Web3 与区块链基础

## 诞生的背景

2008年，全球金融危机席卷而来。雷曼兄弟破产，美联储开启量化宽松，向市场注入大量货币。人们对政府和中央银行滥发货币的担忧与日俱增。

正是在这样的背景下，一位化名为"中本聪"（Satoshi Nakamoto）的神秘人物，提出了一个大胆的设想：创造一种不依赖任何中心化机构的电子货币。

事实上，数字货币的探索早在比特币之前就已经开始：

- **1983年**，戴维·查姆（David Chaum）开发了 ecash 协议，开启了电子现金的探索
- **1997年**，亚当·巴克（Adam Back）发明了 hashcash，首次将工作量证明应用于防止垃圾邮件
- **1998年**，戴伟（Wei Dai）提出 b-money，尼克·萨博（Nick Szabo）设计了 bit gold，两者都包含了去中心化的思想
- **1991年**，斯图尔特·哈伯（Stuart Haber）和 W.斯科特·斯托内塔（W. Scott Stornetta）提出用加密技术链接区块，确保时间戳不可篡改

这些先驱的探索，为比特币的诞生奠定了理论和技术基础。

## 比特币白皮书的发布

2008年10月31日，一个"改变世界"的时刻到来了。

中本聪在密码学邮件列表（Cryptography Mailing List）中发布了一个链接，指向一篇仅有9页的论文：[《比特币：点对点的电子现金系统》](https://bitcoin.org/bitcoin.pdf)（Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System）。

![点对点的电子现金系统](https://img.learnblockchain.cn/pics/20230130141821.png!/scale/60)

这篇论文提出了一个革命性的想法：

> "一个完全通过点对点技术实现的电子现金系统，它使得在线支付能够直接从一方发起并支付给另一方，而不需要通过任何金融机构。"

论文巧妙地将哈希链、工作量证明、点对点网络、数字签名等技术组合在一起，构建了一个去中心化的电子货币系统。这个系统不需要任何中央权威，却能够防止双重支付，确保交易安全。

## 创世区块的诞生

理论提出后，中本聪并没有停留在纸面上。

2009年1月3日，中本聪在自己的电脑上挖出了比特币的第0个区块，史称"创世区块"（Genesis Block）。这一刻，比特币网络正式启动。

中本聪在创世区块中写入了一段永久铭刻的信息：

> **The Times 03/Jan/2009 Chancellor on brink of second bailout for banks.**
>
> （2009年1月3日，财政大臣正处于实施第二轮银行紧急援助的边缘）

这是当天英国《泰晤士报》的头版标题。这句话不仅证明了比特币的诞生时间，更表达了对传统金融体系的质疑，以及对新型货币系统的期待。

创世区块挖出后，中本聪获得了50个比特币的挖矿奖励。这50个比特币，成为了人类历史上第一批通过算法产生的数字货币。

## 比特币的早期发展

比特币诞生后，开始了艰难而充满传奇色彩的早期发展历程：

**2009年1月9日**，中本聪在知名代码托管网站 SourceForge 上发布了第一个开源版本的比特币客户端，任何人都可以下载运行。

**2009年1月12日**，比特币历史上的第一笔转账诞生。密码学专家、比特币早期支持者哈尔·芬尼（Hal Finney）收到了中本聪发送的10个比特币。这标志着比特币不再只是一个理论，而是一个真正可以运行的支付系统。

**2010年5月22日**，程序员拉斯洛·汉耶兹（Laszlo Hanyecz）用10,000个比特币购买了两份 Papa John's 披萨。这是比特币首次在现实世界中用于商品交易。这一天后来被比特币社区定为"比特币披萨日"（Bitcoin Pizza Day），用来纪念比特币的第一次实际应用。有趣的是，按今天的价格计算，这两份披萨可能是人类历史上最昂贵的披萨。

**2010年12月**，中本聪在比特币社区发表了最后一篇帖子后，逐渐淡出公众视野，从此再也没有出现过。他的身份至今仍是一个谜。

**2012年9月**，比特币基金会成立，旨在推动比特币的发展和普及。

**2013年10月29日**，全球第一台比特币 ATM 在加拿大温哥华的一家咖啡馆投入使用，人们可以直接用现金购买比特币。

**2017年8月1日**，比特币社区因扩容方案产生分歧，区块链发生分叉，诞生了 Bitcoin Cash（BCH）。

**2017年11月28日**，比特币价格首次突破1万美元大关，引发全球关注。

**2021年11月10日**，比特币创下历史最高价68,928.9美元。

**2024年4月**，比特币完成第四次减半，区块奖励从6.25个比特币降至3.125个。

**2025年10月**，比特币再次创下历史最高价 126,210.5 美元。

## 比特币如何运作

比特币最核心的创新，是解决了一个困扰计算机科学家多年的难题：**如何在一个去中心化的网络中，让所有人对账本达成一致？**

### 去中心化的挑战

传统的银行系统很简单：银行是权威，它说你有多少钱，你就有多少钱。但在一个没有中央权威的网络中，如何确保：
- 没有人能随意篡改账本
- 没有人能双重支付（把同一笔钱花两次）
- 所有人对账本的内容达成一致

中本聪的答案是：**工作量证明（Proof of Work）**。

### 工作量证明：用算力保证安全

比特币网络中，每隔约10分钟就会产生一个新的区块，记录这段时间内的所有交易。但是，谁有权利创建这个区块呢？

比特币的规则是：**谁先解出一道数学难题，谁就获得记账权。**

这道数学题没有捷径，唯一的解法就是不断尝试。就像掷骰子一样，需要不断地"碰运气"，直到找到正确答案。这个过程需要消耗大量的计算资源（算力）和电力，这就是"工作量证明"的含义——你必须证明你做了足够的工作。

率先解出难题的节点，可以：
1. 创建一个新区块，将交易打包进区块链
2. 获得**区块奖励**：最初是50个比特币，之后每约4年减半一次（2024年已减半至3.125个）
3. 获得这个区块内所有交易的**手续费**

这个寻找答案的过程被形象地称为"**挖矿**"（Mining），而参与的节点被称为"**矿工**"（Miner）。

#### 比特币发行总量

比特币的所有供应量都来自挖矿奖励。初始奖励是每个区块50个比特币，之后每隔21万个区块（约4年）减半一次：

- 2009-2012年：每区块 50 BTC
- 2012-2016年：每区块 25 BTC
- 2016-2020年：每区块 12.5 BTC
- 2020-2024年：每区块 6.25 BTC
- 2024-2028年：每区块 3.125 BTC

按照这个规则，到2140年左右，区块奖励将趋近于零，比特币的总供应量将永远接近但不超过 **2100万枚**。这种固定供应量的设计，让比特币成为一种天然的"抗通胀"资产。

根据中本聪的设想，当出块奖励越来越小后，矿工的收益将主要来自于交易手续费。

### 区块链：不可篡改的账本

每个区块不仅包含交易数据，还包含前一个区块的"指纹"（哈希值）。这样，所有区块就像链条一样环环相扣，形成了"区块链"。

如果有人想篡改历史记录，就必须：
1. 重新计算被篡改区块的工作量证明
2. 重新计算该区块之后所有区块的工作量证明
3. 追上并超过诚实节点的链

这在算力分散的网络中几乎不可能实现，除非攻击者控制了全网50%以上的算力。

## 比特币的价值

很多人初次接触比特币时，都会产生疑问：**一串代码凭什么值钱？**

### 货币的本质：共识

事实上，任何货币的价值都来自于共识。美元之所以有价值，是因为人们相信它有价值，愿意用它交换商品和服务。黄金也是如此——它作为货币的价值，远超其工业用途。

比特币的价值，同样来自于越来越多人的共识。它具备货币的所有特性：
- **可分割性**：一个比特币可以分割到小数点后8位（0.00000001 BTC，称为1"聪"）
- **可携带性**：只需一串私钥，就能掌控任意数量的比特币
- **耐久性**：只要区块链存在，比特币就永远存在
- **稀缺性**：总量恒定在2100万枚，永不增发
- **可验证性**：任何人都可以验证比特币的真伪和所有权

### "数字黄金"

由于比特币的稀缺性和价值存储特性，很多人将其类比为"数字黄金"：

- 像黄金一样，比特币总量有限，开采难度随时间递增
- 像黄金一样，比特币不受任何政府控制，可以跨境转移
- 像黄金一样，比特币被一些人视为对抗通货膨胀的工具

一些国家和机构已经开始将比特币作为储备资产，对冲法币贬值的风险。一些受美元制裁的国家也在加大比特币的采用率。

### 更深层的价值：自由与抗审查

对很多人而言，比特币的价值不仅在于投资回报，更在于它代表的理念：

- **金融自主权**：无需银行账户，无需他人许可，任何人都可以使用比特币
- **抗审查性**：没有任何机构能冻结你的比特币账户
- **透明性**：所有交易记录公开可查，但不与真实身份绑定
- **去中心化**：不依赖任何单一实体，系统由全球成千上万的节点共同维护

这些特性，使比特币成为传统金融体系的一个重要补充和挑战。

## 比特币的去中心化特性

比特币的核心理念是去中心化，这体现在系统的方方面面：

- **无需权威背书**：比特币不需要任何政府或机构的认可
- **点对点网络**：没有中心化的服务器，所有节点地位平等
- **分布式账本**：区块链数据存储在全球数十万个节点中
- **公开透明**：任何人都可以下载完整的账本，验证所有交易
- **无需许可**：任何人都可以创建比特币地址，发起转账，参与挖矿
- **共同治理**：没有单一管理者，所有节点共同维护网络

### 去中心化的挑战

虽然比特币在设计上是去中心化的，但在实践中也面临一些中心化趋势：

**矿池的出现**：由于挖矿竞争激烈，单个矿工很难获得奖励，大量矿工组成"矿池"共同挖矿，利润共享。这导致算力逐渐集中在少数大型矿池手中。

**交易所的作用**：虽然比特币本身是去中心化的，但大多数人通过中心化的交易所买卖比特币，这些交易所掌控着大量比特币，成为事实上的"中心"。

**开发者的影响**：比特币代码的升级需要社区共识，但核心开发者的意见往往具有很大影响力。

尽管存在这些挑战，比特币仍然是目前最去中心化的大型区块链系统之一。没有任何单一实体能够完全控制比特币网络。

---

## 总结

比特币的诞生，不仅创造了一种新的数字货币，更重要的是，它证明了一个去中心化的电子现金系统是可行的。

从2009年的创世区块到今天，比特币已经走过了16年。它经历了质疑、炒作、崩盘、复苏，但始终顽强地运行着。这个没有CEO、没有总部、没有服务器的系统，通过数学和密码学的力量，实现了传统金融系统需要庞大机构才能完成的功能。

无论你是否认同比特币的价值，都不得不承认：中本聪开启了一个新时代——区块链时代。而这一切，都始于2009年1月3日那个寒冷冬日里，一台电脑上挖出的第一个区块。

在下一章，我们将深入了解比特币的技术细节：账户、交易和UTXO模型。

诞生的背景

2008年，全球金融危机席卷而来。雷曼兄弟破产，美联储开启量化宽松，向市场注入大量货币。人们对政府和中央银行滥发货币的担忧与日俱增。

正是在这样的背景下，一位化名为"中本聪"（Satoshi Nakamoto）的神秘人物，提出了一个大胆的设想：创造一种不依赖任何中心化机构的电子货币。

事实上，数字货币的探索早在比特币之前就已经开始：

1983年，戴维·查姆（David Chaum）开发了 ecash 协议，开启了电子现金的探索
1997年，亚当·巴克（Adam Back）发明了 hashcash，首次将工作量证明应用于防止垃圾邮件
1998年，戴伟（Wei Dai）提出 b-money，尼克·萨博（Nick Szabo）设计了 bit gold，两者都包含了去中心化的思想
1991年，斯图尔特·哈伯（Stuart Haber）和 W.斯科特·斯托内塔（W. Scott Stornetta）提出用加密技术链接区块，确保时间戳不可篡改

这些先驱的探索，为比特币的诞生奠定了理论和技术基础。

比特币白皮书的发布

2008年10月31日，一个"改变世界"的时刻到来了。

中本聪在密码学邮件列表（Cryptography Mailing List）中发布了一个链接，指向一篇仅有9页的论文：《比特币：点对点的电子现金系统》（Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System）。

这篇论文提出了一个革命性的想法：

"一个完全通过点对点技术实现的电子现金系统，它使得在线支付能够直接从一方发起并支付给另一方，而不需要通过任何金融机构。"

创世区块的诞生

理论提出后，中本聪并没有停留在纸面上。

2009年1月3日，中本聪在自己的电脑上挖出了比特币的第0个区块，史称"创世区块"（Genesis Block）。这一刻，比特币网络正式启动。

中本聪在创世区块中写入了一段永久铭刻的信息：

The Times 03/Jan/2009 Chancellor on brink of second bailout for banks.

（2009年1月3日，财政大臣正处于实施第二轮银行紧急援助的边缘）

这是当天英国《泰晤士报》的头版标题。这句话不仅证明了比特币的诞生时间，更表达了对传统金融体系的质疑，以及对新型货币系统的期待。

创世区块挖出后，中本聪获得了50个比特币的挖矿奖励。这50个比特币，成为了人类历史上第一批通过算法产生的数字货币。

比特币的早期发展

比特币诞生后，开始了艰难而充满传奇色彩的早期发展历程：

2009年1月9日，中本聪在知名代码托管网站 SourceForge 上发布了第一个开源版本的比特币客户端，任何人都可以下载运行。

2009年1月12日，比特币历史上的第一笔转账诞生。密码学专家、比特币早期支持者哈尔·芬尼（Hal Finney）收到了中本聪发送的10个比特币。这标志着比特币不再只是一个理论，而是一个真正可以运行的支付系统。

2010年5月22日，程序员拉斯洛·汉耶兹（Laszlo Hanyecz）用10,000个比特币购买了两份 Papa John's 披萨。这是比特币首次在现实世界中用于商品交易。这一天后来被比特币社区定为"比特币披萨日"（Bitcoin Pizza Day），用来纪念比特币的第一次实际应用。有趣的是，按今天的价格计算，这两份披萨可能是人类历史上最昂贵的披萨。

2010年12月，中本聪在比特币社区发表了最后一篇帖子后，逐渐淡出公众视野，从此再也没有出现过。他的身份至今仍是一个谜。

2012年9月，比特币基金会成立，旨在推动比特币的发展和普及。

2013年10月29日，全球第一台比特币 ATM 在加拿大温哥华的一家咖啡馆投入使用，人们可以直接用现金购买比特币。

2017年8月1日，比特币社区因扩容方案产生分歧，区块链发生分叉，诞生了 Bitcoin Cash（BCH）。

2017年11月28日，比特币价格首次突破1万美元大关，引发全球关注。

2021年11月10日，比特币创下历史最高价68,928.9美元。

2024年4月，比特币完成第四次减半，区块奖励从6.25个比特币降至3.125个。

2025年10月，比特币再次创下历史最高价 126,210.5 美元。

比特币如何运作

比特币最核心的创新，是解决了一个困扰计算机科学家多年的难题：如何在一个去中心化的网络中，让所有人对账本达成一致？

去中心化的挑战

传统的银行系统很简单：银行是权威，它说你有多少钱，你就有多少钱。但在一个没有中央权威的网络中，如何确保：

没有人能随意篡改账本
没有人能双重支付（把同一笔钱花两次）
所有人对账本的内容达成一致

中本聪的答案是：工作量证明（Proof of Work）。

工作量证明：用算力保证安全

比特币网络中，每隔约10分钟就会产生一个新的区块，记录这段时间内的所有交易。但是，谁有权利创建这个区块呢？

比特币的规则是：谁先解出一道数学难题，谁就获得记账权。

率先解出难题的节点，可以：

创建一个新区块，将交易打包进区块链
获得区块奖励：最初是50个比特币，之后每约4年减半一次（2024年已减半至3.125个）
获得这个区块内所有交易的手续费

这个寻找答案的过程被形象地称为"挖矿"（Mining），而参与的节点被称为"矿工"（Miner）。

比特币发行总量

比特币的所有供应量都来自挖矿奖励。初始奖励是每个区块50个比特币，之后每隔21万个区块（约4年）减半一次：

2009-2012年：每区块 50 BTC
2012-2016年：每区块 25 BTC
2016-2020年：每区块 12.5 BTC
2020-2024年：每区块 6.25 BTC
2024-2028年：每区块 3.125 BTC

按照这个规则，到2140年左右，区块奖励将趋近于零，比特币的总供应量将永远接近但不超过 2100万枚。这种固定供应量的设计，让比特币成为一种天然的"抗通胀"资产。

根据中本聪的设想，当出块奖励越来越小后，矿工的收益将主要来自于交易手续费。

区块链：不可篡改的账本

每个区块不仅包含交易数据，还包含前一个区块的"指纹"（哈希值）。这样，所有区块就像链条一样环环相扣，形成了"区块链"。

如果有人想篡改历史记录，就必须：

重新计算被篡改区块的工作量证明
重新计算该区块之后所有区块的工作量证明
追上并超过诚实节点的链

这在算力分散的网络中几乎不可能实现，除非攻击者控制了全网50%以上的算力。

比特币的价值

很多人初次接触比特币时，都会产生疑问：一串代码凭什么值钱？

货币的本质：共识

比特币的价值，同样来自于越来越多人的共识。它具备货币的所有特性：

可分割性：一个比特币可以分割到小数点后8位（0.00000001 BTC，称为1"聪"）
可携带性：只需一串私钥，就能掌控任意数量的比特币
耐久性：只要区块链存在，比特币就永远存在
稀缺性：总量恒定在2100万枚，永不增发
可验证性：任何人都可以验证比特币的真伪和所有权

"数字黄金"

由于比特币的稀缺性和价值存储特性，很多人将其类比为"数字黄金"：

像黄金一样，比特币总量有限，开采难度随时间递增
像黄金一样，比特币不受任何政府控制，可以跨境转移
像黄金一样，比特币被一些人视为对抗通货膨胀的工具

一些国家和机构已经开始将比特币作为储备资产，对冲法币贬值的风险。一些受美元制裁的国家也在加大比特币的采用率。

更深层的价值：自由与抗审查

对很多人而言，比特币的价值不仅在于投资回报，更在于它代表的理念：

金融自主权：无需银行账户，无需他人许可，任何人都可以使用比特币
抗审查性：没有任何机构能冻结你的比特币账户
透明性：所有交易记录公开可查，但不与真实身份绑定
去中心化：不依赖任何单一实体，系统由全球成千上万的节点共同维护

这些特性，使比特币成为传统金融体系的一个重要补充和挑战。

比特币的去中心化特性

比特币的核心理念是去中心化，这体现在系统的方方面面：

无需权威背书：比特币不需要任何政府或机构的认可
点对点网络：没有中心化的服务器，所有节点地位平等
分布式账本：区块链数据存储在全球数十万个节点中
公开透明：任何人都可以下载完整的账本，验证所有交易
无需许可：任何人都可以创建比特币地址，发起转账，参与挖矿
共同治理：没有单一管理者，所有节点共同维护网络

去中心化的挑战

虽然比特币在设计上是去中心化的，但在实践中也面临一些中心化趋势：

矿池的出现：由于挖矿竞争激烈，单个矿工很难获得奖励，大量矿工组成"矿池"共同挖矿，利润共享。这导致算力逐渐集中在少数大型矿池手中。

交易所的作用：虽然比特币本身是去中心化的，但大多数人通过中心化的交易所买卖比特币，这些交易所掌控着大量比特币，成为事实上的"中心"。

开发者的影响：比特币代码的升级需要社区共识，但核心开发者的意见往往具有很大影响力。

尽管存在这些挑战，比特币仍然是目前最去中心化的大型区块链系统之一。没有任何单一实体能够完全控制比特币网络。

总结

比特币的诞生，不仅创造了一种新的数字货币，更重要的是，它证明了一个去中心化的电子现金系统是可行的。

在下一章，我们将深入了解比特币的技术细节：账户、交易和UTXO模型。