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Bitcoin — Satoshi Nakamoto 创造去中心化货币

2009年1月3日 18:15:05 UTC,Satoshi Nakamoto 挖出了 Bitcoin 网络的创世区块(区块 #0),其中包含 50 BTC 的奖励和一条来自伦敦《泰晤士报》的信息。作为第一个真正运行起来的去中心化数字货币系统,Bitcoin 依靠工作量证明的分布式共识,在没有可信第三方的情况下解决了双重支付问题。截至2025年1月,该网络已处理超过10亿笔交易,单枚 BTC 价值约100,000美元。

Source: exchange-rates.org

Bitcoin — Satoshi Nakamoto 创造去中心化货币

通俗解读

在线支付通常离不开银行:必须有人维护账户总账,并保证同一笔钱不会被花两次。Bitcoin 取消了这个可信第三方,代之以一份任何人都能复制和核验的公开账本。要往这份账本上添加一页,就得解开一道刻意消耗大量电力的计算谜题;想改写一页旧的记录,就意味着要比整个网络加起来还快地重做全部这些工作,其代价远高于作弊所能获得的收益。2009年1月3日,Satoshi Nakamoto 写下了第一页 — 创世区块 — 并把当天伦敦《泰晤士报》的头版塞了进去,它既是日期的证明,也是一句政治评论。所用的每一块砖都不是新的:真正站住脚的是它们的组合方式,而此前的种种尝试都倒在了那里;至于作者本人,从未被确认身份。

发现

参数值
白皮书2008年10月31日(《Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System》,9页)
创世区块2009年1月3日 18:15:05 UTC
作者Satoshi Nakamoto(化名,身份不明)
第一笔交易区块 #170,2009年1月12日(Satoshi 向 Hal Finney 转账 10 BTC)
首个美元价格2009年10月5日(1,309.03 BTC = 1.00 美元,即 0.000764 美元/BTC)
实现语言C++(Bitcoin 客户端 v0.1,约16,000行代码)
哈希算法SHA-256(双重哈希:SHA-256(SHA-256(block_header)))
最大供应量21,000,000 BTC(约在2140年达到)

技术解释

1. 区块链的结构 — 每个区块包含:一个80字节的区块头(版本号、前一区块哈希、交易的默克尔根、时间戳、难度目标、随机数 nonce),以及承载交易的区块体。前一区块的哈希构成了一条链:改动一个旧区块会使其后所有区块失效。区块平均大小:1–4 MB(SegWit 之后)。目标出块间隔:600秒(10分钟)。

2. Proof of Work(PoW) — 矿工寻找一个 nonce(32位整数),使得 SHA-256(SHA-256(区块头)) < 目标值。该目标值每2,016个区块(约2周)调整一次,以将出块间隔维持在10分钟。2024年,这一难度要求平均每找到一个区块需约 4.7 × 10²³ 次哈希(约470,000艾哈希)。全网算力超过 750 EH/s,即每秒约 750 × 10¹⁸ 次 SHA-256 运算 — 超过地球上任何其他计算基础设施。

3. 交易与 UTXO — Bitcoin 采用 UTXO 模型(Unspent Transaction Output):每笔交易消耗未花费的输出,并生成新的输出。一笔交易有效的条件是:(a) 所引用的 UTXO 存在,(b) ECDSA 签名(secp256k1 曲线)证明了私钥的持有,(c) 输入总额 ≥ 输出总额(差额即交易手续费)。这一模型使双重支付可被检测:一个 UTXO 只能被消耗一次。

4. 写进代码的货币政策 — 区块奖励从 50 BTC 起步,每210,000个区块(约4年)减半一次(halving)。最后一个 satoshi(10⁻⁸ BTC)将在2140年前后被挖出。该级数收敛于 ∑i=032210000×502i=21,000,000\sum_{i=0}^{32} 210000 \times \frac{50}{2^i} = 21,000,000∑i=032​210000×2i50​=21,000,000 BTC。

阶段日期每区块奖励
创世区块2009年1月3日50 BTC
第1次减半2012年11月25 BTC
第2次减半2016年7月12.5 BTC
第3次减半2020年5月6.25 BTC
第4次减半2024年4月3.125 BTC

它为什么成功了

在 Bitcoin 之前,所有去中心化数字货币的尝试都失败了,各自卡在不同的障碍上:

尝试作者,年份卡在哪里
DigiCashDavid Chaum,1989年需要一台中央服务器
e-gold1996年2008年被 DOJ 关停
b-moneyWei Dai,1998年停留在理论阶段
bit goldNick Szabo,1998年停留在理论阶段

无解的难题是「double spending(双重支付)」:没有中央权威,如何阻止同一枚数字代币被花两次?

Satoshi 没有发明任何密码学原语:他把已有的构件组合成一个安全性建立在博弈论之上的系统。

复用的原语来源在 Bitcoin 中的作用
带时间戳的哈希链Haber & Stornetta,1991年把区块串成链:改动一个旧区块会使其后所有区块失效
工作量证明(Hashcash)Adam Back,1997年让添加区块变得昂贵,让改写区块变得难以承受
ECDSA 签名(secp256k1 曲线)公钥密码学证明持有授权这笔支出的私钥

因此作弊比诚实参与更昂贵:要改写 n 个区块,攻击者必须在 n × 10分钟内耗费超过整个网络的能量 — 2024年一次51%攻击的代价被估算为每年约200亿美元,高不可攀。

因果链

Diffie-Hellman 发明公钥密码学(1976年)→ RSA(1977年)→ Chaum 提出盲签名数字现金(1983年)→ Haber & Stornetta 发明带时间戳的哈希链(1991年)→ Adam Back 创造 Hashcash / Proof of Work(1997年)→ Wei Dai 描述 b-money(1998年)→ Szabo 构想 bit gold(1998年,2005年公开描述)→ Satoshi 发表白皮书(2008年)→ 创世区块(2009年)→ 首次减半(2012年)→ Mt. Gox 被黑 / 850,000 BTC 失窃(2014年)→ Lightning Network(2018年)→ 萨尔瓦多将 BTC 定为法定货币(2021年)→ 美国批准现货 Bitcoin ETF(2024年1月)

轶事

Satoshi 在创世区块的 coinbase 参数中编码的那句话 —「The Times 03/Jan/2009 Chancellor on brink of second bailout for banks」— 指向2009年1月3日伦敦《泰晤士报》的头版,该报道称财政大臣阿利斯泰尔·达林正在考虑对英国银行业的第二轮救助计划。这句话既是一个时间戳(证明该区块不可能在此日期之前被挖出),也是一份含蓄的政治宣言:Bitcoin 诞生之时,就是作为一个被判定失灵的金融体系的替代方案。

来源

2026年8月事实核查审计中已验证的参考资料:本文的各项论断即是对照
以下页面核对的。

  1. 2025年 BTC/USD 汇率历史 — Exchange-Rates.org
  2. Bitcoin 处理的交易量突破十亿笔 — The Block
  3. Bitcoin 在萨尔瓦多不再是法定货币(2025年1月)— Digital Watch