“比特人”的数学游戏

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“4·20”芦山地震发生后，壹基金宣布接受比特币捐款，短短几天之内收到233个比特币，折合人民币近22万元。由此，壹基金成为中国第一个接受比特币捐赠的NGO（非政府组织），比特币也第一次在中国成为捐赠物。比特币究竟是什么“币”？它怎么产生的，又如何使用呢？记者采访了华南理工大学经贸学院电子商务系教授徐勇。其实，比特币带有浓厚的数学思维，如果要究其本质，它不过是一串数字代码。

比特币如何产生？

基于密码学原理

2008年，有人用笔名“中本聪（Satoshi Nakamoto）”发表一篇论文《Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash SystemBitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System》，描述了比特币的使用方法。中本聪（一般认为是化名）关于比特币的开创性论文介绍了引入点对点电子现金系统的初衷，他也被认为是比特币的创造者。

1年后，比特币的首笔交易完成。用户可以在交易平台购买比特币，也可以使用计算机“开采”比特币。用简单的话可以这样概述比特币：它基于一套密码编码、通过复杂算法产生；任何人都可以下载并运行比特币软件而参与制造比特币；比特币利用电子签名的方式来实现流通，通过P2P网络来核查重复消费。

根据互联网专家“悟网不欢 ”的介绍，在网络（或电子化）支付中，现金转化为数字，存在两个风险：数字（或者说货币）易被篡改，容易出现伪造的非法货币；数字易被复制，可能导致一个人拿同样一笔钱支付两次。因此，在网络支付过程中，一定需要第三方监管机构来保障支付的安全性和可靠性。举例来说，我们用电子银行从一个账户转款给另外一个账户，全程使用的都是银行（以及跨行交易机构）的交易系统，银行就是一个中心化的交易监管机构。

中本聪认为，“借助金融机构作为可资信赖的第三方来处理电子支付信息，内生性地受制于‘基于信用的模式’的弱点。”因此他希望能创建一套“基于密码学原理而不基于信用，使得任何达成一致的双方，能够直接进行支付，从而不需要第三方中介的参与”的电子支付系统。并且，这个系统具备杜绝伪造货币和同一个货币被同一个人连续支付多次的作用。

另外，通过工作量证明法，比特币还基本上杜绝了非法篡改历史交易记录的可能性。因为要想篡改记录，就必须拥有超越其他所有网络节点之和的计算能力。“在所有节点上保存全部交易记录、通过耗时的计算对已验证的交易进行记账，二者结合起来，就构成了一个安全、可靠的去中心化的支付系统。”“悟网不欢”形象地解释，比特币的本质就是把集中监管的工作量交付给一个人人参与的庞大网络，网络中的所有节点都承担了监管职责。

比特币没有属于自己的“中央银行”，它的发行是基于一套无人能改的公开算法，这就意味着，比特币的生产与流通不受任何人、任何机构的控制。此外，这套特殊的算法还限定了比特币的发行总量，到2140年，比特币将达到2100万个的上限。

比特币如何获得？

可用计算机“挖矿”

由于每个比特币的每笔交易都需要进行验证，为了鼓励节点全身心投入验证以维护系统的正常运作，“中本聪”提出了相应的激励机制：对每个数据块内的第一笔交易进行特殊化处理，该交易产生若干个由该数据块创造者(也就是第一个对数据块内所有交易进行成功记账的人)拥有的新的电子货币。这个环节被称为 Mining，这也就是中文“挖矿”的由来。

在比特币的世界里，每大约十分钟会向公开账本上记录一个数据块，这个数据块里包含了这十分钟内全球被验证的交易。抢到记账权的人(第一个根据数据块信息成功计算出合适字符串的人)被允许向自己的账户增加一笔金额，目前的数额是25比特币，每四年递减一半。也就是说今后四年，每10分钟会产生25个比特币。

随着交易的增加，交易数据非常庞大，个人的电脑计算力几乎没有机会抢到记账权了。于是，目前最主流的方式就是很多电脑组成一个“矿池(Mining Pool)”，如果该矿池抢到了记账权，在获得25个比特币之后，就按照每台电脑的计算贡献来分配。

虽然比特币系统设计的算法比较复杂，但是具体到“挖矿”的操作，其实并不复杂。下载比特币客户端，得到一个比特币钱包，然后再在“矿池”上注册，填上钱包地址，然后安装“挖矿”软件，点击数据包，通过软件让它自动运行就可以了。“矿池”挖到比特币后，会根据每台电脑的计算能力自动分配比特币到你的钱包地址。

这听起来似乎很简单，不过，这套复杂的运算，对计算机的要求非常高。若是使用普通的笔记本电脑，运行几年都不会有任何收获。计算能力越强，“挖矿”时越有优势。于是，专业的“挖矿机”应运而生。这些电脑为追求极致的运算速度而舍弃了其他功能，价格通常要几万元。

徐勇告诉记者，决定“挖矿机”性能与价格的关键在于显卡，同时要求电脑主板有较多的插槽和较高配置的CPU和内存。

按照发行规则，被“开采”出来的比特币越多，新币的计算就越难，“挖矿”也会越来越慢。如今，每10分钟，网络只能产生25个比特币，而到了2017年，这个数字会减半至12.5比特币，并且每隔4年再减半。有资深“比特人”表示，以现阶段的计算难度来看，“挖矿”的利润已经相当低了，甚至得不偿失。因此，很多“比特人”都会选择直接去交易平台购买。

比特币怎么用？

就像发微博

比特币的钱包地址是一串数字与字母组成的字符串，只要使用比特币，每个人都有一个或若干个比特币钱包地址，用来付账和收钱。

在一般人的概念里，加密和解密是只有一个密码的，比如压缩一个文件时候加上密码，那么解压的时候输入同一个密码就可以解开了。事实上，一直到上世纪70年代，密码学都停留在这个层面上，这个叫做对称加密算法。1976年，两位出色的数学家 W.Diffie和M.Hellman，他们提出了一种新的密码学思想，就是加密和解密要用不一样的密码。通过数学办法，产生一对密钥A和B，当使用A加密一份数据，必须使用B来解密；使用B来加密数据，必须用A才能解开；而且根据A可以很容易计算出B，反过来则不行。A就叫私钥，B叫做公钥。顾名思义，A是保密的，B是公开的。

比特币资深人士“睡空空”说，私钥通常藏在钱包文件里，事实上它同样只是一个字符串，只是比地址略长一些。我们完全可以把它抄写或者打印到一张纸上，然后郑重地放到保险柜里。“那一个字符串就承载了你全部的比特币财富。”

比特币如何支付呢？“睡空空”这样比喻：“比特币的支付方式其实就是在发微博，私钥就是微博密码，微博用户名就是公钥。”当A要给B付款时，只需要在自己的“微博”上说“我给B付款1比特币”，然后“挖矿”者就会验证你是不是有足够金额，如果验证通过，就把这条“微博”和十分钟内验证过的“其他微博”合到一起转发一次。当有足够的人转发(通常认为6个就足够了)，就认为这一笔支付成功了。