比特币交易如何进行

比特币交易是如何进行的？

比特币交易是指将一定数量的比特币从一个地址转移到另一个地址，并记录在区块链上。

但是，这种“转移”过程是如何实际进行的呢？

在本课中，我将向您展示比特币交易从开始到结束的过程。

首先，我们将从用户的角度了解比特币交易是如何进行的。然后，我们将从全局的角度了解比特币交易是如何进行的。

这将帮助你记住之前课程中学习的所有新概念。

准备好了吗？

假设钢铁侠有一枚比特币，她想把它送给蝙蝠侠。

从钢铁侠的角度来看

钢铁侠首先要做的是打开他的比特币钱包。

钱包可以是任何类型的，但在这个例子中，他使用的是安装在笔记本电脑上的软件钱包。

接下来，他会询问蝙蝠侠的比特币地址。

这是蝙蝠侠希望接收比特币的地方。蝙蝠侠通过电子邮件向他发送了一个比特币地址，钢铁侠复制并粘贴了该地址。

然后，钢铁侠输入了要发送给蝙蝠侠的比特币数量。

由于他巨大的金钛合金手指容易打错字，所以他仔细检查了输入的数字是否正确。

然后点击发送。

钱包软件随后要求输入密码以确认交易。

要发送比特币，钢铁侠需要向比特币网络证明，这笔钱确实是他发送的，而且他拥有比特币的所有权。

这时就需要用到他的私钥（保存在钱包中）。

在“钢铁侠”输入正确的密码后，钱包软件使用“蝙蝠侠”的私钥对交易进行“签名”，生成一个单独的数据，即“数字签名”。（这一切都是在后台完成的。

比特币交易幕后

至此，蝙蝠侠的参与已经结束。

钱包软件连接到比特币节点，发送交易信息以及“数字签名”和公钥。

节点检查交易是否有效：

• 发送者是否拥有与其地址绑定的足够比特币来执行交易？
• 发送者是否有权发送比特币？

例如，它会检查确认蝙蝠侠确实有1个BTC可以发送。如果交易通过了所有检查，节点会将交易传递给其他节点。

默认情况下，节点之间互不信任，因此它们会再次自行验证交易。

只有当他们认为交易有效时，才会将其共享给与之相连的节点。

如果交易被视为有效，则将其存储在临时存储区，即“内存池”或“mempool”。

此时，交易被视为“未确认”或“待定”。

被称为“矿工”的特殊节点会将该交易与其内存池中的其他有效交易打包成一个“区块”。

矿工们将竞争成为第一个“开采”区块的人。这需要尝试找到一个以特定数量零开头的数字。

找到这个数字的唯一方法就是反复尝试。换句话说，就是尽可能多地进行猜测。

第一个猜中正确数字的矿工意味着他是第一个“开采”区块的人。

矿工猜对的那一刻，就会将区块和“中奖号码”共享给比特币网络中的其他节点。

比特币网络上的节点会验证矿工是否猜对了数字，如果正确，就会将获胜矿工的区块添加到区块链副本中。然后，节点还会将此区块发送给其他节点。

由于包含交易的区块已被添加到区块链的“官方”版本中，交易现在被视为“确认”

一旦该区块创建完毕，新交易被验证并包含在该区块中，则该交易被视为“一次确认”。

从蝙蝠侠的角度来看

蝙蝠侠看到交易已经确认，并查看他的比特币钱包，确认比特币是否已经转账。

在钢铁侠交易的基础上建立的区块越多，交易在区块链上的“确认”程度就越高。

基本上，每个区块的增加都被视为“额外确认”。目前，大多数交易需要等待六次确认才能被视为安全。

三个就足够了！

现在，一个比特币已从“钢铁侠”的地址转移到“蝙蝠侠”的新地址。

除非钢铁侠或蝙蝠侠公开他们的比特币钱包地址，否则没人会知道两位著名超级英雄参与了比特币交易。

人们只会看到1个比特币从一个地址发送到另一个地址，但不会知道地址背后是谁。

正如你所看到的，比特币交易中的许多步骤都是在幕后完成的。

当蝙蝠侠与钢铁侠共享地址，钢铁侠使用比特币钱包发起交易后，剩下的工作就由计算机和软件代码来完成。

比特币交易的概览

现在让我们来鸟瞰一下比特币交易是如何进行的。

假设钢铁侠已经输入了蝙蝠侠的地址和要发送的比特币金额。

钢铁侠的钱包连接到一个节点，该节点向所有运行最新数据库（“比特币区块链”）副本的计算机（“比特币网络”）广播一条消息，大意是“我想向蝙蝠侠发送1个比特币”。

钢铁侠拥有一组独特的字母和数字，称为“私钥”。有了这个私钥，蝙蝠侠的钱包软件就能生成一个“数字签名”，确保信息来自他本人而非其他人。

比特币网络中的计算机（“全节点”）可以使用Ironman提供的另一串字母和数字（称为“公钥”）来验证“数字签名”，从而轻松确认是否是Ironman本人发送了消息。

他们还可以轻松确认Ironman有1比特币可以发送，因为他们都有当前数据库的副本。

所有节点都会不断更新彼此之间的最新信息（“交易”），这些信息被添加到比特币网络中。

一笔交易记录了比特币从一个地址转移到另一个地址的过程。交易不会单独记录在区块链上，而是首先被分组为区块。

重要的是，此时交易只是被提议。还没有 计算机更新 其分类账（“区块链”）副本。

交易最初被放入一个相当于等候室的地方（“内存池”），在那里等待确认。

内存池（memory pool）是每个节点保存的未经确认（待定）交易的小型数据库。内存池中的所有交易都是待定的，在它们被纳入区块之前不应被信任。

由于交易只是提议，尚未结算，系统可以快速传递消息，确保每个参与者都了解。

在下图中，Ironman和Batman分别用紫色钱包表示。

灰色圆圈代表计算机（“全节点”），它们是点对点（P2P）比特币网络的一部分。

黑色方块代表“区块链”，即账本的顺序更新副本，在钢铁侠向网络提出交易时。

如您所见，区块链的相同副本存储在运行比特币软件的全球计算机上（“全节点”）。这种设计确保没有任何实体能够控制账本，并使比特币能够抵御任何政府或中央机构的控制（或关闭）。

为了删除账本，需要销毁所有保存区块链完整副本的节点，即“完整节点”。只要整个账本存在于至少一个完整节点上，那么历史上所有比特币交易都将有记录。

当然，创建交易的并非只有钢铁侠一人。复仇者联盟的其他成员也在向其他接收者发送比特币。例如，美国队长可能会向冬日战士发送一些比特币。

这时，网络中一个特殊的参与者出现了：“矿工”。

矿工是指分散在世界各地的计算机，它们是比特币网络的重要组成部分。矿工的工作是将新的有效交易（如钢铁侠的交易）捆绑或组合在一起，并提议进行结算。

这些交易组被称为“区块”，这也是“区块链”中“区块”一词的来源。

一个区块是交易集合。区块按时间顺序链接在一起，形成“区块链”或区块链。

在任何特定时间，数千台计算机都在相互竞争，争夺创建下一个区块的权利。竞争的过程就像解谜，只有解决了当前的谜题，矿工才能创建新的区块。

这个“谜题”基本上可以归结为猜一个正确的数字。猜中正确数字的概率约为六万亿分之一。

因此，要想成为第一个找到“中奖”号码的人，就必须尽可能多地猜数字。这需要强大的计算能力，而计算能力需要消耗大量能源。

谁先找到解决方案，谁就有资格获得奖励，即“区块奖励”。

区块奖励旨在激励节点参与挖矿。否则，矿工们将无法收回高昂的电脑成本和运行电脑的电力成本，也就没有矿工了。

区块奖励由两部分组成：

1. 新铸造的比特币
2. 交易费用（由发起交易的人支付，如Ironman

矿工“赢得”的新铸造比特币被称为“区块补贴”，占奖励的最大部分。目前，每个新区块奖励为6.25个新铸造比特币。

每个区块包含多个交易，而所有交易都包含一笔费用，由矿工收取。

总结如下：

区块奖励 = 区块补贴 + 交易手续费

区块奖励是激励矿工完成验证交易和维护数据库所需工作的动力。

每21万个区块（大约每四年），“区块补贴”就会减半，这个过程被称为“减半”。这个过程将持续到“区块补贴”为零。届时，矿工只能收取交易费

比特币网络大约每10分钟结算一个新区块，但具体时间取决于“谜题”的解决速度。

如今，大多数挖矿活动都是由“矿池”完成的，即由一群矿工联合起来，共享处理能力并分享区块奖励。

下图显示了这一过程。

矿工们现在用橙色圆圈表示。

蓝色方块显示的是更新后的分类账，其中包含一些新交易，包括Ironman的

目前，只有一位网络参与者（提出新交易区块的矿工）可以看到完全更新的分类账。

其他参与者仍然只能看到较早的区块，这些区块以黑色显示。

由于奖励丰厚，许多矿工争相解决每个交易区块。

根据设计，解决“难题”是一项耗资巨大的工作，因为它需要强大的计算能力和大量的电力。而且，我们无法知道成千上万的矿工中究竟是谁会首先解决“难题”。

一旦矿工解决了“难题”（猜对了数字），他就可以将解决方案发布到网络上，并提交其交易区块。

这种方法的巧妙之处在于，虽然解谜过程既困难又昂贵，但检查结果却非常简单。当矿工发布解决方案及其交易块时，网络中的其他成员会检查其工作。

如果交易有效且“谜题”的解决方案正确，网络参与者将更新其数据库副本，以反映新的交易。

此时，Ironman的交易被视为已结算或 “确认”。1比特币已从Ironman的地址转移到Batman的地址，并正式记录在区块链上。

这种“共识机制”决定了哪些交易会被永久记录并“确认”，这是比特币区块链设计的核心。

这个过程如下图所示。

现在，所有网络参与者都接受了提议的新交易区块（蓝色方块）。因此，他们的分类账被更新并同步。

重要的是，下一个交易区块的结算取决于是否包含前一个区块的信息，这促使矿工快速更新其数据库副本，并确保对已结算区块的篡改非常困难。

这种“区块链接”正是该数据库架构被称为“区块链”的原因。

比特币区块链包含自诞生以来的所有区块，最早可追溯到被称为“创世区块”的第一个区块。

如果提交区块的未知比特币矿工是个不怀好意的人，提出一个无效的交易区块，从而以某种方式从中获利，该怎么办？

或者，如果“钢铁侠”恶意操作，试图在无人察觉的情况下同时向“蜘蛛侠”和“神奇女侠”发送同一笔1比特币的交易呢？

网络参与者会检查每个区块中的每笔交易，并拒绝包含无效交易的区块。如今，有超过10万个节点正在独立验证每笔比特币交易！

因为对网络参与者来说，验证交易 并确保仅结算有效交易是轻而易举的事情，而尝试结算交易的成本却很高，因此，试图欺骗系统的动机微乎其微。

总结

让我们总结一下比特币网络上的所有交互：

• 如果您想向他人发送比特币，您只需提供对方的比特币地址，您的钱包就会连接到节点，发起交易。
• 节点将验证交易，确认无误后，将有效交易广播并转发给其他节点和矿工。如果交易违反了比特币的规则，节点将自动拒绝。
• 矿工将这些交易分批放入“候选区块”（临时区块），并竞相成为第一个猜出数学“谜题”答案的人，从而在区块链上发布自己的区块。
• “获胜”的矿工可以将这个临时区块作为永久区块发布到区块链上，从而确认交易（以及批次中的其他交易）。
• 节点接收该区块并验证矿工是否遵守网络规则。（如果该区块违反了比特币的规则，节点将自动拒绝它。）
• 每当节点收到一个新区块并认为其有效时，就会将其转发给其他节点，以便所有节点（包括矿工）保持同步并维护相同的区块链。
• 所有其他矿工删除他们正在处理的临时区块，并开始处理新的“候选区块”，其中包含新的数学“难题”。
• 一旦接收者的钱包连接的节点接收到新的区块，接收者的钱包就会显示新收到的比特币的更新余额。