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比特币白皮书讲解(三)

   日期:2026-04-05 13:59:46     来源:网络整理    作者:本站编辑    评论:0    
比特币白皮书讲解(三)

接上一篇,我们一起解读了比特币白皮书的第三章,第四章,第五章的内容,这一篇我们继续学习。(注:文章中双引号部分是白皮书原文)

“6 激励

我们约定,区块中的第一笔交易是区块创建者开创一枚属于他的新货币的特殊的交易。这就增加了对支持网络的节点的激励,并提供了一种初始分发货币到流通领域的方法,因为这里没有中央机构来发行货币。新货币按固定量稳定地增加就像金矿矿工消耗资源并增加黄金到流通领域一样。对我们而言,消耗的是CPU时间和电力,激励也可以由交易费充当。如果交易的输出值小于其输入值,差价就作为交易费被加到包含此交易的区块的激励中。一旦预定量的货币进入了流通领域,激励将变为只含有交易费,这样可以完全避免通货膨胀。

激励会有助于鼓励节点保持诚实,如果一个贪心的攻击者有能力聚集比所有诚实节点更多的 CPU 算力,他将面临是以骗回已付款的方式欺诈别人,还是使用这些算力生成新货币的抉择。他将发现遵守规则比破坏系统和他自己财产的有效性更有利,因为这些规则准许他获得比所有其他人都多的新货币。”

论文的第六章,中本聪介绍了比特币网络的激励政策Incentive

比特币系统的规则,每个新区块中的第一笔交易是一个特殊交易,是专门用于奖励给区块创建者的新货币。

这样不仅增加了对网络节点的激励,同时也提供了一种分发新货币到流通领域的方法。因为比特币系统中没有中央机构来发行货币,新货币按固定的量稳定的产生和分发,就像金矿矿工消耗资源并增加黄金到流通域一样,在这里消耗的是CPU时间和算力,这一部分就是挖矿奖励。

还有一部分激励是交易手续费,比特币交易其实没有强制规定手续费的金额,只要交易的输出值小于其输入值,差价就作为交易费,被打包到包含此交易的区块激励中。一旦预定量的货币全部进入了流通领域,激励将变为只含有交易费,这样可以完全避免通货膨胀,所以比特币的激励就等于挖矿奖励加上交易手续费。

这里解释一下,比特币的发行总量2100万枚,每个区块的产量也就是矿工的收益大约每4年会减半一次,确切说是每过210000个区块后减半,所以当产出的比特币越来越少,或者说所有的比特币发行完了,那么挖矿奖励就只能靠交易手续费了,这样是可以避免通货膨胀的,同时这种激励也会有助于鼓励节点去保持诚实,比如一个贪婪的攻击者,如果他能有能力去聚集比所有的诚实节点更多的CPU算力,而他的目的仅仅是为了完成一次双花攻击,或者说完成一次欺骗交易,这是非常不值的,因为他有这个能力还不如去做矿工,他可以获得稳定的挖矿收益,所以说在这里遵守规则往往比破坏系统会有更高的收益。

“7.回收磁盘空间

一旦某个货币的最新交易已经被足够多的区块覆盖,这之前的支付交易就可以被丢弃以节省磁盘空间。为便于此而又不破坏区块的哈希值,交易将被哈希进默克尔树[7][2][5],只有根节点被纳入到区块的哈希值,老的区块可通过剪除树枝的方式被压缩,树枝内部的哈希不需要被保存。

每个不包含交易的区块头大约是 80 bytes。如果每 10 分钟生成一个区块,每年生成80 bytes * 6 * 24 * 365 = 4.2 MB,2008 年在售的典型计算机有 2 GB 内存,并且摩尔定律预测目前每年内存增加 1.2 GB,所以就算区块头一定要存在内存里,存储也不是问题。”

论文的第七章标题是,回收磁盘空间Reclaiming Disk Space 

这一章中,中本聪主要讲了如何利用一种叫默克尔树的二叉树数据结构来压缩数据,节约交易数据的存储成本。

因为我们知道,每个完整的节点要保存所有的历史交易数据,这个数据量可能会非常的大,图中所示,这就是区块链中一个区块的数据结构形式,这是一个默克尔树的树状结构,这是论文中的原图。

我们可以看到默克尔树的结构,它是由一个根节点,一组中间节点和一组叶节点组成,叶节点包含存储数据或是它的哈希值,中间节点是它的两个子节点内容的哈希值,根节点也是由它的两个子节点内容的哈希值构成,所以默克尔树也称作是哈希树,当一笔货币的最新交易被足够多区块覆盖,也就是形成共识的时候,那么在这个区块中,它过去拥有者的交易数据就可以被丢弃,只保留最新的数据,以及之前数据根节点的哈希值,同时哈希值不会被破坏,依然可以用来验证数据的有效性,也就是零知识证明。

所谓零知识证明就是说,验证一个事件正确与否,并不需要验证者重现整个事件。

举个例子来说,我们下载资源经常看到这个资源附有一串MD5的字符串,通过短短的MD5字符串,其实就能用哈希函数验证当前下载的软件或者视频资源,与原资源相比是不是完全的一致,这就是零知识证明。默克尔树里的哈希值,它既不占据空间,又能提升索引效率,还能够用于零知识证明。

中本聪还通过举例来做了一笔估算,他说每个不包含交易的区块头大约是80个字节,如果每10分钟生成一个区块,那么每年会生成4.2M的数据,在2008年在售的典型的计算机,它有2G的内存,而且根据摩尔定律来预测,每年的内存会增加1.2G, 所以就算区块头一定要全部存在内存里,这也不是什么问题。

所以本章的内核就是,将大量数据进行哈希运算后,来增加其分布式索引的性能,并且通过维持一个较小的高效索引,也就是默克尔路径,进而来管理复杂而又大量的数据。

今天的这篇讲述了白皮书的六,七,两个章节的内容,下一篇继续解读

此公众号内容为区块链技术科普文章,不构成投资的意见和建议。

 
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