《秒懂区块链》比特币转账原理

1.比特币节点

节点是区块链分布式账本中通过网络连接服务器和其他设备的网络节点。在比特币网络中，每个节点都是平等的，每个节点都有路由、区块链数据库、挖矿、钱包服务等功能。此外，每个节点根据不同的功能有不同的分工。这里简单介绍一下全节点和轻量级节点。

全节点：拥有完整区块链账本的节点，负责验证新生成的区块和交易，是支撑比特币转账交易的核心力量。因此，全节点需要有完整的区块数据，有时还需要承担路由功能。

轻量级节点：是SPV（Simplified Payment Verification）的缩写。轻量级节点任务的“支付验证”，而不是“交易验证”。支付验证不需要运行全节点，只需要保存所有区块头即可；交易验证需要由运行全节点的矿工完成。轻量级节点主要供普通用户使用。

因为运行一个比特币节点不提供任何奖励，而且比特币转账不需要全节点，比特币全节点的数量只是节点数量的一小部分。

2.从交易到矿工打包过程

比特币转账交易发起后，会经过以下步骤：

基础验证：将交易广播到全网。挖矿节点收到交易后，首先将其放入本地内存池中进行一些基本的验证，比如交易花费的比特币是否没有被花费。交易；

验证后分发：如果验证成功，则放入“Unconfirm Transaction”（取消确认交易），等待矿工打包；如果验证失败，该交易将被标记为“无效交易”（Invalid Transaction）），不会被矿工打包。

挖矿节点在争夺算力的同时，需要及时验证每笔交易，更新自己的“未确认交易池”。节点攫取记账权后比特币交易验证流程，会从“未确认交易池”中抽取约千笔“未确认交易”进行打包。有时候我们的交易不能及时打包，因为“未确认交易池”中的交易太多，每个区块可以记录的交易数量有限，会造成区块拥塞。

3.比特币数字签名

数字签名（digital signatures）基于非对称加密，由数字摘要和非对称加密技术组成。非对称加密是一种密码学算法，需要两个密钥，一个是公钥，另一个是私钥；当一个用于加密时，另一个用于解密。用其中一个密钥加密明文得到的密文只能用对应的另一个密钥解密得到原始明文；即使最初用于加密的密钥也不能用于解密。非对称加密技术 数字签名加密的私钥和解密的公钥不一致。

比特币的数字签名是一个防伪字符串，只能由传输比特币的人生成。通过验证数字串，一方面证明交易是由转让方本人发起的，另一方面证明交易信息在传输过程中没有被改变。首先通过数字摘要技术将交易信息缩短为固定长度的字符串，然后用自己的私钥对摘要进行加密，形成数字签名。完成后，需要向矿工广播完整的交易信息和数字签名。矿工使用公钥进行验证。如果验证成功，则说明该交易是真实的，信息没有被更改。

4.比特币兑换机制

比特币兑换机制：以用户有权使用的几个比特币汇款地址上的先前交易的输出量作为一笔交易的输入，在几个比特币收款地址上增加的交易量作为输出本次交易；输入金额必须大于等于输出金额，超出部分作为交易手续费。手续费没有输出地址，奖励给成功记录交易的矿工。因为有时候作为输出的金额超过了用户想要支付的金额，在这种情况下，比特币客户端会创建一个新的比特币地址，并将差额发回这个地址，这就是比特币的找零机制。

当您“支付”比特币并创建交易时，您必须使用您的支付地址上可用于支付的金额（该地址的先前交易的输出）作为新交易的输入。这样的地址可能不止一个，你的比特币钱包会偷偷在你的钱包里寻找所有可用的输出（可能来自不同的地址）并将它们加在一起以显示钱包的可用余额。因此，当您的比特币钱包显示您有 200 BTC 时，这仅意味着您所有地址上可用于支付的交易输出总计为 200 BTC。这和普通钱包里有1100元和520元差不多。

5.比特币支付功能

中本聪在比特币白皮书中表示，比特币是一种电子支付系统比特币交易验证流程，“基于密码学原理而非信用，使任何两方能够达成协议，直接进行支付，无需第三方中介的参与”。比特币发行的初衷是为了支付，而比特币发展至今，越来越多的人想通过投资比特币一夜暴富，所以很多人忽略了比特币相对于投资资产而言，支付工具属性，就是中本聪的本义中本聪创造的比特币。

去中心化是比特币支付的核心特征，这意味着比特币支付可以在全球范围内自由高效地进行。现在世界上很多机构已经开始支持比特币作为支付方式，可以想象，未来比特币的支付功能会得到进一步的发展。因此，现在进入比特币市场不仅是一种投资，也是为了适应未来比特币的普及。未来，比特币的支付功能很可能会在其投资能力之外得到越来越广泛的应用。