现今世界的电子支付系统已经十分发达，我们平时的各种消费基本上在支付宝和微信上都可以轻松解决。但是无论是支付宝、微信，其实本质上都依赖于一个中心化的金融系统，即使在大多数情况这个系统运行得很好，但是由于信任模型的存在，还是会存在着仲裁纠纷，有仲裁纠纷就意味着不存在 不可撤销的交易 ，这样对于 不可撤销的服务 来说，一定比例的欺诈是不可避免的。在比特币出来之前，不存在一个 不引入中心化的可信任方 就能解决在通信通道上支付的方案。
比特币的强大之处就在于：它是一个基于密码学原理而不是依赖于中心化机构的电子支付系统，它能够允许任何有交易意愿的双方能直接交易而不需要一个可信任的第三方。交易在数学计算上的不可撤销将保护 提供不可撤销服务 的商家不被欺诈，而用来保护买家的 程序化合约机制 也比较容易实现。
假设网络中有A, B ,C三个人。
A付给B 1比特币 ，B付给C 2比特币 ，C付给A 3比特币 。
如下图所示：
为了刺激比特币系统中的用户进行记账，记账是有奖励的。奖励来源主要有两方面：
比特币中每一笔交易都会有手续费，手续费会给记账者
记账会有打包区块的奖励，中本聪在08年设计的方案是： 每10分钟打一个包，每打一个包奖励50个比特币，每4年单次打包的奖励数减半，即4年后每打一个包奖励25个比特币，再过四年后就奖励12.5个比特币... 这样我们其实可以算出比特币的总量：
要说明打包的记录以谁为准的问题，我们需要引入一个知名的 拜占庭将军问题 （Byzantine failures）。拜占庭将军问题是由莱斯利·兰伯特提出的点对点通信中的基本问题。含义是在存在消息丢失的不可靠信道上试图通过消息传递的方式达到一致性是不可能的。
假设有9个互相远离的将军包围了拜占庭帝国，除非有5个及以上的将军一起攻打，拜占庭帝国才能被打下来。而这9个将军之间是互不信任的，他们并不知道这其中是否有叛徒，那么如何通过远距离协商来让他们赢取战斗呢？
口头协议有3个默认规则：
1.每个信息都能够被准确接收
2.接收者知道是谁发送给他的
3.谁没有发送消息大家都知道
4.接受者不知道转发信息的转发者是谁
将军们遵循口头规则的话，那就是下面的场景：将军1对其他8个将军发送了信息，然后将军2~9将消息进行转达（广播），每个将军都是消息的接受者和转发者，这样一轮下来，总共就会有9×8=72次发送。这样将军就可以根据自己手中的信息，选择多数人的投票结果行动即可，这个时候即便有间谍，因为少数服从多数的原则，只要大部分将军同意攻打拜占庭，自己就去行动。
这个方案有很多缺点：
1.首先是发送量大，9个将军之间要发送72次，随着节点数的增加，工作量呈现几何增长。
2.再者是无法找出谁是叛徒，因为是口头协议，接受者不知道转发信息的转发者是谁，每个将军手里的数据仅仅只是一个数量的对比：
这里我们假设有3个叛徒，在一种最极端的情况下即叛徒转发信息时总是篡改为“不进攻”，那么我们最坏的结果就如上图所示。将军1根据手里的信息可以推出要进攻的结论，却无法获知将军里面谁是叛徒。
这样我们就有了方案二：书面协议。
书面协议即将军在接受到信息后可以进行签字，并且大家都能够识别出这个签字是否是本人，换种说法就是如果有人篡改签字大家可以知道。书面协议相对比口头协议就是增加了一个认证机制，所有的消息都有记录。一旦发现有人所给出的信息不一致，就是追查间谍。
有了书面协议，那么将军1手里的信息就是这样的：
可以很明显得看出，在最坏的一种情况——叛徒总是转发“不进攻”的消息之下，将军7、8、9是团队里的叛徒。
这个方案解决了口头协议里历史信息不可追溯的问题，但是在发送量方面并没有做到任何改进。
在我们的示例中，比特币系统里的每个用户发起了一笔交易，都会通过自己的私钥进行签名，用数学公式表示就是：
所以之前的区块就变成了这样：
这样每一笔交易都由交易发起者通过私钥进行数字签名，由于私钥是不公开的，所以交易信息也就无法被伪造了。
如书面协议末尾所说的那样，书面协议未能解决信息交流过多的问题。当比特币系统中存在上千万节点的时候，如果要互相广播验证，请求响应的次数那将是一个非常庞大的数字，显然势必会造成网络拥堵、节点处理变慢。为了解决这个问题，中本聪干脆让整个10分钟出一个区块，这个区块由谁来打包发出呢？这里就采用了工作量证明机制(PoW)。工作量证明，说白了就是解一个数学题，谁先解出来数学题，谁就能有打包区块的权力。换在拜占庭将军的例子中就是，谁先做出数学题，谁就成为将军们里面的总司令，其他将军听从他发号的命令。
首先，矿工会将区块头所占用的128字节的字符串进行两次sha256求值，即：
这样求得一个值Hash，将其与目标值相比对，如果符合条件，则视为工作量证明成功。
工作量证明成功的条件写在了区块链头部的 难度数 字段，它要求了最后进行两次sha256运算的Hash值必须小于定下的目标值；如果不是的话，那就改变区块头的 随机数 （nonce），通过一次次地重复计算检验，直到符合条件为止。
此外， 比特币有自己的一套难度控制系统，使得比特币系统要在全网不同的算力条件下，都保持10分钟生成一个区块的速率。这也就意味着：难度值必须根据全网算力的变化进行调整。难度调整的策略是由最新2016个区块的花费时长与期望时长（期望时长为20160分钟即两周，是按每10分钟一个区块的产生速率计算出的总时长）比较得出的，根据实际时长与期望时长的比值，进行相应调整（或变难或变易）。也就是说，如果区块产生的速率比10分钟快则增加难度，比10分钟慢则降低难度。
PoW其实在比特币中是做了以下的三件事情。
这样可以防止一台高性能机器同时跑上万个节点，因为每完成一个工作都要有足够的算力。
有经济奖励就会加速整个系统的去中心化，也鼓励大家不要去作恶，要积极地按照协议本来的执行方式去执行。(所以说，无币区块链其实是不可行的，无币区块链一定导致中心化。)
也就是说，每个节点都不能以自身硬件条件去控制出快速度。现在的比特币上平均10分钟出一个块，性能再好的机器也无法打破这个规则，这就能够保证 区块链是可以收敛到共同的主链上的 ，也就是我们所说的共识。
综上，共识只是PoW三个作用中的一点，事实上PoW设计的作用有点至少有这么三种。
默克尔树的概念其实很简单，如图所示
这样，我们区块的结构就大致完整了，这里分成了区块头和区块体两部分。
区块链的每个节点，都保存着区块链从创世到现在的每一区块，即每一笔交易都被保存在节点上，现在已经有几百个GB了。
每当比特币系统中有一笔新的交易生成，就会将新交易广播到所有的节点。每个节点都把新交易收集起来，并生成对应的默克尔根，拼接完区块头后，就开始调整区块头里的随机数值，然后就开始算数学题
将算出的result和网络中的目标值进行比对，如果是结果是小于的话，就全网广播答案。其他矿工收到了这个信息后，就会立马放下手里的运算，开始下一个区块的计算。
举个例子，当前A节点在挖38936个区块，A挖矿节点一旦完成计算，立刻将这个区块发给它的所有相邻节点。这些节点在接收并验证这个新区块后，也会继续传播此区块。当这个新区块在网络中扩散时，每个节点都会将它作为第38936个区块(前一个区块为38935)加到自身节点的区块链副本中。当挖矿节点收到并验证了这个新区块后，它们会放弃之前对构建这个相同高度区块的计算，并立即开始计算区块链中下一个区块的工作。
整个流程就像下一张图所展示的这样：
简单来说，双花问题是一笔钱重复花了两次。具体来讲，双花问题可分为两种情况：
1.同一笔钱被多次使用；
2.一笔钱只被使用过一次，但是通过黑客攻击或造假等方式，将这笔钱复制了一份，再次使用。
在我们生活的数字系统中，由于数据的可复制性，使得系统可能存在同一笔数字资产因不当操作被重复使用的情况，为了解决双花问题，日常生活中是依赖于第三方的信任机构的。这类机构对数据进行中心化管理，并通过实时修改账户余额的方法来防止双重支付的出现。而作为去中心化的点对点价值传输系统，比特币通过UTXO、时间戳等技术的整合来解决双花问题。
UTXO的英文全称是 unspent transaction outputs ，意为 未使用的交易输出 。UTXO是一种有别于传统记账方式的新的记账模型。
银行里传统的记账方式是基于账户的，主要是记录某个用户的账户余额。而UTXO的交易方式，是基于交易本身的，甚至没有账户的概念。在UTXO的记账机制里，除了货币发行外，所有的资金来源都必须来自于前面某一个或几个交易。任何一笔的交易总量必须等于交易输出总量。UTXO的记账机制使得比特币网络中的每一笔转账，都能够追溯到它前面一笔交易。
比特币的挖矿节点获得新区块的挖矿奖励，比如 12.5 个比特币，这时，它的钱包地址得到的就是一个 UTXO，即这个新区块的币基交易（也称创币交易）的输出。币基交易是一个特殊的交易，它没有输入，只有输出。
当甲要把一笔比特币转给乙时，这个过程是把甲的钱包地址中之前的一个 UTXO，用私钥进行签名，发送到乙的地址。这个过程是一个新的交易，而乙得到的是一个新的 UTXO。
这就是为什么有人说在这个世界上根本没有比特币，只有 UTXO，你的地址中的比特币是指没花掉的交易输出。
以Alice向Bob进行转账的过程举例的话：
UTXO 与我们熟悉的账户概念的差别很大。我们日常接触最多的是账户，比如，我在银行开设一个账户，账户里的余额就是我的钱。
但在比特币网络中没有账户的概念，你可以有多个钱包地址，每个钱包地址中都有着多个 UTXO，你的钱是所有这些地址中的 UTXO 加起来的总和。
中本聪发明比特币的目标是创建一个点对点的电子现金，UTXO 的设计正可以看成是借鉴了现金的思路：我们可能在这个口袋里装点现金，在那个柜子角落里放点现金，在这种情况下不存在一个账户，你放在各处的现金加起来就是你所有的钱。
采用 UTXO 设计还有一个技术上的理由，这种特别的数据结构可以让双重花费更容易验证。对比一下：
比特币（BitCoin）的概念最初由中本聪在2009年提出，根据中本聪的思路设计发布的开源软件以及建构其上的P2P网络。比特币是一种P2P形式的数字货币。点对点的传输意味着一个去中心化的支付系统。那么世界上哪些国家对比特币有立法，立法情况怎么样呢？
德国：2013年6月底德国议会决定持有比特币一年以上将予以免税后，比特币被德国财政部认定为“记账单位”，这意味着比特币在德国已被视为合法货币，并且可以用来交税和从事贸易活动。
美国：2013年8月，美国德克萨斯州地方法院法官阿莫斯-马赞特在一起比特币虚拟对冲基金的案件中裁定，比特币是一种货币，应该将其纳入金融法规的监管范围之内。
中国：在中国，《人民币管理条例》规定，禁止制作和发售代币票券。由于代币票券的定义并没有明确的司法解释，如果比特币被纳入到“代币票券”中，则比特币在中国的法律前景面临不确定性。
文化部、商务部关于加强网络游戏虚拟货币管理工作的通知(文市发〔2009〕20号)二〇〇九年六月四日 《通知》称首次明确了网络游戏虚拟货币的适用范围，对当前网络游戏虚拟货币与游戏内的虚拟道具做了区分;同时，通知称，《通知》规定从事相关服务的企业需批准后方可经营。
在中国，部分淘宝的店铺也开始接受了比特币的使用，商家会逐渐增加。
2013年10月，第一本比特币季刊《壹比特》创刊号发行。
2013年10月15日，百度旗下百度加速乐服务宣布支持比特币。
2013年10月26日，BTCMini报道了GBL被黑内幕。
2013年10月31日，著名互联网律师雷腾发文建议《尽快立案调查GBL比特币交易平台关闭》事件，分析了比特币具有的“价值功能”和“使用功能”，比特币应受相关法律管辖。
比特币市场是一个极度疯狂的市场，有的人在一夕之间成为了亿万富翁，也有的人被割了韭菜，人间的酸甜苦辣、喜怒哀乐，都演绎得淋漓尽致。了解比特币市场的人，应该都知道此前比特币的价值只有1000元人民币，但是到2017年就上涨到17000元，这样的升值速度，与之相匹配的利润也大得惊人。比特币是在2009年出现的，彼时比特币的价值只有0.1美元，再看2017年的价格，两者之间有着天壤之别。如果有人在比特币刚出来的时候就持有大量的比特币，现在绝对是数一数二的富豪。
一次无意中的举动
当初比特币刚出来的时候，很多人都并不看好，不少人抱有一种观点，那就是比特币根本没有存在的价值，一件没有价值的东西，又有谁想要投资？也正因为如此，最初买入比特币的人少之又少，不过，还是有小部分人抓住了财富的“小尾巴”。2010年，美国的一位工程师买了将近20000枚比特币，那么，这位工程师花了多少钱？事实上，他只花了3000美元，就得到了20000枚比特币。也就是说，此时一枚比特币的价格只有人民币1元。但是，让这位工程师没有想到的是，他在无意之中，竟开启了自己的“财富密码”。
疯狂的比特币市场
后来，当有人问起这位工程师，为什么他要买入比特币的时候，这位工程师表示，当时他没有想那么多，只是因为自己手上有闲钱，就买入了比特币。但是，让他没有想到的是，比特币市场竟然如此的疯狂。
2013年，比特币的存在正式得到美国金融市场的认可，自此以后，比特币的价值开始疯狂上涨，一枚比特币的价值达到了2300元。也正是在这个时候，这位工程师卖掉了手中的2000枚比特币，他也获利70万美元，折合人民币460万元。事实上，当时这位工程师并没有把手中持有的比特币全部卖掉，而是等待时机，继续持有比特币。当然，这位工程师也实现了财富自由，他也辞掉了原本的工作。
轻松晋升亿万富豪
比特币市场的持续繁荣，继续推高比特币的价值，这位工程师也慢慢卖掉手中的比特币，最后只留在了1000枚比特币。到了2017年，这位工程师认为比特币的价值已经到了最高点，为了保险起见，他将手中持有的比特币全部卖出，而此时比特币的价值已经达到了15万美元。也就是说，这1000枚比特币，足足让这位工程师赚了1.5亿美元，他也成功晋升为亿万富翁。
当这位工程师成为亿万富翁之后，他就开始环游世界。事实上，他早就有环游世界的想法，但是由于经济的原因，一直没有实现。现在，这位工程师可以自由自在了生活了，实现自己环游世界的梦想。在接受记者采访时，这位工程师也表示，虽然自己原本的工作很不错，可以为他提供稳定的收入，但是他一直都梦想着环球世界，探访各个国家的朋友。现在，他正过着自己想要的生活，而凭借着卖出比特币得到了上亿资产，也足够他一辈子挥霍。
目前德国、法国、英国美国等欧美国家对比特币作为合法私有财产持积极态度，全球接受比特币支付的商户超过100000家。在国内还只能在火币一类的平台上进行交易，还不能作为通用货币使用。
比特币的价格在2019中始终呈下降趋势，加密货币市场市值从1300亿美元降至1260亿美元。这是比特币十年历史上最漫长的熊市。以上就是2019年比特币的现状。
比特币价格开始新的反弹
比特币价格仍然远高于 20,000 美元，并开始了新的上涨。明显高于 21,000 美元和 21,200 美元的阻力位。
价格甚至超过了 21,500 美元的阻力位并飙升至 22,000 美元的阻力位之上。在 22,347 美元附近形成高点，价格最近开始下行修正。跌破 22,000 美元和 21,850 美元的水平。
比特币价格低于近期从 21,180 美元摆动低点至 22,347 美元高点上涨的 23.6% 斐波拉契回撤位。它现在的交易价格高于 21,500 美元和100 小时简单移动平均线。
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