刚开始学习区块链，主要是跟着谈老师进行学习，以博客的形式整理思路，记录下每一节学习的内容。
1.创始比特币的动机
（1）现有银行系统的缺点：
中心化：数据中心、异地备灾等，缺点易篡改，易产生灾难，易无法服务
有账户系统：缺点易篡改
货币发行：由央行负责，货币多发是政府对人民财富掠夺最简单有效的方法
隐私性：无政府主义者想要拥有更好的财富
（2）比特币的优点：
去中心化，数万（甚至更多）个节点上运行完整数据拷贝；
无账户系统，发明UTXO，了不起的发明!
发行机制：通过coinbase交易发行（coinbase是对矿工的奖励），每4年减半，从50，目前已减至12.5。上限：2100万个，永不超发，且无法超发！
隐私性：强。你只知道某个地址拥有多少比特币，但并不知道它是谁的。但从监管角度来说可能是一个缺点。
（3）比特币的缺点：
隐私性强，成为犯罪分子的结算工具，目前贩毒、洗钱等大量采用比特币；
分布式系统，软件更新困难，目前的扩容之争就是个典型的例子。
2.比特币交易：
Input包含：之前一个output的引用（通过txid和output index(从0开始计数)）以及SigScript（签名）
Output包含：pubScript（地址脚本），比特币数量
每个交易拥有一个hash值，算法
dSHA256 = SHA256(SHA256(transactionbytes))
关于 hash: MD5、SHA-1、SHA-2（比特币采用）、SHA-3（以太坊、hyperledger采用）
每个地址的余额是通过每个它所拥有的UTXO(没有被花费的output)累加得到的，并没有一个值来说明该地址一共有多少余额。
交易费用：
所有的input btc总和都多于output btc总和，多于的部分就是交易费用
一个交易最少的交易费用为0.0001btc，低于此将被矿工拒绝
交易费将被矿工获得(通过把它们加入coinbase交易中)，所有节点会验证这个信息
矿工按字节和交易费用来优先打包哪些交易
3.矿工
比特币节点分为：普通完整节点(peer)、矿工节点(miner)和SPV节点
由矿工打包交易，形成区块链：
Transaction -> block -> blockchain
矿工的3个问题：
问题1：由谁来打包交易？（因为有很多矿工）
由共识机制POW来决定
规则：每个区块生成的hash值小于目标值，谁快谁来打包
Hash的生成
算法：dSHA256(headerbytes)
Header字段：version(4)、prev_block_hash(32)、merkle_root_hash(32)、time(4)、bits(4)、nonce(4)：共80字节
问题2：何时打包交易？
平均每10分钟出一次块
矿工算出符合条件的hash就立即出块
每生成1026块时根据平均出块时间调整一次目标值（调整难度值）
历史最快出块时间为几秒、最慢出块时间为1个多小时
同时算出hash如何解决？
·维护2条以上的blockchain，当多个节点认同其中一条就选择那一条
·对比以太坊的叔块
问题3：如何打包交易？
矿工会包含尽量多的交易；按交易给予的 交易费和大小 来排序；
交易数量有上限，每个block不能超过1MB；
每个块的第一个交易为coinbase交易，没有input，output的地址是矿工的地址（矿工用来接收奖励和交易费），数量是区块奖励（当前为12.5）和所有交易费用的总和；
用每个交易的txhash生成merkle tree，并生成merkle root hash放在header中；
4.Merkle树
BT(点对点下载)神器：使用的是merkle树
为什么使用merkle树？
支持SPV
SPV: Simple Payment Verification
– 区块太大，超过几十G、未来更大；
– 区块header很小，每个80byte，目前总大小30M+
– 通过区块头和交易的merkle树来验证交易的一种方式
SPV实现(完整的验证过程)
– SPV客户端持续从连接的节点(一般连接多个节点)上获取新区块的头部，并加入到本地区块链中；
– SPV客户端从节点上获取到一个跟自己相关的交易hash值；
– SPV客户端从节点上下载包含该交易hash的完整交易merkle树；
– 重新计算并验证merkle root和头部中的是否一致，若一致则验证通过；
如何从节点上获取和自己(钱包中管理的公私钥对)相关的交易Hash
通过 Bloom filter
Bloom filter
– SPV节点在相连节点上注册自己感兴趣的地址（可多个）
– 当节点通过bloom filter发现和该地址相关交易的时候便通知该SPV节点
5.密码学原理
（1）地址生成
私钥(prikey)的生成：
– 随机数，或者通过随机数seed生成；
公钥(pubkey)的生成：
– Pubkey=椭圆曲线函数(prikey,p,q)，不可逆；
比特币地址的生成：
– Address=BASE58(RIPEMD160(SHA256(pubkey)))，不可逆；
（2）签名原理
RSA非对称加密原理：
– 公私钥对；
– 公钥加密仅私钥能解；私钥加密仅公钥能解；
比特币交易签名：SigScript
– 源数据hash；
– 私钥加密后的密文；
– 公钥解密密文，与源数据hash比较；
（3）散列算法
Hash函数特点：
– 单向，不可逆；
– 输入改动一点，输出面目全非；
– 存在碰撞几率（不同公钥地址映射到同一比特币地址）；
（4）安全性
51%攻击
51%攻击是无解攻击，一半以上的矿工出现问题
目前算力分布：
从图中可以看到，如果最大的三家算力加在一起占了51%以上，如果三家联合起来破坏比特币，将是一个灾难。
（5）交易深度和安全性
交易深度：
Depth:0，状态为Pending，已处于矿工们的mempool中（即已经被验证过了，可以被接受），即将被打包入块；
何时被打包入块？取决于给交易给的fee，从几秒到１天以上时间不等；
交易费的多少和入块速度请参考：http://bitcoinfees.21.co/
Depth: 1-n ，状态为BUILDING；已经入块，且深度为1-n，n值越大越安全；
官方建议信任depth为６及以上的确认；到达６后要想再被推翻需要51％攻击；
主要是以笔记的形式记录的，列出的也只是一个框架，没有很详细，请见谅！