区块链技术导论：比特币——区块链的首个应用PPT教学课件.pptx

第四章比特币——区块链的首个应用

第四章的学习要点了解比特币的发展历程，充分理解比特币区块结构与记账原理；掌握比特币UTXO模型基本原理，理解比特币双花问题解决原理；掌握比特币钱包原理和地址生成，了解比特币升级方式；掌握比特币椭圆曲线算法公私钥生成的基本原理。

4.1比特币概述捷径科技集团

比特币及其供应量比特币（Bitcoin）既指一种数字资产，也特指一种点对点的电子现金系统。比特币正是这个网络上发行的原生数字资产，它既作为节点奖励也作为交易手续费载体，比特币最小单位“1聪”，1比特币=1亿聪。

比特币发展的典型事件2009年1月3日，高度为0的比特币创世区块诞生。中本聪（SatoshiNakamoto）留下了当天《泰晤士报》的头版文章标题。2009年1月9日，中本聪发布了比特币0.10版的源代码，当日诞生比特币第二个区块，与创世块相连形成链，标志着比特币区块链的诞生。

4.2无中介支付体系基础问题

无中介支付体系基础问题比特币是一个无中介的支付体系，也是第一个成功实践的加密货币支付体系。作为一个无中介支付体系，需要解决如下六个基础问题：1)如何记账？2）如何确保账目不可篡改？3）如何注册和产生账户？4）如何转账？5）如何防止资产被双花？6）如何更改协议？

4.3比特币实现原理

比特币区块链系统要解决的问题比特币是首个软件系统成功运行起来的区块链网络，多数的区块链均是以其为蓝本进行改进、优化、迭代而成。它包括了公有链的三个组成部分：一个分布式网络、一个分布式账本和价值表示物（比特币）。1）电子现金系统，目标：创建一个点对点电子现金系统2）区块链账本，用来记录“谁拥有什么”，记录从创世区块开始的所有交易底账（Ledger）3）分布式，在无中心的对等网络中，如何对账本的更改达成一致？4）发行机制与安全机制，算力竞争与经济激励的组合。

比特币的数据结构比特币是链式数据结构，区块通过哈希指针按照事件顺序单向链接起来形成了一条区块链。异同点比特币以太坊哈希函数SHA-256Keccak-256全局状态数据结构一颗MerkleTree三颗MerklePatriciaTree椭圆曲线加密算法secp256k1secp256k1

比特币的数据结构一个矿工在挖矿时，它的任务是按照规则打包形成Merkle树形式的数据与区块头，然后进行反复的哈希计算，获得符合目标值要求的头部随机数与币基交易随机数。区块存储的是10分钟内的交易，但如果交易过多，一些转账交易会延迟到之后的区块打包。比特币节点功能：1）网络节点路由；2）区块链数据库；3）挖矿功能；4）钱包服务

比特币交易比特币中的交易可以分为两种：普通交易和铸币交易（CoinbaseTransaction）。铸币交易没有输入，输出指向矿工地址，包含：出块奖励和交易手续费。如果某比交易引入一个铸币交易输出，那么至少要等这个铸币交易被后续100个区块确认后才可用——避免网络分叉

比特币的记账方式相比于支付宝，比特币网络要实现三种功能：1）与支付宝类似，比特币网络也会记录下来用户之间的转账，但两者实现方式有一定差异。2）支付宝不需要做的，比特币网络要以公平、长期有效的机制将每一枚比特币从无到有发行出来；3）保障系统的安全性，比特币网络与支付宝均要实现这一功能，但实现方式截然不同，代表了两种相反的思路，即封闭网络的安全与开放网络的安全。

UTXO：比特币来龙去脉的清晰记录UTXO（UnspendTranasctionOutput）即未花费的交易输出。比特币的每一笔有效交易都由交易输入（Input）和交易输出（Output）组成，每一笔交易都要花费一笔或多比曾经的交易输入，同时会产生一笔或多笔交易输出，其所产生的输出就是UTXO。UTXO账本遵循两个规则：1.除了铸币交易外，所有交易需要的资金都源自前面一个或者多个UTXO。2.任何一笔交易的交易输入总量必须等于交易输出总量。在比特币系统中，某笔交易的输入必须是另一笔交易未被使用的输出，同时这笔输入也需要上一笔输出地址所对应的私钥进行签名。（交易一般使用收款方的公钥进行加密，用打款方的私钥进行签名）。当前整个区块链网络中的UTXO会被储存在每个节点中，只有满足了来源于UTXO和数字签名条件的交易才是合法的。所以区块链系统中的新交易并不需要追溯整个交易历史，就可以确认当前交易是否合法。

数字签名数字签名就是附加在数据单元上的一些数据，或是对数据单元所作的密码变换。这种数据或变换允许数据单元的接收者用以确认数据单元的来源和数据单元的完整性并保护数据，防止被人(例如接收者)进行伪造。一套数字签名通常定义两种互补的运算，一个用于签名，另一个用于验证。数字签名是非对称密钥加密技术与数字摘要技术的应用。日常生活中，你想要开