为什么虚拟货币很难成为货币？从比特币底层技术入手

比特币的底层技术将“区块生成”时间设置为平均 10 分钟，这意味着完成“一批”交易的验证时间为 10 分钟。每笔交易的平均确认时间也在 10 分钟左右。这种速度对于公共日常支付来说是无法接受的。想象一下你在超市结账，你面前的人用比特币向商家发起支付比特币一分钟pc预测，确认收到比特币。需要10分钟，线路应该有几公里。让我们用简单的数字仔细计算一下：超市的收银台需要 10 分钟才能完成一次收款，一个小时只需 6 次，营业时间 8 小时只需 48 次。可以说，比特币的速度已经不能满足大众的日常需求了。

您可以回忆起我们每天使用电子支付的时间。生活经验告诉我们，支付宝每笔交易的系统处理时间不超过3秒（仅指系统处理时间，不包括打开App、输入密码等用户操作的时间），网上银行转账也可以在几秒钟内收到。 根据中国银联的技术规范，非接触式卡的交易时间应小于500毫秒。

比特币真的能取代现有的法定货币体系，发挥货币的作用吗？让我们看两个简单的感性图来证明这种期望是不现实的：比特币交易验证的平均等待时间是 10 分钟；交易拥堵严重，一个月内平均一笔交易的等待时间是两天两夜！

从系统技术效率的角度来看，比特币与现有的电子支付（如支付宝）的区别就像火箭的马车。读者可能会疑惑，在这个比喻中，比特币是一辆马车，还是支付宝是一辆马车？作者可以负责任地说：“比特币是一辆马车！”事实上，作为一种支付工具，比特币与支付宝相比，比马车和火箭的速度差距还要大一百倍。请注意，本次讨论仅是从支付工具的角度出发，并不否认比特币带来的区块链技术所蕴含的创新和应用价值。 （详见作者文章《虚拟货币：失败的货币实验与成功的技术创新》，2020-08-30，澎湃商学院）。

2009年，比特币的诞生标志着虚拟货币作为一件现象级事件正式进入历史舞台。我们一般将比特币这种私人发行的数字货币称为“虚拟货币”。截至 2020 年 3 月 5 日，仅在以太坊上使用 ERC20 开发的虚拟货币数量已达到 24.550,000。比特币深受私人货币思想的影响，其宏伟理想不仅是取代现有的法定货币，而且还要改变现有的金融格局。比特币的设计者和创始人“中本聪”在《比特币白皮书》中指出，比特币是“一种纯粹的点对点电子现金，无需通过金融机构即可实现交易对手之间的直接网络支付”。比特币诞生后，引起了各界的广泛关注。人们曾经对虚拟货币寄予厚望。许多人将其视为替代现有支付系统的“高科技武器”，甚至大胆预测比特币创造的创新。点对点支付方式将使金融系统完全摆脱对金融机构的依赖。

请记住，在我们的中学课本中，新事物的发展是曲折的。这句话也确实适用于比特币和众多虚拟货币。比特币确实提供了一种新型货币和支付系统的思路，但是，至少到目前为止，比特币和各种虚拟货币作为支付手段并没有显示出任何优势，甚至在关键技术指标上也可以说是如此“落后”，它们不太可能成为公众可以大规模使用的支付手​​段。

为什么现实与预期之间存在如此巨大的反差？这还要从比特币的底层技术说起。

与传统的电子支付一样，比特币也抛弃了纸币、黄金等实体，但为了实现点对点环境下的可信支付，比特币创造性地利用交易记录作为货币的载体。虽然比特币的名字中有“币”二字，但在比特币系统中却没有“金币”。比特币所构建的模型与传统银行系统的余额系统有很大的不同，当然也不同于古代的金银币和纸币（在流通方式和隐私方面与金银纸币相似）保护）。中本聪设计的比特币以交易记录的形式出现。你不拥有比特币，而是有人将比特币转移给你的记录。这条记录被称为“未使用的交易输出”（UTXO），可以理解为一种可转让的电子权利证书。

很多论文或报告告诉我们，区块变成了链，所以我们形象地称这种技术为“区块链”。事实上，比特币区块中的交易也以UTXO记录的形式链接成一条链，形成一条连续的交易链，即交易链。下面我们来详细了解一下“区块”的特征和“链”的形成过程。

“块”是多个交易数据打包在一起形成的数据体。一个区块可以理解为记录多笔交易的账本。在最简单的情况下，单个事务的大小为 250 字节。当然比特币一分钟pc预测，实际交易会大于这个值。每个区块的大小被中本聪限制为最大 1 兆字节（1024 KB），那么我们可以计算出一个区块最多可以容纳 4096 个（1024000/250) 个交易。使用账本作为以此类推，中本聪将账本限制为最多 1024 页。每个最基本的交易占用四分之一页，因此账本最多有 4096 个交易。

当区块变成“链”时，交易也变成了链。记账员按照规则将交易填入账本（区块）后，在封面上盖上时间印章，并在账本封面上记录上一个账本的序号，从而形成一个端到端的账本。账本。链。这样形成的账本链有一个特点：账本越老，越难篡改里面的交易。如果要更改2015年高度为363270的区块中的一笔交易，则需要更改2015年以来的账本之后的所有账本，然后重新预约即可。

如何防止账本被篡改？比特币创造性地使用了工作量证明（POW）机制，矿工通过哈希运算竞争获得记账权，从而防止区块篡改。比特币没有中央服务器，但所有节点的矿机自发运行，为系统提供算力。矿机竞相获得记账权，系统将以比特币的记账权奖励矿机。这就是我们常说的“挖矿”。矿工进行的POW操作是对“区块头”数据进行两次哈希运算（比特币使用SHA256哈希运算），得到一个256位的哈希值。

计算哈希值仅需几秒，矿机瞬间完成。因此，比特币对哈希运算提出了要求，即必须计算出指定要求的哈希值，例如前19位全为零。如此一来，难度骤然增加。计算指定要求的hash值，矿工必须使用试错法不断代入随机数（专业为“使用一次的不重复的随机值”，即Nonce）计算出一个小于一定的价值。哈希值。因为SHA256的运算结果非常随机，计算指定哈希值的唯一方法就是不断尝试Nonce。因此，矿机能否成功挖矿，取决于矿机的计算速度；另一方面，这取决于运气。也许你第一次改变 Nonce 的值，你会得到一个合适大小的哈希值，它可能会运行数百亿次。也没有得到。比特币设置时间自动调整哈希运算，设置为平均十分钟，动态调整。这个时间设置是两个方面的平衡。如果时间太短，算力消耗不够，无法避免篡改企图，网络同步不稳定。时间过长，交易确认时间过长，矿机体验不好。

以上是对比特币区块链原理的基本解释。对于非技术人员来说，了解比特币的运行效率，有三个方面至关重要：

首先，每个比特币交易验证过程可以理解为一个“区块”，就是将很多交易数据文件组织在一起并封装起来，并且覆盖数据hash和时间戳，并且永不改变（前提是要赢哈希竞赛并在共识机制中获得足够的确认）。

第二，比特币区块大小设置为1兆，每个区块理论上只能记录4096笔交易。

第三，出块时间是矿工验证交易、区块打包、哈希竞争的时间。根据比特币代码的设置，比特币哈希竞赛的目标难度值将动态调整。出块时间平均保持在 10 分钟左右。