的票据中得到的，相当于块体中那些票据的汇总信息。只要票据稍有变化，默克尔树的根哈希值就会大不相同。同样，只要块头稍有变化，块头哈希就会有很大的不同。通过默克尔树根的哈希值，将块体和块头紧密联系在一起，票据不可篡改；区块头哈希值来回连接，保证区块链互锁比特币的原理及运作机制，不可篡改。

这个散列操作和散列值是怎么回事？哈希算法也称为摘要算法。输入任意数据，经过哈希运算后，会得到一个定长的输出值，称为输入数据的哈希值。输入数据的哈希值是唯一且确定的。散列操作还有另外两个特点。首先，哈希运算的结果就像生成一个随机数。只要输入数据稍有变化，哈希值就会有很大的不同。比如输入一本书的内容，只需要多加一个词，hash值就会发生变化。价值将面目全非。其次，哈希运算是不可逆的。输入数据后可以很快计算出哈希值，但是给定哈希值，不可能对输入数据进行逆运算。反过来输入数据在逻辑上也是不可能的，因为输入数据是无限的，hash值是有限的，一个hash值对应多个输入数据。

有各种类型的哈希运算和哈希值。在争夺比特币记账权时计算的哈希值是一个 256 位的二进制数。根据比特币的规则，区块头的哈希值必须小于难度目标。 bookkeeper 将随机数替换为不同的随机数，对块头进行哈希运算，并像生成随机数一样计算哈希值。它是 0 或 1。总共有 2^256 种可能性。计算的哈希值需要小于难度目标。这就像从这 2^256 个数字中随机选择一个数字，并要求它小于难度目标。计算出的哈希值小于难度目标的概率为：难度目标/2^256。尝试小于难度目标的哈希值，平均尝试次数为：2^256/难度目标。

计算出来的hash值前面的位数越多，值越小，所以也可以考虑不那么严格，如果计算出来的hash值前面的位数都是0，就可以达到目标难度小于。要求。比如hash值的前70位为0，则小于难度目标（此时难度目标的值为2^186)。计算hash值就像生成一个随机数，每个数字出现1 0和0的概率为1/2，hash值的前70位全为0，概率为1/2^70（也可以通过2^ 186/2^256)。出来的概率只能做更多的哈希运算。全世界想要获得比特币奖励的人都会加入比特币网络，收集票据，打包成块，进行哈希运算。整个世界一共需要计算2^70次。有机会（不同人打包的区块中的票据不同，默克尔树根的哈希值不同，即使不同人输入的随机数是同样的，计算出来的块头哈希值还是不一样的，所以可以避免重新计算的情况为大家重复计算，并保证世界平均计算2^70次比特币的原理及运作机制，计算出一个前70位全为0的hash值，谁试出hash值前70位为0的，他立即广播区块对应哈希值。一旦大家收到区块，验证无误后，继续广播该区块，以该区块为准。在此基础上，继续收单，继续计算，争夺下一个区块的记账权。区块链在大家的共同努力下不断扩展，全网节点拥有相同的、实时更新的区块链账本。验证、广播、记账等过程都是由各个节点的比特币程序按照比特币规则自动执行的。

这种测试满足哈希值的要求，获得记账权奖励比特币的行为称为挖矿。专门从事这种计算的机器称为矿机。从事采矿的人称为矿工。记账的手续费称为矿工费。

至于难度目标，每2016个区块由比特币程序自动调整。根据全网算力设定合适的难度目标，使全网平均10分钟出块。这样，谁的算力强，单位时间内的计算量就越大，尝试的概率就越大。这种共识机制也被称为工作量证明（PoW）。在 PoW 机制下，挖矿需要大量的电力。

世界各地的矿工竞相寻找廉价电力、建造矿场、布置矿机，形成了当前的挖矿大势。算力很高，挖矿难度很大。一个人挖地雷是很困难的。因此，每个人都将算力集中到矿池中。矿池挖矿更容易。收入分配。

可见，比特币的区块链账本遍布全网，存储在全网，被大家验证。区块链植根于默克尔树。 H值和区块头的哈希值链接在一起，积累了大量的工作，账本真实可靠，不可篡改或破坏。比特币只需发送消息进行转账或支付，无需经过任何中心机构，即可轻松在全球范围内流通。

我们也可以看出尝试hash值的难度，只有hash值的前70位都是0，我们要尝试2^70≈1.18×10^21次，只有一次机会。如果要试一试整个哈希值，全世界所有超级计算机的计算能力将翻一亿倍，就算把几万亿年加起来也试不出来。这些算法是比特币安全的保障。