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精通比特币 – 第4章 密钥、地址、钱包

第4章 密钥、地址、钱包

4.1 简介

比特币的所有权是通过数字密钥、比特币地址和数字签名来确立的。数字密钥实际上并不是存储在网络中，而是由用户生成并存储在一个文件或简单的数据库 中，称为钱包。存储在用户钱包中的数字密钥完全独立于比特币协议，可由用户的钱包软件生成并管理，而无需区块链或网络连接。密钥实现了比特币的许多有趣特 性，包括去中心化信任和控制、所有权认证和基于密码学证明的安全模型。
每笔比特币交易都需要一个有效的签名才会被存储在区块链。只有有效的数字密钥才能产生有效的数字签名，因此拥有比特币的密钥副本就拥有了该帐户的比 特币控制权。密钥是成对出现的，由一个私钥和一个公钥所组成。公钥就像银行的帐号，而私钥就像控制账户的PIN码或支票的签名。比特币的用户很少会直接看 到数字密钥。一般情况下，它们被存储在钱包文件内，由比特币钱包软件进行管理。
在比特币交易的支付环节，收件人的公钥是通过其数字指纹表示的，称为比特币地址，就像支票上的支付对象的名字（即“收款方”）。一般情况下，比特币 地址由一个公钥生成并对应于这个公钥。然而，并非所有比特币地址都是公钥；他们也可以代表其他支付对象，譬如脚本，我们将在本章后面提及。这样一来，比特 币地址把收款方抽象起来了，使得交易的目的地更灵活，就像支票一样：这个支付工具可支付到个人账户、公司账户，进行账单支付或现金支付。比特币地址是用户 经常看到的密钥的唯一代表，他们只需要把比特币地址告诉其他人即可。
在本章中，我们将介绍钱包，也就是密钥所在之处。我们将了解密钥如何被产生、存储和管理。我们将回顾私钥和公钥、地址和脚本地址的各种编码格式。最后，我们将讲解密钥的特殊用途：生成签名、证明所有权以及创造比特币靓号地址和纸钱包。

4.1.1 公钥加密和加密货币

公钥加密发明于20世纪70年代。它是计算机和信息安全的数学基础。
自从公钥加密被发明之后，一些合适的数学函数被提出，譬如：素数幂和椭圆曲线乘法。这些数学函数都是不可逆的，就是说很容易向一个方向计算，但不可 以向相反方向倒推。基于这些数学函数的密码学，使得生成数字密钥和不可伪造的数字签名成为可能。比特币正是使用椭圆曲线乘法作为其公钥加密的基础算法。
在比特币系统中，我们用公钥加密创建一个密钥对，用于控制比特币的获取。密钥对包括一个私钥，和由其衍生出的唯一的公钥。公钥用于接收比特币，而私钥用于比特币支付时的交易签名。
公钥和私钥之间的数学关系，使得私钥可用于生成特定消息的签名。此签名可以在不泄露私钥的同时对公钥进行验证。
支付比特币时，比特币的当前所有者需要在交易中提交其公钥和签名（每次交易的签名都不同，但均从同一个私钥生成）。比特币网络中的所有人都可以通过所提交的公钥和签名进行验证，并确认该交易是否有效，即确认支付者在该时刻对所交易的比特币拥有所有权。


大多数比特币钱包工具为了方便会将私钥和公钥以密钥对的形式存储在一起。然而，公钥可以由私钥计算得到，所以只存储私钥也是可以的。

4.1.2 私钥和公钥

一个比特币钱包中包含一系列的密钥对，每个密钥对包括一个私钥和一个公钥。私钥（k）是一个数字，通常是随机选出的。有了私钥，我们就可以使用椭圆 曲线乘法这个单向加密函数产生一个公钥（K）。有了公钥（K），我们就可以使用一个单向加密哈希函数生成比特币地址（A）。在本节中，我们将从生成私钥开 始，讲述如何使用椭圆曲线运算将私钥生成公钥，并最终由公钥生成比特币地址。私钥、公钥和比特币地址之间的关系如下图所示。

4.1.3 私钥

私钥就是一个随机选出的数字而已。一个比特币地址中的所有资金的控制取决于相应私钥的所有权和控制权。在比特币交易中，私钥用于生成支付比特币所必 需的签名以证明资金的所有权。私钥必须始终保持机密，因为一旦被泄露给第三方，相当于该私钥保护之下的比特币也拱手相让了。私钥还必须进行备份，以防意外 丢失，因为私钥一旦丢失就难以复原，其所保护的比特币也将永远丢失。


比特币私钥只是一个数字。你可以用硬币、铅笔和纸来随机生成你的私钥：掷硬币256次，用纸和笔记录正反面并转换为0和1，随机得到的256位二进制数字可作为比特币钱包的私钥。该私钥可进一步生成公钥。

从一个随机数生成私钥

生成密钥的第一步也是最重要的一步，是要找到足够安全的熵源，即随机性来源。生成一个比特币私钥在本质上与“在1到2256之 间选一个数字”无异。只要选取的结果是不可预测或不可重复的，那么选取数字的具体方法并不重要。比特币软件使用操作系统底层的随机数生成器来产生256位 的熵（随机性）。通常情况下，操作系统随机数生成器由人工的随机源进行初始化，也可能需要通过几秒钟内不停晃动鼠标等方式进行初始化。对于真正的偏执狂， 可以使用掷骰子的方法，并用铅笔和纸记录。
更准确地说，私钥可以是1和n-1之间的任何数字，其中n是一个常数（n=1.158*1077，略小于2256），并由比特币所使用的椭圆曲线的阶所定义（见4.1.5 椭圆曲线密码学解释）。 要生成这样的一个私钥，我们随机选择一个256位的数字，并检查它是否小于n-1。从编程的角度来看，一般是通过在一个密码学安全的随机源中取出一长串随 机字节，对其使用SHA256哈希算法进行运算，这样就可以方便地产生一个256位的数字。如果运算结果小于n-1，我们就有了一个合适的私钥。否则，我 们就用另一个随机数再重复一次。


本书强烈建议读者不要使用自己写的代码或使用编程语言内建的简易随机数生成器来获得一个随机数。我们建议读者使用密码学安全的伪随机数生成器 （CSPRNG），并且需要有一个来自具有足够熵值的源的种子。使用随机数发生器的程序库时，需仔细研读其文档，以确保它是加密安全的。对CSPRNG的 正确实现是密钥安全性的关键所在。

以下是一个随机生成的私钥（k），以十六进制格式表示（256位的二进制数，以64位十六进制数显示，每个十六进制数占4位）：

1E99423A4ED27608A15A2616A2B0E9E52CED330AC530EDCC32C8FFC6A526AEDD


比特币私钥空间的大小是2256，这是一个非常大的数字。用十进制表示的话，大约是1077，而可见宇宙被估计只含有1080个原子。

要使用比特币核心客户端生成一个新的密钥（参见第3章），可使用getnewaddress命令。出于安全考虑，命令运行后只显示生成的公钥，而不显示私钥。如果要bitcoind显示私钥，可以使用dumpprivkey命令。dumpprivkey命令会把私钥以Base58校验和编码格式显示，这种私钥格式被称为钱包导入格式（WIF，Wallet Import Format），在“私钥的格式”一节有详细讲解。下面给出了使用这两个命令生成和显示私钥的例子：

$ bitcoind getnewaddress
1J7mdg5rbQyUHENYdx39WVWK7fsLpEoXZy
$ bitcoind dumpprivkey 1J7mdg5rbQyUHENYdx39WVWK7fsLpEoXZy
KxFC1jmwwCoACiCAWZ3eXa96mBM6tb3TYzGmf6YwgdGWZgawvrtJ

dumpprivkey命令只是读取钱包里由getnewaddress命令生成的私钥，然后显示出来。bitcoind的并不能从公钥得知私钥。除非密钥对都存储在钱包里，dumpprivkey命令才有效。


dumpprivkey命令无法从公钥得到对应的私钥，因为这是不可能的。这个命令只是提取钱包中已有的私钥，也就是提取由getnewaddress命令生成的私钥。

你也可以使用命令行sx工具 （参见“3.3.1 Libbitcoin和sx Tools”）用newkey命令来生成并显示私钥:

$ sx newkey
5J3mBbAH58CpQ3Y5RNJpUKPE62SQ5tfcvU2JpbnkeyhfsYB1Jcn

4.1.4 公钥

通过椭圆曲线乘法可以从私钥计算得到公钥，这是不可逆转的过程：K = k * G 。其中k是私钥，G是被称为生成点的常数点，而K是所得公钥。其反向运算，被称为“寻找离散对数”——已知公钥K来求出私钥k——是非常困难的，就像去试验所有可能的k值，即暴力搜索。在演示如何从私钥生成公钥之前，我们先稍微详细学习下椭圆曲线加密学。

4.1.5 椭圆曲线密码学解释

椭圆曲线加密法是一种基于离散对数问题的非对称（或公钥）加密法，可以用对椭圆曲线上的点进行加法或乘法运算来表达。

上图是一个椭圆曲线的示例，类似于比特币所用的曲线。
比特币使用了secp256k1标准所定义的一条特殊的椭圆曲线和一系列数学常数。该标准由美国国家标准与技术研究院（NIST）设立。secp256k1曲线由下述函数定义，该函数可产生一条椭圆曲线：
y2 = (x3 + 7)} over (Fp)
或
y2 mod p = (x3 + 7) mod p
上述mod p（素数p取模）表明该曲线是在素数阶p的有限域内，也写作Fp，其中p = 2256 – 232 – 29 – 28 – 27 – 26 – 24 – 1，这是一个非常大的素数。
因为这条曲线被定义在一个素数阶的有限域内，而不是定义在实数范围，它的函数图像看起来像分散在两个维度上的散点图，因此很难画图表示。不过，其中 的数学原理与实数范围的椭圆曲线相似。作为一个例子，下图显示了在一个小了很多的素数阶17的有限域内的椭圆曲线，其形式为网格上的一系列散点。而secp256k1的比特币椭圆曲线可以被想象成一个极大的网格上一系列更为复杂的散点。

图为：椭圆曲线密码学F(p)上的椭圆曲线，其中p = 17
下面举一个例子，这是secp256k1曲线上的点P，其坐标为(x，y)。可以使用Python对其检验：

P =（55066263022277343669578718895168534326250603453777594175500187360389116729240,32670510020758816978083085130507043184471273380659243275938904335757337482424）
Python 3.4.0 (default, Mar 30 2014, 19:23:13)
[GCC 4.2.1 Compatible Apple LLVM 5.1 (clang-503.0.38)] on darwin
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> p = 115792089237316195423570985008687907853269984665640564039457584007908834671663
>>> x = 55066263022277343669578718895168534326250603453777594175500187360389116729240
>>> y = 32670510020758816978083085130507043184471273380659243275938904335757337482424
>>> (x ** 3 + 7 - y**2) % p

在椭圆曲线的数学原理中，有一个点被称为“无穷远点”，这大致对应于0在加法中的作用。计算机中，它有时表示为X = Y = 0（虽然这不满足椭圆曲线方程，但可作为特殊情况进行检验）。 还有一个 + 运算符，被称为“加法”，就像小学数学中的实数相加。给定椭圆曲线上的两个点P1和P2，则椭圆曲线上必定有第三点 P3 = P1 + P2。
几何图形中，该第三点P3可以在P1和P2之间画一条线来确定。这条直线恰好与椭圆曲线上的一点相交。此点记为 P3‘=(x，y)。然后，在x轴做映射获得 P3=(x，-y)。
下面是几个可以解释“无穷远点”之存在需要的特殊情况。 若 P1和 P2是同一点，P1和P2间的连线则为点P1 的切线。曲线上有且只有一个新的点与该切线相交。该切线的斜率可用微分求得。即使限制曲线点为两个整数坐标也可求得斜率！
在某些情况下（即，如果P1和P2具有相同的x值，但不同的y值），则切线会完全垂直，在这种情况下，P3 = “无穷远点”。
若P1就是“无穷远点”，那么其和 P1 + P2= P2。类似地，当P2是无穷远点，则P1+ P2 = P1。这就是把无穷远点类似于0的作用。
事实证明，在这里 + 运算符遵守结合律，这意味着(A+B)C = A(B+C)。这就是说我们可以直接不加括号书写 A + B + C，而不至于混淆。
至此，我们已经定义了椭圆加法，为扩展加法下面我们对乘法进行标准定义。给定椭圆曲线上的点P，如果k是整数，则 kP = P + P + P + …+ P（k次）。注意，k被有时被混淆而称为“指数”。

4.1.6 生成公钥

以一个随机生成的私钥k为起点，我们将其与曲线上已定义的 生成点G相乘以获得曲线上的另一点，也就是相应的公钥K。生成点是secp256k1标准的一部分，比特币密钥的生成点都是相同的：

{K = k * G}

其中k是私钥，G是生成点，在该曲线上所得的点K是公钥。因为所有比特币用户的生成点是相同的，一个私钥k乘以G将得到相同的公钥K。k和K之间的关系是固定的，但只能单向运算，即从k得到K。这就是可以把比特币地址（K的衍生）与任何人共享而不会泄露私钥（k）的原因。


因为其中的数学运算是单向的，所以私钥可以转换为公钥，但公钥不能转换回私钥。

为实现椭圆曲线乘法，我们以之前产生的私钥k和与生成点G相乘得到公钥K：

K = 1E99423A4ED27608A15A2616A2B0E9E52CED330AC530EDCC32C8FFC6A526AEDD * G

公钥K 被定义为一个点 K = (x, y)：

K = (x, y)
其中，
x = F028892BAD7ED57D2FB57BF33081D5CFCF6F9ED3D3D7F159C2E2FFF579DC341A
y = 07CF33DA18BD734C600B96A72BBC4749D5141C90EC8AC328AE52DDFE2E505BDB

为了展示整数点的乘法，我们将使用较为简单的实数范围的椭圆曲线。请记住，其中的数学原理是相同的。我们的目标是找到生成点G的倍数kG。也就是将G相加k次。在椭圆曲线中，点的相加等同于从该点画切线找到与曲线相交的另一点，然后映射到x轴。

上图显示了在曲线上得到 G、2G、4G 的几何操作。


大多数比特币程序使用OpenSSL加密库进行椭圆曲线计算。例如，调用EC_POINT_mul() 函数，可计算得到公钥。

4.2 比特币地址

比特币地址是一个由数字和字母组成的字符串，可以与任何想给你比特币的人分享。由公钥（一个同样由数字和字母组成的字符串）生成的比特币地址以数字“1”开头。下面是一个比特币地址的例子：

1J7mdg5rbQyUHENYdx39WVWK7fsLpEoXZy

在交易中，比特币地址通常以收款方出现。如果把比特币交易比作一张支票，比特币地址就是收款人，也就是我们要写入收款人 一栏的内容。一张支票的收款人可能是某个银行账户，也可能是某个公司、机构，甚至是现金支票。支票不需要指定一个特定的账户，而是用一个普通的名字作为收 款人，这使它成为一种相当灵活的支付工具。与此类似，比特币地址的使用也使比特币交易变得很灵活。比特币地址可以代表一对公钥和私钥的所有者，也可以代表 其它东西，比如会在132页的“P2SH (Pay-to-Script-Hash)”一节讲到的付款脚本。现在，让我们来看一个简单的例子，由公钥生成比特币地址。
比特币地址可由公钥经过单向的加密哈希算法得到。哈希算法是一种单向函数，接收任意长度的输入产生指纹摘要。加密哈希函数在比特币中被广泛使用：比 特币地址、脚本地址以及在挖矿中的工作量证明算法。由公钥生成比特币地址时使用的算法是Secure Hash Algorithm (SHA)和the RACE Integrity Primitives Evaluation Message Digest (RIPEMD)，特别是SHA256和RIPEMD160。
以公钥 K 为输入，计算其SHA256哈希值，并以此结果计算RIPEMD160 哈希值，得到一个长度为160比特（20字节）的数字：

A = RIPEMD160(SHA256(K))

公式中，K是公钥，A是生成的比特币地址。


比特币地址与公钥不同。比特币地址是由公钥经过单向的哈希函数生成的。

通常用户见到的比特币地址是经过“Base58Check”编码的（参见72页“Base58和Base58Check编码”一节），这种编码使用 了58个字符（一种Base58数字系统）和校验码，提高了可读性、避免歧义并有效防止了在地址转录和输入中产生的错误。Base58Check编码也被 用于比特币的其它地方，例如比特币地址、私钥、加密的密钥和脚本哈希中，用来提高可读性和录入的正确性。下一节中我们会详细解释Base58Check的 编码机制，以及它产生的结果。下图描述了如何从公钥生成比特币地址。

4.2.1 Base58和Base58Check编码

为了更简洁方便地表示长串的数字，许多计算机系统会使用一种以数字和字母组成的大于十进制的表示法。例如，传统的十进制计数系统使用0-9十个数 字，而十六进制系统使用了额外的 A-F 六个字母。一个同样的数字，它的十六进制表示就会比十进制表示更短。更进一步，Base64使用了26个小写字母、26个大写字母、10个数字以及两个符 号（例如“+”和“/”），用于在电子邮件这样的基于文本的媒介中传输二进制数据。Base64通常用于编码邮件中的附件。Base58是一种基于文本的 二进制编码格式，用在比特币和其它的加密货币中。这种编码格式不仅实现了数据压缩，保持了易读性，还具有错误诊断功能。Base58是Base64编码格 式的子集，同样使用大小写字母和10个数字，但舍弃了一些容易错读和在特定字体中容易混淆的字符。具体地，Base58不含Base64中的0（数字 0）、O（大写字母o）、l（小写字母L）、I（大写字母i），以及“+”和“/”两个字符。简而言之，Base58就是由不包括（0，O，l，I）的大 小写字母和数字组成。
例4-1 比特币的Base58字母表

123456789ABCDEFGHJKLMNPQRSTUVWXYZabcdefghijkmnopqrstuvwxyz

Base58Check是一种常用在比特币中的Base58编码格式，增加了错误校验码来检查数据在转录中出现的错误。 校验码长4个字节，添加到需要编码的数据之后。校验码是从需要编码的数据的哈希值中得到的，所以可以用来检测并避免转录和输入中产生的错误。使用 Base58check编码格式时，编码软件会计算原始数据的校验码并和结果数据中自带的校验码进行对比。二者不匹配则表明有错误产生，那么这个 Base58Check格式的数据就是无效的。例如，一个错误比特币地址就不会被钱包认为是有效的地址，否则这种错误会造成资金的丢失。
为了使用Base58Check编码格式对数据（数字）进行编码，首先我们要对数据添加一个称作“版本字节”的前缀，这个前缀用来明确需要编码的数 据的类型。例如，比特币地址的前缀是0（十六进制是0x00），而对私钥编码时前缀是128（十六进制是0x80）。 表4-1会列出一些常见版本的前缀。
接下来，我们计算“双哈希”校验码，意味着要对之前的结果（前缀和数据）运行两次SHA256哈希算法：

checksum = SHA256(SHA256(prefix+data))

在产生的长32个字节的哈希值（两次哈希运算）中，我们只取前4个字节。这4个字节就作为校验码。校验码会添加到数据之后。
结果由三部分组成：前缀、数据和校验码。这个结果采用之前描述的Base58字母表编码。下图描述了Base58Check编码的过程。

Base58Check编码：一种Base58格式的、有版本的、经过校验的格式，可以明确的对比特币数据编码的编码格式

在比特币中，大多数需要向用户展示的数据都使用Base58Check编码，可以实现数据压缩，易读而且有错误检验。Base58Check编码中 的版本前缀是数据的格式易于辨别，编码之后的数据头包含了明确的属性。这些属性使用户可以轻松明确被编码的数据的类型以及如何使用它们。例如我们可以看到 他们的不同，Base58Check编码的比特币地址是以1开头的，而Base58Check编码的私钥WIF是以5开头的。表4-1展示了一些版本前缀 和他们对应的Base58格式。
表4-1 Base58Check版本前缀和编码后的结果

种类 版本前缀 (hex) Base58格式
Bitcoin Address 0x00 1
Pay-to-Script-Hash Address 0x05 3
Bitcoin Testnet Address 0x6F m or n
Private Key WIF 0x80 5, K or L
BIP38 Encrypted Private Key 0x0142 6P
BIP32 Extended Public Key 0x0488B21E xpub

我们回顾比特币地址产生的完整过程，从私钥、到公钥（椭圆曲线上某个点）、再到两次哈希的地址，最终产生Base58Check格式的比特币地址。例4-2的C++代码完整详细的展示了从私钥到Base58Check编码后的比特币地址的步骤。代码中使用“3.3 其他客户端、资料库、工具包 ”一节中介绍的libbitcoin library来实现某些辅助功能。
例4-2 从私钥产生一个Base58Check格式编码的比特币地址

#include
int main() {
    // Private secret key.
    bc::ec_secret secret = bc::decode_hash(
        "038109007313a5807b2ECCc082c8c3fbb988a973cacf1a7df9ce725c31b14776");
    // Get public key.
    bc::ec_point public_key = bc::secret_to_public_key(secret);
    std::cout << "Public key: " << bc::encode_hex(public_key) << std::endl;
    // Create Bitcoin address.
    // Normally you can use:
    //   bc::payment_address payaddr;
    //   bc::set_public_key(payaddr, public_key);
    //   const std::string address = payaddr.encoded();
    // Compute hash of public key for P2PKH address.
    const bc::short_hash hash = bc::bitcoin_short_hash(public_key);
    bc::data_chunk unencoded_address; // Reserve 25 bytes
    // [ version:1 ]
    // [ hash:20 ]
    //   [ checksum:4 ]
    unencoded_address.reserve(25);
    // Version byte, 0 is normal BTC address (P2PKH).     unencoded_address.push_back(0);
    // Hash data
    bc::extend_data(unencoded_address, hash);
    // Checksum is computed by hashing data, and adding 4 bytes from hash. bc::append_checksum(unencoded_address);
    // Finally we must encode the result in Bitcoin's base58 encoding assert(unencoded_address.size() == 25);
    const std::string address = bc::encode_base58(unencoded_address);
    std::cout << "Address: " << address << std::endl;
    return 0;
}

正如编译并运行addr代码中展示的，由于代码使用预定义的私钥，所以每次运行都会产生相同的比特币地址。如例4-3所示。
例4-3 编译并运行addr代码

# Compile the addr.cpp code
$ g++ -o addr addr.cpp $(pkg-config --cflags --libs libbitcoin)
# Run the addr executable
$ ./addr
Public key: 0202a406624211f2abbdc68da3df929f938c3399dd79fac1b51b0e4ad1d26a47aa Address: 1PRTTaJesdNovgne6Ehcdu1fpEdX7913CK

4.2.2 密钥的格式

公钥和私钥的都可以有多种编码格式。一个密钥被不同的格式编码后，虽然结果看起来可能不同，但是密钥所编码数字并没有改变。这些不同的编码格式主要是用来方便人们无误地使用和识别密钥。

私钥的格式

私钥可以以许多不同的格式表示，所有这些都对应于相同的256位的数字。表4-2展示了私钥的三种常见格式。
表4-2 私钥表示法（编码格式）

种类 版本 描述
Hex None 64 hexadecimal digits
WIF 5 Base58Check encoding: Base58 with version prefix of 128 and 32-bit checksum
WIF-compressed K or L As above, with added suffix 0x01 before encoding

表4-3展示了用这三种格式所生成的私钥。
表4-3 示例：同样的私钥，不同的格式

格式 私钥
Hex 1E99423A4ED27608A15A2616A2B0E9E52CED330AC530EDCC32C8FFC6A526AEDD
WIF 5J3mBbAH58CpQ3Y5RNJpUKPE62SQ5tfcvU2JpbnkeyhfsYB1Jcn
WIF-compressed KxFC1jmwwCoACiCAWZ3eXa96mBM6tb3TYzGmf6YwgdGWZgawvrtJ

这些表示法都是用来表示相同的数字、相同的私钥的不同方法。虽然编码后的字符串看起来不同，但不同的格式彼此之间可以很容易地相互转换。

将Base58Check编码解码为十六进制

sx工具包（参见“3.3.1 Libbitcoin和sx Tools”）可用来编写一些操作比特币密钥、地址及交易的shell脚本和命令行“管道”。你也可以使用sx工具从命令行对Base58Check格式进行解码。
我们使用的命令是base58check-decode：

$ sx base58check-decode 5J3mBbAH58CpQ3Y5RNJpUKPE62SQ5tfcvU2JpbnkeyhfsYB1Jcn
1e99423a4ed27608a15a2616a2b0e9e52ced330ac530edcc32c8ffc6a526aedd 128

所得结果是十六进制的密钥，紧接着是钱包导入格式（Wallet Import Format,WIF）的版本前缀128。

将十六进制转换为Base58Check编码

要转换成Base58Check编码（和之前的命令正好相反），我们需提供十六进制的私钥和钱包导入格式（Wallet Import Format，WIF）的版本号前缀128：

$sx base58check-encode 1e99423a4ed27608a15a2616a2b0e9e52ced330ac530edcc32c8ffc6a526aedd 128
5J3mBbAH58CpQ3Y5RNJpUKPE62SQ5tfcvU2JpbnkeyhfsYB1Jcn

将十六进制（压缩格式密钥）转换为Base58Check编码

要将压缩格式的私钥编码为Base58Check（参见“压缩格式私钥”一节），我们需在十六进制私钥的后面添加后缀01，然后使用跟上面一样的方法：

$ sx base58check-encode 1e99423a4ed27608a15a2616a2b0e9e52ced330ac530edcc32c8ffc6a526aedd01 128
KxFC1jmwwCoACiCAWZ3eXa96mBM6tb3TYzGmf6YwgdGWZgawvrtJ

生成的WIF压缩格式的私钥以字母“K”开头，用以表明被编码的私钥有一个后缀“01”，且该私钥只能被用于生成压缩格式的公钥（参见“压缩格式公钥”一节）。

公钥的格式

公钥也可以用多种不同格式来表示，最重要的是它们分为非压缩格式或压缩格式公钥这两种形式。
我们从前文可知，公钥是在椭圆曲线上的一个点，由一对坐标（x，y）组成。公钥通常表示为前缀04紧接着两个256比特的数字。其中一个256比特 数字是公钥的x坐标，另一个256比特数字是y坐标。前缀04是用来区分非压缩格式公钥，压缩格式公钥是以02或者03开头。
下面是由前文中的私钥所生成的公钥，其坐标x和y如下：

x = F028892BAD7ED57D2FB57BF33081D5CFCF6F9ED3D3D7F159C2E2FFF579DC341A
y = 07CF33DA18BD734C600B96A72BBC4749D5141C90EC8AC328AE52DDFE2E505BDB

下面是同样的公钥以520比特的数字（130个十六进制数字）来表达。这个520比特的数字以前缀04开头，紧接着是x及y坐标，组成格式为04 x y：

K = 04F028892BAD7ED57D2FB57BF33081D5CFCF6F9ED3D3D7F159C2E2FFF579DC341A07CF33DA18BD734C600B96A72BBC4749D5141C90EC8AC328AE52DDFE2E505BDB

压缩格式公钥

引入压缩格式公钥是为了减少比特币交易的字节数，从而可以节省那些运行区块链数据库的节点磁盘空间。大部分比特币交易包含了公钥，用于验证用户的凭 据和支付比特币。每个公钥有520比特（包括前缀，x坐标，y坐标）。如果每个区块有数百个交易，每天有成千上万的交易发生，区块链里就会被写入大量的数 据。
正如我们在“4.1.4 公钥”一节所见，一个公钥是一个椭圆曲线上的点(x, y)。而椭圆曲线实际是一个数学方程，曲线上的点实际是该方程的一个解。因此，如果我们知道了公钥的x坐标，就可以通过解方程y2 mod p = (x3 + 7) mod p得到y坐标。这种方案可以让我们只存储公钥的x坐标，略去y坐标，从而将公钥的大小和存储空间减少了256比特。每个交易所需要的字节数减少了近一半，随着时间推移，就大大节省了很多数据传输和存储。
未压缩格式公钥使用04作为前缀，而压缩格式公钥是以02或03作为前缀。需要这两种不同前缀的原因是：因为椭圆曲线加密的公式的左边是y2 ，也就是说y的解是来自于一个平方根，可能是正值也可能是负值。更形象地说，y坐标可能在x坐标轴的上面或者下面。从图4-2的椭圆曲线图中可以看出，曲 线是对称的，从x轴看就像对称的镜子两面。因此，如果我们略去y坐标，就必须储存y的符号（正值或者负值）。换句话说，对于给定的x值，我们需要知道y值 在x轴的上面还是下面，因为它们代表椭圆曲线上不同的点，即不同的公钥。当我们在素数p阶的有限域上使用二进制算术计算椭圆曲线的时候，y坐标可能是奇数 或者偶数，分别对应前面所讲的y值的正负符号。因此，为了区分y坐标的两种可能值，我们在生成压缩格式公钥时，如果y是偶数，则使用02作为前缀；如果y 是奇数，则使用03作为前缀。这样就可以根据公钥中给定的x值，正确推导出对应的y坐标，从而将公钥解压缩为在椭圆曲线上的完整的点坐标。下图阐释了公钥 压缩：

下面是前述章节所生成的公钥，使用了264比特（66个十六进制数字）的压缩格式公钥格式，其中前缀03表示y坐标是一个奇数：

K = 03F028892BAD7ED57D2FB57BF33081D5CFCF6F9ED3D3D7F159C2E2FFF579DC341A

这个压缩格式公钥对应着同样的一个私钥，这意味它是由同样的私钥所生成。但是压缩格式公钥和非压缩格式公钥差别很大。更 重要的是，如果我们使用双哈希函数(RIPEMD160(SHA256(K)))将压缩格式公钥转化成比特币地址，得到的地址将会不同于由非压缩格式公钥 产生的地址。这种结果会让人迷惑，因为一个私钥可以生成两种不同格式的公钥——压缩格式和非压缩格式，而这两种格式的公钥可以生成两个不同的比特币地址。 但是，这两个不同的比特币地址的私钥是一样的。
压缩格式公钥渐渐成为了各种不同的比特币客户端的默认格式，它可以大大减少交易所需的字节数，同时也让存储区块链所需的磁盘空间变小。然而，并非所 有的客户端都支持压缩格式公钥，于是那些较新的支持压缩格式公钥的客户端就不得不考虑如何处理那些来自较老的不支持压缩格式公钥的客户端的交易。这在钱包 应用导入另一个钱包应用的私钥的时候就会变得尤其重要，因为新钱包需要扫描区块链并找到所有与这些被导入私钥相关的交易。比特币钱包应该扫描哪个比特币地 址呢？新客户端不知道应该使用哪个公钥：因为不论是通过压缩的公钥产生的比特币地址，还是通过非压缩的公钥产生的地址，两个都是合法的比特币地址，都可以 被私钥正确签名，但是他们是完全不同的比特币地址。
为了解决这个问题，当私钥从钱包中被导出时，较新的比特币客户端将使用一种不同的钱包导入格式（Wallet Import Format）。这种新的钱包导入格式可以用来表明该私钥已经被用来生成压缩的公钥，同时生成的比特币地址也是基于该压缩的公钥。这个方案可以解决导入私 钥来自于老钱包还是新钱包的问题，同时也解决了通过公钥生成的比特币地址是来自于压缩格式公钥还是非压缩格式公钥的问题。最后新钱包在扫描区块链时，就可 以使用对应的比特币地址去查找该比特币地址在区块链里所发生的交易。我们将在下一节详细解释这种机制是如何工作的。

压缩格式私钥

实际上“压缩格式私钥”是一种名称上的误导，因为当一个私钥被使用WIF压缩格式导出时，不但没有压缩，而且比“非压缩格式”私钥长出一个字节。这 个多出来的一个字节是私钥被加了后缀01，用以表明该私钥是来自于一个较新的钱包，只能被用来生成压缩的公钥。私钥是非压缩的，也不能被压缩。“压缩的私 钥”实际上只是表示“用于生成压缩格式公钥的私钥”，而“非压缩格式私钥”用来表明“用于生成非压缩格式公钥的私钥”。为避免更多误解，应该只可以说导出 格式是“WIF压缩格式”或者“WIF”，而不能说这个私钥是“压缩”的。
要注意的是，这些格式并不是可互换使用的。在较新的实现了压缩格式公钥的钱包中，私钥只能且永远被导出为WIF压缩格式（以K或L为前缀）。对于较 老的没有实现压缩格式公钥的钱包，私钥将只能被导出为WIF格式（以5为前缀）导出。这样做的目的就是为了给导入这些私钥的钱包一个信号：到底是使用压缩 格式公钥和比特币地址去扫描区块链，还是使用非压缩格式公钥和比特币地址。
如果一个比特币钱包实现了压缩格式公钥，那么它将会在所有交易中使用该压格式缩公钥。钱包中的私钥将会被用来生成压缩格式公钥，压缩格式公钥然后被 用来生成交易中的比特币地址。当从一个实现了压缩格式公钥的比特币钱包导出私钥时，钱包导入格式（WIF）将会被修改为WIF压缩格式，该格式将会在私钥 的后面附加一个字节大小的后缀01。最终的Base58Check编码格式的私钥被称作WIF（“压缩”）私钥，以字母“K”或“L”开头。而以“5”开 头的是从较老的钱包中以WIF（非压缩）格式导出的私钥。
表4-4展示了同样的私钥使用不同的WIF和WIF压缩格式编码。
表4-4 示例：同样的私钥，不同的格式

格式 私钥
Hex 1E99423A4ED27608A15A2616A2B0E9E52CED330AC530EDCC32C8FFC6A526AEDD
WIF 5J3mBbAH58CpQ3Y5RNJpUKPE62SQ5tfcvU2JpbnkeyhfsYB1Jcn
Hex-compressed 1E99423A4ED27608A15A2616A2B0E9E52CED330AC530EDCC32C8FFC6A526AEDD01
WIF-compressed KxFC1jmwwCoACiCAWZ3eXa96mBM6tb3TYzGmf6YwgdGWZgawvrtJ


“压缩格式私钥”是一个不当用词！私钥不是压缩的。WIF压缩格式的私钥只是用来表明他们只能被生成压缩的公钥和对应的比特币地址。相反地，“WIF压 缩”编码的私钥还多出一个字节，因为这种私钥多了后缀“01”。该后缀是用来区分“非压缩格式”私钥和“压缩格式”私钥。

4.3 用Python实现密钥和比特币地址

最全面的比特币Python库是 Vitalik Buterin写的 pybitcointools。在例4-4中，我们使用pybitcointools库（导入为“bitcoin”）来生成和显示不同格式的密钥和比特币地址。
例4-4 使用pybitcointools库的密钥和比特币地址的生成和格式化过

import bitcoin
# Generate a random private key
valid_private_key = False while not valid_private_key:
    private_key = bitcoin.random_key()
    decoded_private_key = bitcoin.decode_privkey(private_key, 'hex')
    valid_private_key =  0 < decoded_private_key < bitcoin.N
print "Private Key (hex) is: ", private_key
print "Private Key (decimal) is: ", decoded_private_key
# Convert private key to WIF format
wif_encoded_private_key = bitcoin.encode_privkey(decoded_private_key, 'wif')
print "Private Key (WIF) is: ", wif_encoded_private_key
# Add suffix "01" to indicate a compressed private key
compressed_private_key = private_key + '01'
print "Private Key Compressed (hex) is: ", compressed_private_key
# Generate a WIF format from the compressed private key (WIF-compressed)
wif_compressed_private_key = bitcoin.encode_privkey(
    bitcoin.decode_privkey(compressed_private_key, 'hex'), 'wif')
print "Private Key (WIF-Compressed) is: ", wif_compressed_private_key
# Multiply the EC generator point G with the private key to get a public key point
public_key = bitcoin.base10_multiply(bitcoin.G, decoded_private_key) print "Public Key (x,y) coordinates is:", public_key
# Encode as hex, prefix 04
hex_encoded_public_key = bitcoin.encode_pubkey(public_key,'hex') print "Public Key (hex) is:", hex_encoded_public_key
# Compress public key, adjust prefix depending on whether y is even or odd
(public_key_x, public_key_y) = public_key if (public_key_y % 2) == 0:
    compressed_prefix = '02'
else:
    compressed_prefix = '03'
hex_compressed_public_key = compressed_prefix + bitcoin.encode(public_key_x, 16) print "Compressed Public Key (hex) is:", hex_compressed_public_key
# Generate bitcoin address from public key
print "Bitcoin Address (b58check) is:", bitcoin.pubkey_to_address(public_key)
# Generate compressed bitcoin address from compressed public key
print "Compressed Bitcoin Address (b58check) is:", \             bitcoin.pubkey_to_address(hex_compressed_public_key)

例4-5显示了上段代码运行结果。
例4-5 运行 key-to-address-ecc-example.py

$ python key-to-address-ecc-example.py
Private Key (hex) is:
 3aba4162c7251c891207b747840551a71939b0de081f85c4e44cf7c13e41daa6
Private Key (decimal) is:
 26563230048437957592232553826663696440606756685920117476832299673293013768870
Private Key (WIF) is:
 5JG9hT3beGTJuUAmCQEmNaxAuMacCTfXuw1R3FCXig23RQHMr4K
Private Key Compressed (hex) is:
 3aba4162c7251c891207b747840551a71939b0de081f85c4e44cf7c13e41daa601
Private Key (WIF-Compressed) is:
 KyBsPXxTuVD82av65KZkrGrWi5qLMah5SdNq6uftawDbgKa2wv6S
Public Key (x,y) coordinates is:
 (41637322786646325214887832269588396900663353932545912953362782457239403430124L,
 16388935128781238405526710466724741593761085120864331449066658622400339362166L)
Public Key (hex) is:
 045c0de3b9c8ab18dd04e3511243ec2952002dbfadc864b9628910169d9b9b00ec↵
243bcefdd4347074d44bd7356d6a53c495737dd96295e2a9374bf5f02ebfc176
Compressed Public Key (hex) is:
 025c0de3b9c8ab18dd04e3511243ec2952002dbfadc864b9628910169d9b9b00ec
Bitcoin Address (b58check) is:
 1thMirt546nngXqyPEz532S8fLwbozud8
Compressed Bitcoin Address (b58check) is:
 14cxpo3MBCYYWCgF74SWTdcmxipnGUsPw3

例4-6是另外一个示例，使用的是Python ECDSA库来做椭圆曲线计算而非使用bitcoin的库。
例4-6 使用在比特币密钥中的椭圆曲线算法的脚本

import ecdsa
import random
from ecdsa.util import string_to_number, number_to_string
# secp256k1, http://www.oid-info.com/get/1.3.132.0.10
_p = 0xFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFEFFFFFC2FL
_r = 0xFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFEBAAEDCE6AF48A03BBFD25E8CD0364141L
_b = 0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000007L
_a = 0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000L
_Gx = 0x79BE667EF9DCBBAC55A06295CE870B07029BFCDB2DCE28D959F2815B16F81798L
_Gy = 0x483ada7726a3c4655da4fbfc0e1108a8fd17b448a68554199c47d08ffb10d4b8L
curve_secp256k1 = ecdsa.ellipticcurve.CurveFp(_p, _a, _b)
generator_secp256k1 = ecdsa.ellipticcurve.Point(curve_secp256k1, _Gx, _Gy, _r)
oid_secp256k1 = (1, 3, 132, 0, 10)
SECP256k1 = ecdsa.curves.Curve("SECP256k1", curve_secp256k1, generator_secp256k1,
oid_secp256k1)
ec_order = _r
curve = curve_secp256k1
generator = generator_secp256k1
def random_secret():
    random_char = lambda: chr(random.randint(0, 255))
    convert_to_int = lambda array:     int("".join(array).encode("hex"), 16)
    byte_array = [random_char() for i in range(32)]
    return convert_to_int(byte_array)
def get_point_pubkey(point):
    if point.y() & 1:
        key = '03' + '%064x' % point.x()
    else:
        key = '02' + '%064x' % point.x()
    return key.decode('hex')
def get_point_pubkey_uncompressed(point):
    key='04'+\
        '%064x' % point.x() + \
        '%064x' % point.y()
    return key.decode('hex')
# Generate a new private key.
secret = random_secret()
print "Secret: ", secret
# Get the public key point.
point = secret * generator
print "EC point:", point
print "BTC public key:", get_point_pubkey(point).encode("hex")
# Given the point (x, y) we can create the object using:
point1 = ecdsa.ellipticcurve.Point(curve, point.x(), point.y(), ec_order)
assert point1 == point

例4-7显示了运行脚本的结果。
例4-7 安装Python ECDSA库，运行ec_math.py脚本

running the ec_math.py script
$ # Install Python PIP package manager
$ sudo apt-get install python-pip
$ # Install the Python ECDSA library
$ sudo pip install ecdsa
$ # Run the script
$ python ec-math.py
Secret:
38090835015954358862481132628887443905906204995912378278060168703580660294000
EC point:
(70048853531867179489857750497606966272382583471322935454624595540007269312627,
105262206478686743191060800263479589329920209527285803935736021686045542353380)
BTC public key: 029ade3effb0a67d5c8609850d797366af428f4a0d5194cb221d807770a1522873

4.4 比特币钱包

钱包是私钥的容器，通常通过有序文件或者简单的数据库实现。另外一种制作私钥的途径是 确定性密钥生成。在这里你可以用原先的私钥，通过单向哈希函数来生成每一个新的私钥，并将新生成的密钥按顺序连接。只要你可以重新创建这个序列，你只需要 第一个私钥（称作种子、主私钥）来生成它们。在本节中，我们将会检查不同的私钥生成方法及其钱包结构。


比特币钱包只包含私钥而不是比特币。每一个用户有一个包含多个私钥的钱包。钱包中包含成对的私钥和公钥。用户用这些私钥来签名交易，从而证明它们拥有交易的输出（也就是其中的比特币）。比特币是以交易输出的形式来储存在区块链中（通常记为vout或txout）。

4.4.1 非确定性（随机）钱包

在最早的一批比特币客户端中，钱包只是随机生成的私钥集合。这种类型的钱包被称作零型非确定钱包。举个例子，比特币核心客户端预先生成100个随机 私钥，从最开始就生成足够多的私钥并且每把钥匙只使用一次。这种类型的钱包有一个昵称“Just a Bunch Of Keys（一堆私钥）”简称JBOK。这种钱包现在正在被确定性钱包替换，因为它们难以管理、备份以及导入。随机钥匙的缺点就是如果你生成很多，你必须保 存它们所有的副本。这就意味着这个钱包必须被经常性地备份。每一把钥匙都必须备份，否则一旦钱包不可访问时，钱包所控制的资金就付之东流。这种情况直接与 避免地址重复使用的原则相冲突——每个比特币地址只能用一次交易。地址通过关联多重交易和对方的地址重复使用会减少隐私。0型非确定性钱包并不是钱包的好 选择，尤其是当你不想重复使用地址而创造过多的私钥并且要保存它们。虽然比特币核心客户包含0型钱包，但比特币的核心开发者并不想鼓励大家使用。下图表示 包含有松散结构的随机钥匙的集合的非确定性钱包。

4.4.2 确定性（种子）钱包

确定性，或者“种子”钱包包含通过使用单项离散方程而可从公共的种子生成的私钥。种子是随机生成的数字。这个数字也含有比如索引号码或者可生成私钥的“链码”（参见“4.4.4 分层确定性钱包（BIP0032/BIP0044）”一节）。在确定性钱包中，种子足够收回所有的已经产生的私钥，所以只用在初始创建时的一个简单备份就足以搞定。并且种子也足够让钱包输入或者输出。这就很容易允许使用者的私钥在钱包之间轻松转移输入。

4.4.3 助记码词汇

助记码词汇是英文单词序列代表（编码）用作种子对应所确定性钱包的随机数。单词的序列足以重新创建种子，并且从种子那里重新创造钱包以及所有私钥。 在首次创建钱包时，带有助记码的，运行确定性钱包的钱包的应用程序将会向使用者展示一个12至24个词的顺序。单词的顺序就是钱包的备份。它也可以被用来 恢复以及重新创造应用程序相同或者兼容的钱包的钥匙。助记码代码可以让使用者复制钱包更容易一些，因为它们相比较随机数字顺序来说，可以很容易地被读出来 并且正确抄写。
助记码被定义在比特币的改进建议39中（参见”附录２ 比特币改进协议[bip0039]”），目前还处于草案状态。需注意的是，BIP0039是一个建议草案而不是标准方案。具体地来说，电子钱包和BIP0039使用不同的标准且对应不同组的词汇。Trezor钱包以及一些其他钱包使用BIP0039，但是BIP0039和电子钱包的运行不兼容。
BIP0039定义助记码和种子的创建过程如下：
1.创造一个128到256位的随机顺序（熵）。
2.提出SHA256哈希前几位，就可以创造一个随机序列的校验和。
3.把校验和加在随机顺序的后面。
4.把顺序分解成11位的不同集合，并用这些集合去和一个预先已经定义的2048个单词字典做对应。
5.生成一个12至24个词的助记码。
表4-5表示了熵数据的大小和助记码单词的长度之间的关系。
表4-5 助记码：熵及字段长度

熵（bits） 校验符（bits） 熵＋校验符 字段长
128 4 132 12
160 5 165 15
192 6 198 18
224 7 231 21
256 8 264 24

助记码表示128至256位数。这可以通过使用私钥抻拉函数PBKDF2来导出更长的（512位）的种子。所得的种子可以用来创造一个确定性钱包以及其所派生的所有钥匙。
表4-6和表4-7展示了一些助记码的例子和它所生成的种子。
表4-6 128位熵的助记码以及所产生的种子

负熵输入 (128 bits) 0c1e24e5917779d297e14d45f14e1a1a
助记码 (12 个单词) army van defense carry jealous true garbage claim echo media make crunch
种子 (512 bits) 　　　　　　　　　 3338a6d2ee71c7f28eb5b882159634cd46a898463e9d2d0980f8e80dfbba5b0fa0291e5fb88 8a599b44b93187be6ee3ab5fd3ead7dd646341b2cdb8d08d13bf

表4-7 256位熵的助记码以及所产生的种子

负熵输入 (256 bits) 2041546864449caff939d32d574753fe684d3c947c3346713dd8423e74abcf8c
助记码 (24个单词) cake apple borrow silk endorse fitness top denial coil riot stay wolf luggage oxygen faint major edit measure invite love trap field dilemma oblige
种子 (512 bits) 　　　　　　　　　 3972e432e99040f75ebe13a660110c3e29d131a2c808c7ee5f1631d0a977fcf473bee22 fce540af281bf7cdeade0dd2c1c795bd02f1e4049e205a0158906c343

4.4.4 分层确定性钱包（BIP0032/BIP0044）

确定性钱包被开发成更容易从单个“种子”中生成许多关键的钥匙。最高级的来自确定性钱包的形是通过BIP0032标准生成的 the hierarchical deterministic wallet or HD wallet defined。分层确定性钱包包含从数结构所生成的钥匙。这种母钥匙可以生成子钥匙的序列。这些子钥匙又可以衍生出孙钥匙，以此无穷类推。这个树结构表 如下图所示。



如果你想安装运行一个比特币钱包，你需要建造一个符合BIP0032和BIP0044标准的HD钱包。

HD钱包提供了随机（不确定性）钥匙有两个主要的优势。第一，树状结构可以被用来表达额外的组织含义。比如当一个特定分支的子密钥被用来接收交易收 入并且有另一个分支的子密钥用来负责支付花费。不同分支的密钥都可以被用在企业环境中，这就可以支配不同的分支部门，子公司，具体功能以及会计类别。
HD钱包的第二个好处就是它可以允许让使用者去建立一个公共密钥的序列而不需要访问相对应的私钥。这可允许HD钱包在不安全的服务器中使用或者在每笔交易中发行不同的公共钥匙。公共钥匙不需要被预先加载或者提前衍生，但是在服务器中不具有可用来支付的私钥。

从种子中创造HD钱包

HD钱包从单个root seed中创建，为128到256位的随机数。HD钱包的所有的确定性都衍生自这个根种子。任何兼容HD钱包的根种子也可重新创造整个HD钱包。所以简单 的转移HD钱包的根中斯就让HD钱包中所包含的成千上百万的密钥被复制，储存导出以及导入。根种子一般总是被表示为a mnemonic word sequence，正如”4.4.3 助记码词汇“一节所表述的，助记码词汇可以让人们更容易地抄写和储存。
创建主密钥以及HD钱包地主链代码的过程如下图所示。

根种子输入到HMAC-SHA512算法中就可以得到一个可用来创造master private key(m) 和 a master chain code的哈希。主私钥（m）之后可以通过使用我们在本章先前看到的那个普通椭圆曲线m * G过程生来成相对应的主公钥（M）。链代码可以给从母密钥中创造子密钥的那个方程中引入的熵。

私有子密钥的衍生

分层确定性钱包使用CKD（child key derivation)方程去从母密钥衍生出子密钥。
子密钥衍生方程是基于单项哈希方程。这个方程结合了：
• 一个母私钥或者公共钥匙（ECDSA未压缩键）
• 一个叫做链码（256 bits）的种子
• 一个索引号（32 bits）
链码是用来给这个过程引入看似的随机数据的，使得索引不能充分衍生其他的子密钥。因此，有了子密钥并不能让它发现自己的相似子密钥，除非你已经有了链码。最初的链码种子（在密码树的根部）是用随机数据构成的，随后链码从各自的母链码中衍生出来。
这三个项目相结合并散列可以生成子密钥，如下。
母公共钥匙——链码——以及索引号合并在一起并且用HMAC-SHA512方程散列之后可以产生512位的散列。所得的散列可被拆分为两部分。散列 右半部分的256位产出可以给子链当链码。左半部分256位散列以及索引码被加载在母私钥上来衍生子私钥。在图4-11中，我们看到这种这个说明——索引 集被设为0去生产母密钥的第0个子密钥（第一个通过索引）。

图4-11 延长母私钥去创造子私钥

改变索引可以让我们延长母密钥以及创造序列中的其他子密钥。比如子0，子1，子2等等。每一个母密钥可以右20亿个子密钥。
向密码树下一层重复这个过程，每个子密钥可以依次成为母密钥继续创造它自己的子密钥，直到无限代。

使用衍生的子密钥

子私钥不能从非确定性（随机）密钥中被区分出来。因为衍生方程是单向方程，所以子密钥不能被用来发现他们的母密钥。子密钥也不能用来发现他们的相同 层级的姊妹密钥。如果你有第n个子密钥，你不能发现它前面的（第n－1）或者后面的子密钥（n＋1）或者在同一顺序中的其他子密钥。只有母密钥以及链码才 能得到所有的子密钥。没有子链码的话，子密钥也不能用来衍生出任何孙密钥。你需要同时有子密钥以及对应的链码才能创建一个新的分支来衍生出孙密钥。
那子私钥自己可被用做什么呢？它可以用来做公共钥匙和比特币地址。之后它就可以被用那个地址来签署交易和支付任何东西。


子密钥、对应的公共钥匙以及比特币地址都不能从随机创造的密钥和地址中被区分出来。事实是它们所在的序列，在创造他们的HD钱包方程之外是不可见的。一旦被创造出来，它们就和“正常”钥匙一样运行了。

扩展密钥

正如我们之前看到的，密钥衍生方程可以被用来创造钥匙树上任何层级的子密钥。这只需要三个输入量：一个密钥，一个链码以及想要的子密钥的索引。密钥 以及链码这两个重要的部分被结合之后，就叫做extended key。术语“extended key”也被认为是“可扩展的密钥”是因为这种密钥可以用来衍生子密钥。
扩展密钥可以简单地被储存并且表示为简单的将256位密钥与256位链码所并联的512位序列。有两种扩展密钥。扩展的私钥是私钥以及链码的结合。它可被用来衍生子私钥（子私钥可以衍生子公共密钥）公共钥匙以及链码组成扩展公共钥匙。这个钥匙可以用来扩展子公共钥匙，见“4.1.6 生成公钥”。
想象一个扩展密钥作为HD钱包中钥匙树结构的一个分支的根。你可以衍生出这个分支的剩下所有部分。扩展私人钥匙可以创建一个完整的分支而扩展公共钥匙只能够创造一个公共钥匙的分支。


一个扩展钥匙包括一个私钥（或者公共钥匙）以及一个链码。一个扩展密钥可以创造出子密钥并且能创造出在钥匙树结构中的整个分支。分享扩展钥匙就可以访问整个分支。

扩展密钥通过Base58Check来编码，从而能轻易地在不同的BIP0032-兼容钱包之间导入导出。扩展密钥编码用的Base58Check 使用特殊的版本号，这导致在Base58编码字符中，出现前缀“xprv”和“xpub”。这种前缀可以让编码更易被识别。因为扩展密钥是512或者 513位，所以它比我们之前所看到的Base58Check-encoded串更长一些。
这是一个在Base58Check中编码的扩展私钥的例子：

xprv9tyUQV64JT5qs3RSTJkXCWKMyUgoQp7F3hA1xzG6ZGu6u6Q9VMNjGr67Lctvy5P8oyaYAL9CAWrUE9i6GoNMKUga5biW6Hx4tws2six3b9c

这是在Base58Check中编码的对应的扩展公共钥匙：

xpub67xpozcx8pe95XVuZLHXZeG6XWXHpGq6Qv5cmNfi7cS5mtjJ2tgypeQbBs2UAR6KECeeMVKZBPLrtJunSDMstweyLXhRgPxdp14sk9tJPW9

公共子钥匙推导

正如之前提到的，分层确定性钱包的一个很有用的特点就是可以不通过私钥而直接从公共母钥匙派生出公共子钥匙的能力。这就给了我们两种去衍生子公共钥匙的方法：或者通过子私钥，再或者就是直接通过母公共钥匙。
因此，扩展的公共钥匙可以再HD钱包结构的分支中，被用来衍生所有的公钥（且只有公共钥匙）。
这种快捷方式可以用来创造非常保密的public-key-only配置。在配置中，服务器或者应用程序不管有没有私钥，都可以有扩展公共钥匙的副 本。这种配置可以创造出无限数量的公共钥匙以及比特币地址。但是不可以花送到这个地址里的任何比特币。与此同时，在另一种更保险的服务器上，扩展私钥可以 衍生出所有的对应的可签署交易以及花钱的私钥。
这种方案的一个常见的方案是安装一个扩展的公共钥匙在服务电商公共程序的网络服务器上。网络服务器可以使用这个公共钥匙衍生方程去给每一笔交易（比 如客户的购物车）创造一个新的比特币地址。但为了避免被偷，网络服务商不会有任何私钥。没有HD钱包的话，唯一的方法就是在不同的安全服务器上创造成千上 万个比特币地址，之后就提前上传到电商服务器上。这种方法比较繁琐而且要求持续的维护来确保电商服务器不“用光”公共钥匙。
这种解决方案的另一种常见的应用是冷藏或者硬件钱包。在这种情况下，扩展的私钥可以被储存在纸质钱包中或者硬件设备中（比如 Trezor 硬件钱包）与此同时扩展公共钥匙可以在线保存。使用者可以根据意愿创造“接收”地址而私钥可以安全地在线下被保存。为了支付资金，使用者可以使用扩展的私 钥离线签署比特币客户或者通过硬件钱包设备（比如Trezor）签署交易。图4-12阐述了扩展母公共钥匙来衍生子公共钥匙的传递机制。

图4-12 扩展母公共钥匙来创造一个子公共钥匙

硬化子密钥的衍生

从扩展公共钥匙衍生一个分支公共钥匙的能力是很重要的，但牵扯一些风险。访问扩展公共钥匙并不能得到访问子私人密钥的途径。但是，因为扩展公共钥匙 包含有链码，如果子私钥被知道或者被泄漏的话，链码就可以被用来衍生所有的其他子私钥。一个简单地泄露的私钥以及一个母链码，可以暴露所有的子密钥。更糟 糕的是，子私钥与母链码可以用来推断母私钥。
为了应对这种风险，HD钱包使用一种叫做hardened derivation的替代衍生方程。这就“打破”了母公共钥匙以及子链码之间的关系。这个硬化衍生方程使用了母私钥去推到子链码，而不是母公共钥匙。这 就在母/子顺序中创造了一道“防火墙”——有链码但并不能够用来推算子链码或者姊妹私钥。强化的衍生方程看起来几乎与一般的衍生的子私钥相同，不同的是是 母私钥被用来输入散列方程中而不是母公共钥匙，如图4-13所示。

图4-13 子密钥的强化衍生；忽略了母公共密钥

当强化私钥衍生方程被使用时，得到的子私钥以及链码与使用一般衍生方程所得到的结果完全不同的。得到的密钥“分支”可以被用来生产不易被攻击的扩展 公共钥匙，因为它所含的链码不能被用来开发或者暴露任何私钥。强化的衍生也因此被用来在上一层级，使用扩展公共钥匙的的密钥树中创造“间隙”。
简单地来说，如果你想要利用扩展公共钥匙的便捷来衍生公共钥匙的分支而不将你自己暴露在泄露扩展链码的风险下，你应该从强化母私钥，而不是一般的母私钥，来衍生公共钥匙。最好的方式是，为了避免了推到出主钥匙，主钥匙所衍生的第一层级的子钥匙最好使用强化衍生。

正常衍生和强化衍生的索引号码

用在衍生方程中的索引号码是32位的整数。为了区分密钥是从正常衍生方程中衍生出来还是从强化衍生方程中产出，这个索引号被分为两个范围。索引号在0和231–1(0x0 to 0x7FFFFFFF)之间的是只被用在常规衍生。索引号在231和232–1(0x80000000 to 0xFFFFFFFF)之间的只被用在强化衍生方程。因此，索引号小于231就意味着子密钥是常规的，而大于或者等于231的子密钥就是强化型的。
为了让索引号码更容易被阅读和展示，强化子密码的索引号码是从0开始展示的，但是右上角有一个小撇号。第一个常规子密钥因此被表述为0，但是第一个 强化子密钥（索引号为0x80000000）就被表示为0’。第二个强化密钥依序有了索引号0x80000001，且被显示为1’，以此类推。当你看到 HD钱包索引号i’，这就意味着 231+i。

HD钱包密钥识别符（路径）

HD钱包中的密钥是用“路径”命名的，且每个级别之间用斜杠（/）字符来表示（见表4-8）。由主私钥衍生出的私钥起始以“m”打头。因此，第一个母密钥生成的子私钥是m/0。第一个公共钥匙是M/0。第一个子密钥的子密钥就是m/0/1，以此类推。
密钥的“祖先”是从右向左读，直到你达到了衍生出的它的主密钥。举个例子，标识符m/x/y/z描述的是子密钥m/x/y的第z个子密钥。而子密钥m/x/y又是m/x的第y个子密钥。m/x又是m的第x个子密钥。
表4-8 HD钱包路径的例子

HD path 密钥描述
m/0 从主私钥（m）衍生出的第一个（0）子密钥。
m/0/0 第一个私人子密钥（m/0）的子密钥。
m/0’/0 第一个子强化密钥first hardened child（m/0’）的第一个常规子密钥。
m/1/0 第2个子密钥（m/1）的第一个常规子密钥
M/23/17/0/0 主密钥衍生出的第24个子密钥所衍生出的第17个子密钥的第一个子密钥所衍生出的第一个子密钥。

HD钱包树状结构的导航

HD钱包树状结构提供了极大的灵活性。每一个母扩展密钥有40已个子密钥：20亿个常规子密钥和20亿个强化子密钥。而每个子密钥又会有40亿个子 密钥并且以此类推。只要你愿意，这个树结构可以无限类推到无穷代。但是，又由于有了这个灵活性，对无限的树状结构进行导航就变得异常困难。尤其是对于在不 同的HD钱包之间进行转移交易，因为内部组织到内部分支以及亚分支的可能性是无穷的。
两个比特币改进建议（BIPs）提供了这个复杂问的解决办法——通过创建几个HD钱包树的提议标准。BIP0043提出使用第一个强化子索引作为特 殊的标识符表示树状结构的“purpose”。基于BIP0043，HD钱包应该使用且只用第一层级的树的分支，而且有索引号码去识别结构并且有命名空间 来定义剩余的树的目的地。举个例子，HD钱包只使用分支m/i’/是为了表明那个被索引号“i”定义的特殊为目地。
在BIP0043标准下，为了延长的那个特殊规范，BIP0044提议了多账户结构作为“purpose”。所有遵循BIP0044的HD钱包依据只使用树的第一个分支的要求而被定义：m/44’/。
BIP0044指定了包含5个预定义树状层级的结构：

m / purpose' / coin_type' / account' / change / address_index

第一层的目的地总是被设定为44’。第二层的“coin_type”特指密码货币硬币的种类并且允许多元货币HD钱包中 的货币在第二个层级下有自己的亚树状结构。目前有三种货币被定义：Bitcoin is m/44’/0’、Bitcoin Testnet is m/44’/1’，以及Litecoin is m/44’/2’。
树的第三层级是“account”，这可以允许使用者为了会计或者组织目的，而去再细分他们的钱包到独立的逻辑性亚账户。举个例子，一个HD钱包可能包含两个比特币“账户”：m/44’/0’/0′ 和 m/44’/0’/1’。每个账户都是它自己亚树的根。
第四层级就是“change”。每一个HD钱包有两个亚树，一个是用来接收地址一个是用来创造变更地址。注意无论先前的层级是否使用是否使用强化衍 生，这一层级使用的都是常规衍生。这是为了允许这一层级的树可以在可供不安全环境下，输出扩展的公共钥匙。被HD钱包衍生的可用的地址是第四层级的子级， 就是第五层级的树的“address_index”。比如，第三个层级的主账户收到比特币支付的地址就是 M/44’/0’/0’/0/2。表4-9展示了更多的例子。
表4-9 BIP0044 HD 钱包结构的例子

HD 路径 主要描述
M/44’/0’/0’/0/2 第三个收到公共钥匙的主比特币账户
M/44’/0’/3’/1/14 第十五改变地址公钥的第四个比特币账户
m/44’/2’/0’/0/1 为了签署交易的在莱特币主账户的第二个私钥

使用比特币浏览器实验比特币钱包

依据第3章介绍的使用比特币浏览管理器命令工具，你可以试着生产和延伸BIP0032确定性密钥以及将它们用不同的格式进行展示：

$ sx hd-seed > m # create a new master private key from a seed and store in file "m"
$ cat m # show the master extended private key
96 | Chapter 4: Keys, Addresses, Wallets
xprv9s21ZrQH143K38iQ9Y5p6qoB8C75TE71NfpyQPdfGvzghDt39DHPFpovvtWZaR- gY5uPwV7RpEgHs7cvdgfiSjLjjbuGKGcjRyU7RGGSS8Xa
$ cat m | sx hd-pub 0 # generate the M/0 extended public key xpub67xpozcx8pe95XVuZLHXZeG6XWXHpGq6Qv5cmNfi7cS5mtjJ2tgypeQbBs2UAR6KE- CeeMVKZBPLrtJunSDMstweyLXhRgPxdp14sk9tJPW9
$ cat m | sx hd-priv 0 # generate the m/0 extended private key xprv9tyUQV64JT5qs3RSTJkXCWKMyUgoQp7F3hA1xzG6ZGu6u6Q9VMNjGr67Lctvy5P8oyaYAL9CA- WrUE9i6GoNMKUga5biW6Hx4tws2six3b9c
$ cat m | sx hd-priv 0 | sx hd-to-wif # show the private key of m/0 as a WIF L1pbvV86crAGoDzqmgY85xURkz3c435Z9nirMt52UbnGjYMzKBUN
$ cat m | sx hd-pub 0 | sx hd-to-address # show the bitcoin address of M/0 1CHCnCjgMNb6digimckNQ6TBVcTWBAmPHK
$ cat m | sx hd-priv 0 | sx hd-priv 12 --hard | sx hd-priv 4 # generate m/ 0/12'/4 xprv9yL8ndfdPVeDWJenF18oiHguRUj8jHmVrqqD97YQHeTcR3LCeh53q5PXPkLsy2kRaqgwoS6YZ- BLatRZRyUeAkRPe1kLR1P6Mn7jUrXFquUt

==目录==

简介
前言
第1章 介绍
第2章 比特币的原理
第3章 比特币客户端
第4章 密钥、地址、钱包
第4章 高级密钥和地址
第5章 交易
第6章 比特币网络
第7章 区块链
第8章 挖矿与共识
第8章 区块链分叉、矿池、共识攻击
第9章 竞争币、竞争块链和应用程序
第10章 比特币安全
附录1 交易脚本的操作符、常量和符号
附录2 比特币改进协议
附录3 pycoin库、ku程序和tx交易程序
附录4 sx工具下一些的命令

本文原链接：http://zhibimo.com/read/wang-miao/mastering-bitcoin/Chapter04.html
发布于

精通比特币 第3章 比特币客户端

第3章 比特币客户端

3.1 比特币核心：参考实现

你可以从bitcoin.org下载标准客户端，即比特币核心，也叫“中本聪客户端”（satoshi client）。它实现了比特币系统的所有方面，包括钱包、对整个交易账簿（区块链）完整拷贝的交易确认引擎，和点对点比特币网络中的一个完整网络节点。
在Bitcoin网站的选择钱包页面， 下载参考客户端比特币核心。根据操作系统不同，你将下载不同的可执行安装工具。对于Windows，它是一个ZIP归档文件或.exe格式的可执行文件。 对于Mac OS，它是一个.dmg格式的磁盘映像。Linux版本包括用于Ubuntu系统的PPA包，或是 tar.gz格式的压缩包。图3-1所示的Bitcoin.org页面上列出了一些推荐的比特币客户端。


图3-1 选择比特币客户端

3.1.1 第一次运行比特币核心

如果你下载了一个安装包，比如.exe、.dmg、或PPA，你可以和安装其它任何应用程序一样，在你的操作系统上安装它。对于Windows，运 行.exe文件，按照提示一步步操作。对于Mac OS，启动.dmg文件，然后将Bitcoin-QT 图标拖拽到你的应用程序目录就可以了。对于Ubuntu，在文件资源管理器中双击PPA文件，会打开程序包管理器来安装它。一旦完成了安装，在你的应用程 序列表中会有一个新的应用叫Bitcoin-QT。双击这个图标就可以启动比特币客户端了。
第一次运行比特币核心时，它会开始下载整个区块链，这个过程可能需要数天（见下图）。让它在后台运行，直到显示“已同步”，并且余额旁边不再显示“数据同步中”。


比特币核心拥有交易账簿（区块链）的一份完整拷贝，里面记录了自2009年比特币网络被发明以来发生在比特币网络上的每一笔交易。这个数据集有几个 GB（在2013年底大约是16GB），并且需要几天的时间完成增量形式的下载（从区块0顺次下载到最新区块）。在整个区块链数据集下载完成前，客户端将 不能处理任何交易或是更新账户余额。在下载数据集的过程中，客户端账户余额旁会显示“数据同步中”，底部会显示“正在同步”。请确保你有足够的磁盘空间、 带宽和时间来完成初始同步。

3.1.2 从源码编译比特币核心比特币核心

对于开发者，可以选择下载包含完整源代码的ZIP包，也可以从Github上克隆权威的源码仓库。在面GitHub上的比特币页面，在侧边栏选择下载ZIP。或者使用git命令行（git command line）在自己系统上创建源码的本地拷贝。在下面的例子中，我们将通过unix风格的命令行，在Linux或是Mac OS 上克隆源代码：

$ git clone https://github.com/bitcoin/bitcoin.git
Cloning into 'bitcoin'...
remote: Counting objects: 31864, done.
remote: Compressing objects: 100% (12007/12007), done.
remote: Total 31864 (delta 24480), reused 26530 (delta 19621)
Receiving objects: 100% (31864/31864), 18.47 MiB | 119 KiB/s, done.
Resolving deltas: 100% (24480/24480), done.
$


终端上的提示和输出结果可能会因版本有所不同。即使你的屏幕上输出的内容跟这里的例子有点不一样，请遵照代码中的文档，这些都是正常的。

在git clone操作完成后，在你本地的bitcoin目录就会有一份完整的源码拷贝。通过在命令提示行输入cd bitcoin切换到这个目录下：
$ cd bitcoin
默认情况下，本地拷贝将与最新的代码同步，这可能是bitcoin的一个不稳定或是 beta 版本。在编译这些代码之前，签出发布标签（realease tag）以选择某一特定版本（a specific version）。 这将通过一个关键的标签标记，让本地拷贝与代码仓库的特定快照同步。开发者用标签来标记代码的特定发行版本号（version numBTCer）。首先，要找到可用的标签，可以通过git tag命令：

$ git tag
v0.1.5
v0.1.6test1
v0.2.0
v0.2.10
v0.2.11
v0.2.12
[... many more tags ...]
v0.8.4rc2
v0.8.5
v0.8.6
v0.8.6rc1
v0.9.0rc1

列出的标签是bitcoin的所有发行版本。按照约定，带有rc后缀的是预发行版本，可以用来测试。没有后缀的稳定版本 可以直接在产品环境上运行。从上面的列表中，选择最新的发行版本，目前是v0.9.0rc1。为了让本地代码跟这个版本一致，我们需要用git checkout 命令：

$ git checkout v0.9.0rc1
Note: checking out 'v0.9.0rc1'.
HEAD is now at 15ec451... Merge pull request #3605
$

源代码包含文档，可以在多个文件夹中找到。在命令提示行输入more README.md可以在bitcoin目录下的README.md中查看主文档，用空格键可以翻页。在这一章，我们将构建命令行的比特币客户端，在 linux上称作bitcoind。在您的平台上，通过输入more doc/build-unix.md，可以阅读编译bitcoind命令行客户端的说明。Mac OSX和Windows平台的说明可以在doc目录下找到，分别是build-osx.md或是build-msw.md。
仔细阅读build文档第一部分中build的必备条件。这些是在你编译之前你的系统上必须具备的库文件。如果缺少这些必备条件，构建过程将会出现 错误并导致失败。如果因为缺少一个必备条件而发生这种情况，你可以先安装它，然后在你停下的地方重新构建。假设这些必备条件已经具备，你就可以开始构建过 程，通过authgen.sh脚本，生成一组构建脚本。


从v0.9版本开始，比特币核心的构建过程改用autogen/configure/make 体系。旧版本是用一个简单的Makefile，并且和下面的例子稍微有一点不同。请遵照你想要编译版本的说明文档。v0.9版本引入的 autogen/configure/make 构建体系可能用于未来所有版本的代码，是下面的例子中演示的系统

$ ./autogen.sh
configure.ac:12: installing `src/build-aux/config.guess'
configure.ac:12: installing `src/build-aux/config.sub'
configure.ac:37: installing `src/build-aux/install-sh'
configure.ac:37: installing `src/build-aux/missing'
src/Makefile.am: installing `src/build-aux/depcomp'
$

autogen.sh脚本创建了一系列的自动配置脚本，会询问你的系统以发现正确的设置，确保你已安装必要的库来编译源 码。这里面最重要的是configure脚本，它会提供许多不同的选项来定制构建过程。输入./configure –help 可以查看各种不同的选项：

$ ./configure --help
`configure' configures Bitcoin Core 0.9.0 to adapt to many kinds of systems.
Usage: ./configure [OPTION]... [VAR=VALUE]...
To assign environment variables (e.g., CC, CFLAGS...), specify them as VAR=VALUE.
See below for descriptions of some of the useful variables.
Defaults for the options are specified in brackets.
Configuration:
  -h, --help              display this help and exit
      --help=short        display options specific to this package
      --help=recursive    display the short help of all the included packages
  -V, --version           display version information and exit
[... many more options and variables are displayed below ...]
Optional Features:
  --disable-option-checking  ignore unrecognized --enable/--with options
  --disable-FEATURE       do not include FEATURE (same as    --enable-FEATURE=no)
  --enable-FEATURE[=ARG]  include FEATURE [ARG=yes]
[... more options ...]
Use these variables to override the choices made by `configure' or to help it to find libraries and programs with nonstandard names/locations.
Report bugs to <info@bitcoin.org>.
$

通过使用–enable-FEATURE和–disable-FEATURE选项，configure脚本允许你启 用或是禁用某些功能，FEATURE需要被替换成功能名称，在上面的帮助输出中可以找到。在这一章，我们将用默认的功能来构建bitcoind客户端。这 里不会使用配置选项，但是你应该检查一遍，明白哪些可选的功能可以作为客户端的一部分。下一次，运行configure脚本就可以自动发现所有必要的库， 然后为我们的系统创建一个定制的构建脚本。

$ ./configure
checking build system type... x86_64-unknown-linux-gnu
checking host system type... x86_64-unknown-linux-gnu
checking for a BSD-compatible install... /usr/bin/install -c
checking whether build environment is sane... yes
checking for a thread-safe mkdir -p... /bin/mkdir -p
checking for gawk... no
checking for mawk... mawk
checking whether make sets $(MAKE)... yes
[... many more system features are tested ...]
configure: creating ./config.status
config.status: creating Makefile
config.status: creating src/Makefile
config.status: creating src/test/Makefile
config.status: creating src/qt/Makefile
config.status: creating src/qt/test/Makefile
config.status: creating share/setup.nsi
config.status: creating share/qt/Info.plist
config.status: creating qa/pull-tester/run-bitcoind-for-test.sh
config.status: creating qa/pull-tester/build-tests.sh
config.status: creating src/bitcoin-config.h
config.status: executing depfiles commands
$

如果一切顺利，configure命令将会以创建可定制的构建脚本结束。这些构建脚本允许我们编译bitcoind。如 果有缺失的库或是错误，configur命令将会以错误信息终止。如果出现了错误，可能是因为缺少库或是有不兼容的库。重新检查构建文档，确认你已经安装 缺失的必备条件。然后运行configure，看看错误是否消失了。下一步，你将编译源代码，这个过程可能需要1个小时完成。在编译的过程中，你应该过几 秒或是几分钟看一下输出结果。如果出现了问题，你会看到错误。如果中断了，编译的过程可以在任何时候恢复。输入make命令就可以开始编译了：

$ make
Making all in src
make[1]: Entering directory `/home/ubuntu/bitcoin/src'
make  all-recursive
make[2]: Entering directory `/home/ubuntu/bitcoin/src'
Making all in .
make[3]: Entering directory `/home/ubuntu/bitcoin/src'
    CXX    addrman.o
    CXX    alert.o
    CXX    rpcserver.o
    CXX    bloom.o
    CXX    chainparams.o
    [... many more compilation messages follow ...]
    CXX    test_bitcoin-wallet_tests.o
    CXX    test_bitcoin-rpc_wallet_tests.o
    CXXLD  test_bitcoin
make[4]: Leaving directory `/home/ubuntu/bitcoin/src/test'
make[3]: Leaving directory `/home/ubuntu/bitcoin/src/test'
make[2]: Leaving directory `/home/ubuntu/bitcoin/src'
make[1]: Leaving directory `/home/ubuntu/bitcoin/src'
make[1]: Entering directory `/home/ubuntu/bitcoin'
make[1]: Nothing to be done for `all-am'.
make[1]: Leaving directory `/home/ubuntu/bitcoin'
$

如果一切顺利，bitcoind现在已经编译完成。最后一步就是通过make命令，安装 bitcoind 可执行文件到你的系统路径下：

$ sudo make install
Making install in src
Making install in .
    /bin/mkdir -p '/usr/local/bin'
    /usr/bin/install -c bitcoind bitcoin-cli '/usr/local/bin'
Making install in test
make  install-am
 /bin/mkdir -p '/usr/local/bin'
  /usr/bin/install -c test_bitcoin '/usr/local/bin'
$

你可以通过询问系统下面2个可执行文件的路径，来确认bitcoin是否安装成功。

$ which bitcoind
/usr/local/bin/bitcoind
$ which bitcoin-cli
/usr/local/bin/bitcoin-cli

bitcoind 默认的安装位置是/usr/local/bin。当你第一次运行bitcoind时，它会提醒你用一个安全密码给JSON-RPC接口创建一个配置文件。通过在终端输入bitcoind就可以运行bitcoind了：

$ bitcoind
Error: To use the "-server" option, you must set a rpcpassword in the configuration file:
/home/ubuntu/.bitcoin/bitcoin.conf
It is recommended you use the following random password:
rpcuser=bitcoinrpc
rpcpassword=2XA4DuKNCbtZXsBQRRNDEwEY2nM6M4H9Tx5dFjoAVVbK
(you do not need to remember this password)
The username and password MUST NOT be the same.
If the file does not exist, create it with owner-readable-only file permissions.
It is also recommended to set alertnotify so you are notified of problems;
for example: alertnotify=echo %s | mail -s "Bitcoin Alert" admin@foo.com

在你喜欢的编辑器中编辑配置文件并设置参数，将其中的密码替换成bitcoind推荐的强密码。不要使用出现在这里的密码。在.bitcoin目录下创建一个名为.bitcoin/bitcoin.conf 的文件，然后输入用户名和密码：

rpcuser=bitcoinrpc
rpcpassword=2XA4DuKNCbtZXsBQRRNDEwEY2nM6M4H9Tx5dFjoAVVbK

当你正在编辑配置文件的时候，你可能想要设置一些其他选项，例如txindex（见“交易数据库索引及txindex选项”）。通过输入bitcoind --help，可以查看所有可用的选项列表。
现在可以运行比特币核心客户端。当你第一次运行的时候，它会下载所有的区块，重新构建比特币区块链。这是一个好几个GB的文件，可能需要大约2天的时间全部下载完。你可以通过SourceForge上的BitTorrent客户端下载区块链的部分拷贝来缩短区块链的初始化时间。
选项 -daemon 可以以后台模式运行 bitcoind。

$ bitcoind -daemon
Bitcoin version v0.9.0rc1-beta (2014-01-31 09:30:15 +0100)
Using OpenSSL version OpenSSL 1.0.1c 10 May 2012
Default data directory /home/bitcoin/.bitcoin
Using data directory /bitcoin/
Using at most 4 connections (1024 file descriptors available)
init message: Verifying wallet...
dbenv.open LogDir=/bitcoin/database ErrorFile=/bitcoin/db.log
Bound to [::]:8333
Bound to 0.0.0.0:8333
init message: Loading block index...
Opening LevelDB in /bitcoin/blocks/index
Opened LevelDB successfully
Opening LevelDB in /bitcoin/chainstate
Opened LevelDB successfully
[... more startup messages ...]

3.2 通过命令行使用比特币核心的JSON-RPC API接口

比特币核心客户端实现了JSON-RPC接口，这个接口也可以通过命令行帮助程序bitcoin-cli访问。命令行可以使用API进行编程，让我们有能力进行交互实验。开始前，调用help命令查看可用的比特币RPC命令列表：

$ bitcoin-cli help
addmultisigaddress nrequired ["key",...] ( "account" )
addnode "node" "add|remove|onetry"
backupwallet "destination"
createmultisig nrequired ["key",...]
createrawtransaction [{"txid":"id","vout":n},...] {"address":amount,...}
decoderawtransaction "hexstring"
decodescript "hex"
dumpprivkey "bitcoinaddress"
dumpwallet "filename"
getaccount "bitcoinaddress"
getaccountaddress "account"
getaddednodeinfo dns ( "node" )
getaddressesbyaccount "account"
getbalance ( "account" minconf )
getbestblockhash
getblock "hash" ( verbose )
getblockchaininfo
getblockcount
getblockhash index
getblocktemplate ( "jsonrequestobject" )
getconnectioncount
getdifficulty
getgenerate
gethashespersec
getinfo
getmininginfo
getnettotals
getnetworkhashps ( blocks height )
getnetworkinfo
getnewaddress ( "account" )
getpeerinfo
getrawchangeaddress
getrawmempool ( verbose )
getrawtransaction "txid" ( verbose )
getreceivedbyaccount "account" ( minconf )
getreceivedbyaddress "bitcoinaddress" ( minconf )
gettransaction "txid"
gettxout "txid" n ( includemempool )
gettxoutsetinfo
getunconfirmedbalance
getwalletinfo
getwork ( "data" )
help ( "command" )
importprivkey "bitcoinprivkey" ( "label" rescan )
importwallet "filename"
keypoolrefill ( newsize )
listaccounts ( minconf )
listaddressgroupings
listlockunspent
listreceivedbyaccount ( minconf includeempty )
listreceivedbyaddress ( minconf includeempty )
listsinceblock ( "blockhash" target-confirmations )
listtransactions ( "account" count from )
listunspent ( minconf maxconf ["address",...] )
lockunspent unlock [{"txid":"txid","vout":n},...]
move "fromaccount" "toaccount" amount ( minconf "comment" )
ping
sendfrom "fromaccount" "tobitcoinaddress" amount ( minconf "comment" "commentto"
)
sendmany "fromaccount" {"address":amount,...} ( minconf "comment" )
sendrawtransaction "hexstring" ( allowhighfees )
sendtoaddress "bitcoinaddress" amount ( "comment" "comment-to" )
setaccount "bitcoinaddress" "account"
setgenerate generate ( genproclimit )
settxfee amount
signmessage "bitcoinaddress" "message"
signrawtransaction "hexstring" ( [{"txid":"id","vout":n,"scriptPub-
Key":"hex","redeemScript":"hex"},...] ["privatekey1",...] sighashtype )
stop
submitblock "hexdata" ( "jsonparametersobject" )
validateaddress "bitcoinaddress"
verifychain ( checklevel numBTClocks )
verifymessage "bitcoinaddress" "signature" "message"
walletlock
walletpassphrase "passphrase" timeout
walletpassphrasechange "oldpassphrase" "newpassphrase"

3.2.1 获得比特币核心客户端状态的信息

命令：getinfo
比特币getinfoRPC命令显示关于比特币网络节点、钱包、区块链数据库状态的基础信息。使用bitcoin-cli运行它：

$ bitcoin-cli getinfo
{
"version" : 90000,
"protocolversion" : 70002,
"walletversion" : 60000,
"balance" : 0.00000000,
"blocks" : 286216,
"timeoffset" : -72,
"connections" : 4,
"proxy" : "",
"difficulty" : 2621404453.06461525,
"testnet" : false,
"keypoololdest" : 1374553827,
"keypoolsize" : 101,
"paytxfee" : 0.00000000,
"errors" : ""
}

数据以JSON格式显示，JSON是一种可以很容易被编程语言“消耗”，但同时对人类可读性也很高的格式。在这些数据 中，我们看到比特币软件客户端的版本编号（90000），协议编号（70002），钱包编号（60000）。我们看到钱包中的当前余额是0。我们看到当前 的区块高度，这可以告诉我们有多少区块对此客户端已知（286216）。我们同样看到关于比特币网络和关于此客户端的各种数据。我们将在其他章节中更具体 地探索这些设置。


bitcoind客户端需要花费可能超过一天的时间从其他比特币客户端下载区块以“赶上”当前区块链高度。你可以使用getinfo命令查看已知区块的数字以检查同步进度。

3.2.2 钱包设置及加密

命令：encryptwallet、walletpassphrase
在你向前生成秘钥和其他命令之前，你应当先用密码加密钱包。对于本例，将使用encryptwallet命令，密码为“foo”。很明显，在你自己操作的时候记得使用强且复杂的密码替换“foo”。

$ bitcoin-cli encryptwallet foo
wallet encrypted; Bitcoin server stopping, restart to run with encrypted wallet.
The keypool has been flushed, you need to make a new backup.
$

你可以再次使用getinfo命令以验证钱包是否已经加密。这次你将发现有个叫做unlocked_until的新条目。这是一个计数器，告诉你保持钱包处于解锁状态的解密密码将在内存中存储多久。最初计数器设置为0，意味着钱包是被锁定的：

$ bitcoin-cli getinfo
{
     "version" : 90000,
#[... other information...]
     "unlocked_until" : 0,
     "errors" : ""
}
$

想解锁钱包，要使用walletpassphrase命令。walletpassphrase命令需要两个参数——密码，和多久钱包会再次被自动锁定的秒数数字（计时器）：

$ bitcoin-cli walletpassphrase foo 360
$

你可以确认钱包是解锁状态然后通过再次运行getinfo查看超过时限：

$ bitcoin-cli getinfo
{
     "version" : 90000,
#[... other information ...]
     "unlocked_until" : 1392580909,
     "errors" : ""
}

3.2.3 钱包备份、纯文本导出及恢复

命令：backupwallet、importwallet、dumpwallet
下一步，我们将练习创建钱包的备份文件，然后从备份文件重新加载钱包。使用backupwallet命令备份，提供文件名作为命令参数。这里我们将钱包备份为文件wallet.backup：

$ bitcoin-cli backupwallet wallet.backup
$

现在，为了重新加载备份文件，我们使用importwallet命令。如果你的钱包处于锁定状态，你将需要先将钱包解锁（参考下一节的walletpassphrase）以导入备份文件：

$ bitcoin-cli importwallet wallet.backup
$

dumpwallet 命令用来将钱包转储为人类可读的文本文件：

$ bitcoin-cli dumpwallet wallet.txt
$ more wallet.txt
# Wallet dump created by Bitcoin v0.9.0rc1-beta (2014-01-31 09:30:15 +0100)
# * Created on 2014-02- 8dT20:34:55Z
# * Best block at time of backup was 286234
(0000000000000000f74f0bc9d3c186267bc45c7b91c49a0386538ac24c0d3a44),
# mined on 2014-02- 8dT20:24:01Z
KzTg2wn6Z8s7ai5NA9MVX4vstHRsqP26QKJCzLg4JvFrp6mMaGB9 2013-07- 4dT04:30:27Z
change=1 # addr=16pJ6XkwSQv5ma5FSXMRPaXEYrENCEg47F
Kz3dVz7R6mUpXzdZy4gJEVZxXJwA15f198eVui4CUivXotzLBDKY 2013-07- 4dT04:30:27Z
change=1 # addr=17oJds8kaN8LP8kuAkWTco6ZM7BGXFC3gk
[... many more keys ...]
$

3.2.4 钱包地址及接收交易

命令：getnewaddress、getreceivedbyaddress、listtransactions、getaddressesbyaccount、getbalance
比特币参考客户端维护了一个地址池，地址池的大小可以用getinfo命令keypoolsize参数获取。这些地址是自动生成的，可以被用作公开接收地址或零钱地址。使用getnewaddress命令可以获得其中的一个地址：

$ bitcoin-cli getnewaddress
1hvzSofGwT8cjb8JU7nBsCSfEVQX5u9CL

现在我们可以使用这个地址从一个外部钱包（假设你在其他交易所、在线钱包或其他bitcoind钱包有一些比特币）向我们的bitcoind钱包发送一小笔比特币。在本例中，我们将向下面的地址中发送50mBTC（0.050比特币）。
我们可以询问bitcoind客户端此地址已经接收到的比特币数额，以及指定该数额要被加到余额中所需要的确认数。在本例中，我们指定只需要0个确认。在从另一个钱包发送比特币数秒之后，我们将在这个钱包看到反应。我们用getreceivedbyaddress命令、这个地址及设置确认数为0：

$ bitcoin-cli getreceivedbyaddress 1hvzSofGwT8cjb8JU7nBsCSfEVQX5u9CL 0
0.05000000

如果我们忽略这个命令后面的0，我们将只能在至少minconf个确认之后才能看到数额，minconf是想要某笔交易出现在余额中所设置的最少确认数。minconf设置在bitcoind配置文件指定。由于这笔发送比特币的交易仅在数秒之前完成，它还没有被确认，因而我们将看到余额是0：

$ bitcoin-cli getreceivedbyaddress 1hvzSofGwT8cjb8JU7nBsCSfEVQX5u9CL
0.00000000

整个钱包接收到的交易可以通过使用listtransactions命令展示出来：

$ bitcoin-cli listtransactions
[
  {
      "account" : "",
      "address":"1hvzSofGwT8cjb8JU7nBsCSfEVQX5u9CL",
      "category" : "receive",
      "amount" : 0.05000000,
      "confirmations" : 0,
      "txid" : "9ca8f969bd3ef5ec2a8685660fdbf7a8bd365524c2e1fc66c309ac
bae2c14ae3",
      "time" : 1392660908,
      "timereceived" : 1392660908
  }
]

我们可以使用getaddressesbyaccount命令列出整个钱包的所有地址：

$ bitcoin-cli getaddressesbyaccount ""
[
     "1LQoTPYy1TyERbNV4zZbhEmgyfAipC6eqL",
     "17vrg8uwMQUibkvS2ECRX4zpcVJ78iFaZS",
     "1FvRHWhHBBZA8cGRRsGiAeqEzUmjJkJQWR",
     "1NVJK3JsL41BF1KyxrUyJW5XHjunjfp2jz",
     "14MZqqzCxjc99M5ipsQSRfieT7qPZcM7Df",
     "1BhrGvtKFjTAhGdPGbrEwP3xvFjkJBuFCa",
     "15nem8CX91XtQE8B1Hdv97jE8X44H3DQMT",
     "1Q3q6taTsUiv3mMemEuQQJ9sGLEGaSjo81",
     "1HoSiTg8sb16oE6SrmazQEwcGEv8obv9ns",
     "13fE8BGhBvnoy68yZKuWJ2hheYKovSDjqM",
     "1hvzSofGwT8cjb8JU7nBsCSfEVQX5u9CL",
     "1KHUmVfCJteJ21LmRXHSpPoe23rXKifAb2",
     "1LqJZz1D9yHxG4cLkdujnqG5jNNGmPeAMD"
]

最后，getbalance命令将显示所有经过至少minconf个确认的交易加和后的余额：

$ bitcoin-cli getbalance
0.05000000


如果交易还未被确认，getbalance返回的余额将为0。配置项“minconf”决定了交易在余额中体现的最少确认数。

3.2.5 探索及解码交易

命令：gettransaction、getrawtransaction、decoderawtransaction
我们将使用gettransaction命令探索前面列出的入账交易。我们使用gettransaction命令通过交易哈希值获取一笔交易，交易哈希值出现在前面的txid条目：

$ bitcoin-cli gettransaction
9ca8f969bd3ef5ec2a8685660fdbf7a8bd365524c2e1fc66c309acbae2c14ae3
{
     "amount" : 0.05000000,
     "confirmations" : 0,
     "txid":"9ca8f969bd3ef5ec2a8685660fdbf7a8bd365524c2e1fc66c309acbae2c14ae3",
     "time" : 1392660908,
     "timereceived" : 1392660908,
     "details" : [
    {
     "account" : "",
     "address":"1hvzSofGwT8cjb8JU7nBsCSfEVQX5u9CL",
     "category" : "receive",
     "amount" : 0.05000000
    }
  ]
}


交易ID在交易确认之前并不权威。区块链中找不到交易哈希值并不意味着此笔交易没有进行。这被称作“交易延展性”，因为交易哈希值在区块确认之前是可以更改的。在确认之后txid是不变且权威的。

用gettransaction命令显示的交易格式为简化格式。若要得到整个交易代码并且将之解码，我们将使用两个命令：getrawtransaction和decoderawtransaction。第一，getrawtransaction把交易哈希值（txid）当做一个参数，并且把整个交易以一个“原始”的十六进制字符串的形式返回，而这也正是交易在比特币网络上存在的形式：

$ bitcoin-cli getrawtransaction 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

要解码这个十六进制字符串，我们使用decoderawtransaction命令。复制粘贴这个十六进制字符串作为decoderawtransaction的第一个参数以将整个内容解读为JSON数据格式（由于格式原因，在下面例子中十六进制字符串被缩短）：

$ bitcoin-cli decoderawtransaction 0100000001d717...388ac00000000
{
    "txid":"9ca8f969bd3ef5ec2a8685660fdbf7a8bd365524c2e1fc66c309acbae2c14ae3",
    "version" : 1,
    "locktime" : 0,
    "vin" : [
        {
                "txid":"d3c7e022ea80c4808e64dd0a1dba009f3eaee2318a4ece562f8ef815952717d7",
            "vout" : 0,
            "scriptSig" : {
                "asm" : "3045022100a4ebbeec83225dedead659bbde7da3d026c8b8e12e61a2df0dd0758e227383b302203301768ef878007e9ef7c304f70ffaf1f2c975b192d34c5b9b2ac1bd193dfba20104793ac8a58ea751f9710e39aad2e296cc14daa44fa59248be58ede65e4c4b↵
884ac5b5b6dede05ba84727e34c8fd3ee1d6929d7a44b6e111d41cc79e05dbfe5cea",
                "hex": "483045022100a4ebbeec83225dedead659bbde7da3d026c8b8e12e61a2df0dd0758e227383b302203301768ef878007e9ef7c304f70ffaf1f2c975b192d34c5b9b2ac1bd193dfba2014104793ac8a58ea751f9710e39aad2e296cc14daa44fa59248be58ede65e4c4b884ac5b5b6dede05ba84727e34c8fd3ee1d6929d7a44b6e111d41cc79e05dbfe5cea"
            },
            "sequence" : 4294967295
        }
    ],
    "vout" : [
        {
            "value" : 0.05000000,
            "n" : 0,
            "scriptPubKey" : {
                "asm" : "OP_DUP OP_HASH160 07bdb518fa2e6089fd810235cf1100c9c13d1fd2 OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG",
                "hex" :"76a91407bdb518fa2e6089fd810235cf1100c9c13d1fd288ac",
                "reqSigs" : 1,
                "type" : "pubkeyhash",
                "addresses" : [
                    "1hvzSofGwT8cjb8JU7nBsCSfEVQX5u9CL"
                ]
            }
        },
        {
            "value" : 1.03362847,
            "n" : 1,
            "scriptPubKey" : {
                "asm" : "OP_DUP OP_HASH160 107b7086b31518935c8d28703d66d09b36231343 OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG",
                "hex" : "76a914107b7086b31518935c8d28703d66d09b3623134388ac",
                "reqSigs" : 1,
                "type" : "pubkeyhash",
                "addresses" : [
                    "12W9goQ3P7Waw5JH8fRVs1e2rVAKoGnvoy"
                ]
            }
        }
    ]
}

交易解码展示这笔交易的所有成分，包括交易的输入及输出。在这个例子中，我们可以看到这笔给我们新地址存入50mBTC 的交易使用了一个输入并且产生两个输出。这笔交易的输入是前一笔确认交易的输出（展示位以d3c7开头的vin txid）。两个输出则是50mBTC存入额度及返回给发送者的找零。
我们可以使用相同命令（例如gettransaction）通过检查由本次交易的txid索引的前一笔交易进一步探索区块链。通过从一笔交易跳到另外一笔交易，我们可以追溯一连串的交易，因为币值一定是从一个拥有者的地址传送到另一个拥有者的地址。
一旦我们接收到的交易以记录在区块中的方式被确认，gettransaction命令将返回附加信息，显示包含交易的区块的哈希值（标识符）。

$ bitcoin-cli gettransaction 9ca8f969bd3ef5ec2a8685660fdbf7a8bd365524c2e1fc66c309acbae2c14ae3
{
    "amount" : 0.05000000,
    "confirmations" : 1,
    "blockhash" : "000000000000000051d2e759c63a26e247f185ecb7926ed7a6624bc31c2a717b",
    "blockindex" : 18,
    "blocktime" : 1392660808,
    "txid" : "9ca8f969bd3ef5ec2a8685660fdbf7a8bd365524c2e1fc66c309acbae2c14ae3",
    "time" : 1392660908,
    "timereceived" : 1392660908,
    "details" : [
        {
            "account" : "",
            "address" : "1hvzSofGwT8cjb8JU7nBsCSfEVQX5u9CL",
            "category" : "receive",
            "amount" : 0.05000000
        }
    ]
}

这里，我们在区块哈希值（这笔交易所在区块的哈希值）条目看到新信息，以及值为18的区块索引（表明我们的交易为此区块的第18笔交易）。

交易数据库索引及txindex选项

比特币核心默认建立包含仅与用户钱包相关交易的数据库。若你想使用类似gettransaction的命令访问所有交易，你需要配置比特币核心去建立一个完整的交易索引，这个可以通过txindex选项实现。在比特币核心配置文件中将txindex赋值为1（通常在安装目录的.bitcoin/bitcoin.conf中可以找到）。一旦你改变了此参数，你需要重启bitcoind，并等待其重建索引。

3.2.6 探索区块

命令：getblock、getblockhash
既然我们知道我们的交易在哪个区块中，我们可以使用getblock命令，并把区块哈希值作为参数来查询对应的区块：

$ bitcoin-cli getblock 000000000000000051d2e759c63a26e247f185ecb7926ed7a6624b↵ c31c2a717b true
{
    "hash" : "000000000000000051d2e759c63a26e247f185ecb7926ed7a6624bc31c2a717
b",
    "confirmations" : 2,
    "size" : 248758,
    "height" : 286384,
    "version" : 2,
    "merkleroot" : "9891747e37903016c3b77c7a0ef10acf467c530de52d84735bd55538719f9916",
    "tx" : [
        "46e130ab3c67d31d2b2c7f8fbc1ca71604a72e6bc504c8a35f777286c6d89bf0",
        "2d5625725b66d6c1da88b80b41e8c07dc5179ae2553361c96b14bcf1ce2c3868",
        "923392fc41904894f32d7c127059bed27dbb3cfd550d87b9a2dc03824f249c80",
        "f983739510a0f75837a82bfd9c96cd72090b15fa3928efb9cce95f6884203214",
        "190e1b010d5a53161aa0733b953eb29ef1074070658aaa656f933ded1a177952",
        "ee791ec8161440262f6e9144d5702f0057cef7e5767bc043879b7c2ff3ff5277",
        "4c45449ff56582664abfadeb1907756d9bc90601d32387d9cfd4f1ef813b46be",
        "3b031ed886c6d5220b3e3a28e3261727f3b4f0b29de5f93bc2de3e97938a8a53",
        "14b533283751e34a8065952fd1cd2c954e3d37aaa69d4b183ac6483481e5497d",
        "57b28365adaff61aaf60462e917a7cc9931904258127685c18f136eeaebd5d35",
        "8c0cc19fff6b66980f90af39bee20294bc745baf32cd83199aa83a1f0cd6ca51",
        "1b408640d54a1409d66ddaf3915a9dc2e8a6227439e8d91d2f74e704ba1cdae2",
        "0568f4fad1fdeff4dc70b106b0f0ec7827642c05fe5d2295b9deba4f5c5f5168",
        "9194bfe5756c7ec04743341a3605da285752685b9c7eebb594c6ed9ec9145f86",
        "765038fc1d444c5d5db9163ba1cc74bba2b4f87dd87985342813bd24021b6faf",
        "bff1caa9c20fa4eef33877765ee0a7d599fd1962417871ca63a2486476637136",
        "d76aa89083f56fcce4d5bf7fcf20c0406abdac0375a2d3c62007f64aa80bed74",
        "e57a4c70f91c8d9ba0ff0a55987ea578affb92daaa59c76820125f31a9584dfc",
        "9ca8f969bd3ef5ec2a8685660fdbf7a8bd365524c2e1fc66c309acbae2c14ae3",
#[... many more transactions ...]
    ],
    "time" : 1392660808,
    "nonce" : 3888130470,
    "bits" : "19015f53",
    "difficulty" : 3129573174.52228737,
    "chainwork" : "000000000000000000000000000000000000000000001931d1658fc04879e466",
    "previousblockhash" : "0000000000000000177e61d5f6ba6b9450e0dade9f39c257b4d48b4941ac77e7",
    "nextblockhash" : "0000000000000001239d2c3bf7f4c68a4ca673e434702a57da8fe0d829a92eb6"

这个区块包含367笔交易，并且如你所见，列出的第18笔交易（9ca8f9…）就是存入50mBTC到我们地址的txid我们可以通过heigh条目来判断：这就是整个区块链中第286,384个区块。
我们同样可以使用getblockhash命令通过区块高度来检索一个区块，这样需要将区块高度作为参数，并返回那个区块的区块哈希值。

$ bitcoin-cli getblockhash 0000000000019d6689c085ae165831e934ff763ae46a2a6c17↵
    2b3f1b60a8ce26f
$ bitcoin-cli getblockhash

这里，我们获得了“创世区块”的区块哈希值，这是被中本聪所挖的第一个区块，高度为0。所获得的区块信息如下：

$ bitcoin-cli getblock 000000000019d6689c085ae165831e934ff763ae46a2a6c172b3f1↵
b60a8ce26f
{
    "hash" : "000000000019d6689c085ae165831e934ff763ae46a2a6c172b3f1b60a8ce26↵f",
    "confirmations" : 286388,
    "size" : 285,
    "height" : 0,
    "version" : 1,
    "merkleroot" : "4a5e1e4baab89f3a32518a88c31bc87f618f76673e2cc77ab2127b7af↵
    deda33b",
    "tx" : [
        "4a5e1e4baab89f3a32518a88c31bc87f618f76673e2cc77ab2127b7afdeda33b"
    ],
    "time" : 1231006505,
    "nonce" : 2083236893,
    "bits" : "1d00ffff",
    "difficulty" : 1.00000000,
    "chainwork" : "0000000000000000000000000000000000000000000000000000000100010001",
    "nextblockhash" : "00000000839a8e6886ab5951d76f411475428afc90947ee320161bbf18eb6048"
    }

getblock、getblockhash和gettransaction命令可以按照一定编程准则，去探索区块链数据库。

3.2.7 基于UTXO（未花费的交易输出）的建立、签名与提交

命令：listunspent、gettxout、createrawtransaction、decoderawtransaction、signrawtransaction、sendrawtransaction
比特币的交易是基于花费“输出”上的，即上一笔交易的支出，整个交易在地址之间转移所有权。我们的钱包现在收到了一笔向我们钱包地址发来的钱（输出）。一旦它被确定之后，那笔钱就属于我们了。
首先，我们可以使用listunspent命令去查看我们钱包中所有剩余的从之前交易中已确认的支出：

$ bitcoin-cli listunspent
[
    {
        "txid" : "9ca8f969bd3ef5ec2a8685660fdbf7a8bd365524c2e1fc66c309acbae2c14ae3",
        "vout" : 0,
        "address" : "1hvzSofGwT8cjb8JU7nBsCSfEVQX5u9CL",
        "account" : "",
        "scriptPubKey" : "76a91407bdb518fa2e6089fd810235cf1100c9c13d1fd288ac",
        "amount" : 0.05000000,
        "confirmations" : 7
    }
]

我们发现交易9ca8f9建立了一个被指派到1hvzSo地址的输出（“vout”一项为0）对于50mBTC数量的比特币在这个时间点已经收到了7次确认。通过参考交易之前的txit和vout指数，交易系统将先前的输出变为本次的输入。我们现在可以创立一个花费第0个vout的易9ca8f9的账单。利用他的输入分配成新的输出，即给新地址赋值。
首先，让我们仔细观察输出的结果。我们可以使用gettxout命令来得到未花费的输出的详细细节。交易输出通常可以参考txid和vout两个指标。以下就是我们通过gettxout命令得到的结果：

$ bitcoin-cli gettxout 9ca8f969bd3ef5ec2a8685660fdbf7a8bd365524c2e1fc66c309acbae2c14ae3 0
{
    "bestblock" : "0000000000000001405ce69bd4ceebcdfdb537749cebe89d371eb37e13899fd9",
    "confirmations" : 7,
    "value" : 0.05000000,
    "scriptPubKey" : {
        "asm" : "OP_DUP OP_HASH160 07bdb518fa2e6089fd810235cf1100c9c13d1fd2
        OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG",
        "hex" : "76a91407bdb518fa2e6089fd810235cf1100c9c13d1fd288ac",
        "reqSigs" : 1,
        "type" : "pubkeyhash",
        "addresses" : [
            "1hvzSofGwT8cjb8JU7nBsCSfEVQX5u9CL"
        ]
    },
    "version" : 1,
    "coinbase" : false
}

在这里我们看到由50mBTC分配到我们的账户地址1hvz…中。如果我们想用掉剩余的比特币，我们要重新建立一笔新的交易。首先，我们为这笔交易建立一个新的地址，告诉它将去往哪里：

$ bitcoin-cli getnewaddress 1LnfTndy3qzXGN19Jwscj1T8LR3MVe3JDb

我们将25mBTC送往我们钱包中新的地址1LnfTn…。在这笔新的交易中，我们将要花费 50mBTC并且放入25mBTC到这个新地址中。因为我们必须花费所有之前交易的输出，同时我们必然产生一些找零。我们将产生的找零放回1hvz…的地 址之中，即将找零放回到原先产生比特币的地址之中。最后，我们必须为这次交易支出一些费用——我们将0.5mBTC作为交易费，最终再存入 24.5mBTC的找零。新的输出（25mBTC＋24.5mBTC＝49.5mBTC）和输入（50 mBTC）之间的差额就是奖励给矿工的交易费。
我们用createrawtransaction命令去建立一笔交易。我们将交易的收入（50已确认未支出的mBTC）和两笔交易的输出（送往新地址的比特币和从原先账户找回的零钱）作为createrawtransaction的参数。

$ bitcoin-cli createrawtransaction '[{"txid" : "9ca8f969bd3ef5ec2a8685660fdbf7a8bd365524c2e1fc66c309acbae2c14ae3", "vout" : 0}]' '{"1LnfTndy3qzXGN19Jwscj1T8LR3MVe3JDb": 0.025, "1hvzSofGwT8cjb8JU7nBsCSfEVQX5u9CL": 0.0245}'
0100000001e34ac1e2baac09c366fce1c2245536bda8f7db0f6685862aecf53ebd69f9a89c0000000000ffffffff02a0252600000000001976a914d90d36e98f62968d2bc9bbd68107564a156a9bcf88ac50622500000000001976a91407bdb518fa2e6089fd810235cf1100c9c13d1fd288ac00000000

createrawtransaction命令产生了一个原始十六进制字符串，其中编码了这笔交易的诸多细节。我们首先要通过decoderawtransaction命令来解码这个字符串，以确认所有的细节准确无误:

 $ bitcoin-cli decoderawtransaction 0100000001e34ac1e2baac09c366fce1c2245536bda8f7db0f6685862aecf53ebd69f9a89c0000000000ffffffff02a0252600000000001976a914d90d36e98f62968d2bc9bbd68107564a156a9bcf88ac50622500000000001976a91407bdb518fa2e6089fd810235cf1100c9c13d1fd288ac00000000
{
    "txid" : "0793299cb26246a8d24e468ec285a9520a1c30fcb5b6125a102e3fc05d4f3cba",
    "version" : 1,
    "locktime" : 0,
    "vin" : [
        {
            "txid" : "9ca8f969bd3ef5ec2a8685660fdbf7a8bd365524c2e1fc66c309acbae2c14ae3",
            "vout" : 0,
            "scriptSig" : {
                "asm" : "",
                "hex" : ""
            },
            "sequence" : 4294967295
        }
    ],
    "vout" : [
        {
            "value" : 0.02500000,
            "n" : 0,
            "scriptPubKey" : {
                "asm" : "OP_DUP OP_HASH160 d90d36e98f62968d2bc9bbd68107564a156a9bcf OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG",
                "hex" : "76a914d90d36e98f62968d2bc9bbd68107564a156a9bcf88ac",
                "reqSigs" : 1,
                "type" : "pubkeyhash",
                "addresses" : [
                    "1LnfTndy3qzXGN19Jwscj1T8LR3MVe3JDb"
                ]
            }
        },
        {
            "value" : 0.02450000,
            "n" : 1,
            "scriptPubKey" : {
                "asm" : "OP_DUP OP_HASH160 07bdb518fa2e6089fd810235cf1100c9c13d1fd2 OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG",
                "hex" : "76a91407bdb518fa2e6089fd810235cf1100c9c13d1fd288ac",
                "reqSigs" : 1,
                "type" : "pubkeyhash",
                "addresses" : [
                    "1hvzSofGwT8cjb8JU7nBsCSfEVQX5u9CL"
                ]
            }
        }
    ]
}

结果无误！我们的交易“消耗了”从我们已确认的交易中未花费的输出，然后将它变成两笔输出，一个是走向了新地址的25mBTC，另一个是从原来地址返回的24.5mBTC零钱。这之间0.5mBTC的差额作为交易费，以奖励挖出包含我们这笔交易区块的矿工。
你有可能注意到，交易中包含一个空的条目scriptSig，因为我们并没有给它签名。如果没有签名，那么交易是没有意义的；同时我们也不能证明我们拥有未花费的输出的来源地址的所有权。通过签名，我们移除了输出上的障碍同时证明了我们的输出可靠。我们使用signrawtransaction 命令去签名交易。它需要原始十六进制的字符串作为参数：


一个加密的钱包在签名之前必须解密，因为签名需要利用钱包中的秘钥。

$ bitcoin-cli walletpassphrase foo 360
$ bitcoin-cli signrawtransaction 0100000001e34ac1e2baac09c366fce1c2245536bda8↵
f7db0f6685862aecf53ebd69f9a89c0000000000ffffffff02a0252600000000001976a914d90↵
d36e98f62968d2bc9bbd68107564a156a9bcf88ac50622500000000001976a91407bdb518fa2e↵
6089fd810235cf1100c9c13d1fd288ac00000000
{
    "hex" : "0100000001e34ac1e2baac09c366fce1c2245536bda8f7db0f6685862aecf53ebd69f9a89c000000006a47304402203e8a16522da80cef66bacfbc0c800c6d52c4a26d1d86a54e0a1b76d661f020c9022010397f00149f2a8fb2bc5bca52f2d7a7f87e3897a273ef54b277e4af52051a06012103c9700559f690c4a9182faa8bed88ad8a0c563777ac1d3f00fd44ea6c71dc5127ffffffff02a0252600000000001976a914d90d36e98f62968d2bc9bbd68107564a156a9bcf88ac50622500000000001976a91407bdb518fa2e6089fd810235cf1100c9c13d1fd288ac00000000",
    "complete" : true
    }

输入signrawtransaction命令后，得到另一串十六进制的原始加密交易。我们要对它进行解密，然后去查看发生的变化，请输入decoderawtransaction命令：

$ bitcoin-cli decoderawtransaction0100000001e34ac1e2baac09c366fce1c2245536bda8f7db0f6685862aecf53ebd69f9a89c000000006a47304402203e8a16522da80cef66bacfbc0c800c6d52c4a26d1d86a54e0a1b76d661f020c9022010397f00149f2a8fb2bc5bca52f2d7a7f87e3897a273ef54b277e4af52051a06012103c9700559f690c4a9182faa8bed88ad8a0c563777ac1d3f00fd44ea6c71dc5127ffffffff02a0252600000000001976a914d90d36e98f62968d2bc9bbd68107564a156a9bcf88ac50622500000000001976a91407bdb518fa2e6089fd810235cf1100c9c13d1fd288ac00000000
{
    "txid" : "ae74538baa914f3799081ba78429d5d84f36a0127438e9f721dff584ac17b346",
    "version" : 1,
    "locktime" : 0,
    "vin" : [
        {
            "txid" : "9ca8f969bd3ef5ec2a8685660fdbf7a8bd365524c2e1fc66c309acbae2c14ae3",
            "vout" : 0,
            "scriptSig" : {
                "asm" : "304402203e8a16522da80cef66bacfbc0c800c6d52c4a26d1d86a54e0a1b76d661f020c9022010397f00149f2a8fb2bc5bca52f2d7a7f87e3897a273ef54b277e4af52051a0601 03c9700559f690c4a9182faa8bed88ad8a0c563777ac1d3f00fd44ea6c71dc5127",
                "hex" : "47304402203e8a16522da80cef66bacfbc0c800c6d52c4a26d1d86a54e0a1b76d661f020c9022010397f00149f2a8fb2bc5bca52f2d7a7f87e3897a273ef54b277e4af52051a06012103c9700559f690c4a9182faa8bed88ad8a0c563777ac1d3f00fd44ea6c71dc5127"
},
            "sequence" : 4294967295
        }
    ],
    "vout" : [
        {
            "value" : 0.02500000,
            "n" : 0,
            "scriptPubKey" : {
                "asm" : "OP_DUP OP_HASH160 d90d36e98f62968d2bc9bbd68107564a156a9bcf OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG",
                "hex" : "76a914d90d36e98f62968d2bc9bbd68107564a156a9bcf88ac",
                "reqSigs" : 1,
                "type" : "pubkeyhash",
                "addresses" : [
                    "1LnfTndy3qzXGN19Jwscj1T8LR3MVe3JDb"
                ]
            }
        },
        {
            "value" : 0.02450000,
            "n" : 1,
            "scriptPubKey" : {
                "asm" : "OP_DUP OP_HASH160 07bdb518fa2e6089fd810235cf1100c9c13d1fd2 OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG",
                "hex" : "76a91407bdb518fa2e6089fd810235cf1100c9c13d1fd288ac",
                "reqSigs" : 1,
                "type" : "pubkeyhash",
                "addresses" : [
                    "1hvzSofGwT8cjb8JU7nBsCSfEVQX5u9CL"
                ]
            }
        }
    ]
}

现在，交易中的收入包含了scritSig，一串证明钱包地址1hvz…所有权的数字签名，同时移除了支出上的障碍，然后我们可以对钱包中的钱进行消费。签名可以让这笔交易被比特币交易网络中的任何节点验证，使他们变得可靠。
现在，该是提交新交易到比特币网络的时候了。我们使用由原始十六进制signrawtransaction命令生成的sendrawtransaction命令。以下就是和刚才解码时类似的字符串：

$ bitcoin-cli sendrawtransaction0100000001e34ac1e2baac09c366fce1c2245536bda8f7db0f6685862aecf53ebd69f9a89c000000006a47304402203e8a16522da80cef66bacfbc0c800c6d52c4a26d1d86a54e0a1b76d661f020c9022010397f00149f2a8fb2bc5bca52f2d7a7f87e3897a273ef54b277e4af52051a06012103c9700559f690c4a9182faa8bed88ad8a0c563777ac1d3f00fd44ea6c71dc5127ffffffff02a0252600000000001976a914d90d36e98f62968d2bc9bbd68107564a156a9bcf88ac50622500000000001976a91407bdb518fa2e6089fd810235cf1100c9c13d1fd288ac00000000ae74538baa914f3799081ba78429d5d84f36a0127438e9f721dff584ac17b346

当使用sendrawtransaction命令发布交易到比特币网络时，它会返回交易的哈希值。我们现在可以通过gettransaction命令查询交易ID：

 $ bitcoin-cli gettransaction ae74538baa914f3799081ba78429d5d84f36a0127438e9f721dff584ac17b346
{
    "amount" : 0.00000000,
    "fee" : -0.00050000,
    "confirmations" : 0,
    "txid" : "ae74538baa914f3799081ba78429d5d84f36a0127438e9f721dff584ac17b346",
    "time" : 1392666702,
    "timereceived" : 1392666702,
    "details" : [
        {
            "account" : "",
            "address" : "1LnfTndy3qzXGN19Jwscj1T8LR3MVe3JDb",                "category" : "send",
            "amount" : -0.02500000,
            "fee" : -0.00050000
        },
        {
            "account" : "",
            "address" : "1hvzSofGwT8cjb8JU7nBsCSfEVQX5u9CL",                 "category" : "send",
            "amount" : -0.02450000,
            "fee" : -0.00050000
        },
        {
            "account" : "",
            "address" : "1LnfTndy3qzXGN19Jwscj1T8LR3MVe3JDb",                "category" : "receive",
            "amount" : 0.02500000
        },
        {
            "account" : "",
            "address" : "1hvzSofGwT8cjb8JU7nBsCSfEVQX5u9CL",                 "category" : "receive",
            "amount" : 0.02450000
        }
    ]
}

和以前一样，我们同样可以通过使用getrawtransaction和decodetransaction命令来检查交易中的细节。这些命令会得到一个在发送到比特币网络之前进行编码和解码并且十分精准的原始十六进制字符串。

3.3 其他替代客户端、资料库、工具包

除了参考客户端（bitcoind），还可以使用其他的客户端和资料库去连接比特币网络和数据结构。这些工具都由一系列的编程语言执行，用他们各自的语言为比特币程序提供原生的交互。
其他的执行方式包括：
▷ libbitcoin和sx tools
一款C++，通过命令行完成的全节点多线程客户端与程序库
▷ bitcoinj
一款全节点java客户端和程序库
▷ btcd
一款全节点GO 语言的比特币客户端
▷ Bits of Proof（BOP）
一款Java企业级平台的比特币工具
▷ picocoin
一款轻量级比特币执行客户端
▷ pybitcointools
一款Python语言的比特币程序库
▷ pycoin
另一款Python语言的比特币程序库
在其他的编程语言中，还有许多形式的比特币（程序）库。开发者也尽其所能，一直在尽力创造新的比特币工具。

3.3.1 Libbitcoin和sx Tools

Libbitcoin程序是一款基于C++层面，可扩展、多线程、模块化的执行工具。它可以支持全节点客户端和一款叫做sx的命令行工具，并可以提 供我们本章所讨论的比特币命令相同的功能。Sx工具同时提供了管理和操作工具，是bitcoind所不能提供的，包括type-2型确定性密钥和密码助记 工具。

安装sx

若要安装sx工具以及相关libbitcoin库，请在Linux操作系统中下载并安装在线安装包:

$ wget http://sx.dyne.org/install-sx.sh
$ sudo bash ./install-sx.sh

现在你应当已经安装好了sx工具。输入没有参数的sx命令来显示帮助文档，帮助文档列出了所有可用的命令（详见附录4）。


sx工具提供了许多实用的编码与解码地址的命令，可以从不同的编码方式转化，也可以转化成不同的方式。通过他们，可以探索更多的编码方式，比如Base58，Base58Check，hex，等等。

3.3.2 pycoin

pycoin最初由Richard Kiss创立并维护，是一款基于Python库，并可以支持比特币密钥的操作和交易的客户端，甚至可以支持编译语言从而处理非标准交易。
Pycoin库同时支持Python2（2.7x）与Python3，以及一些便于使用的命令行工具，比如ku和tx。如果在Python3的虚拟环境下安装 pycoin0.42，请输入以下命令：

$ python3 -m venv /tmp/pycoin
$ . /tmp/pycoin/bin/activate
$ pip install pycoin==0.42
Downloading/unpacking pycoin==0.42
  Downloading pycoin-0.42.tar.gz (66kB): 66kB downloaded
  Running setup.py (path:/tmp/pycoin/build/pycoin/setup.py) egg_info for pack-age pycoin
Installing collected packages: pycoin
  Running setup.py install for pycoin
    Installing tx script to /tmp/pycoin/bin
    Installing cache_tx script to /tmp/pycoin/bin
    Installing bu script to /tmp/pycoin/bin
    Installing fetch_unspent script to /tmp/pycoin/bin
    Installing block script to /tmp/pycoin/bin
    Installing spend script to /tmp/pycoin/bin
    Installing ku script to /tmp/pycoin/bin
    Installing genwallet script to /tmp/pycoin/bin
Successfully installed pycoin
Cleaning up...
$

这里有一个简单的Python脚本，通过pycoin库来交易比特币：

#!/usr/bin/env python
from pycoin.key import Key
from pycoin.key.validate import is_address_valid, is_wif_valid from pycoin.services import spendables_for_address
from pycoin.tx.tx_utils import create_signed_tx
def get_address(which):
    while 1:
        print("enter the %s address=> " % which, end='')
        address = input()
        is_valid = is_address_valid(address)
        if is_valid:
            return address
        print("invalid address, please try again")
src_address = get_address("source")
spendables = spendables_for_address(src_address) print(spendables)
while 1:
    print("enter the WIF for %s=> " % src_address, end='')
    wif = input()
    is_valid = is_wif_valid(wif)
    if is_valid:
        break
    print("invalid wif, please try again")
key = Key.from_text(wif)
if src_address not in (key.address(use_uncompressed=False), key.address(use_un compressed=True)):
    print("** WIF doesn't correspond to %s" % src_address)
print("The secret exponent is %d" % key.secret_exponent())
dst_address = get_address("destination")
tx = create_signed_tx(spendables, payables=[dst_address], wifs=[wif])
print("here is the signed output transaction")
print(tx.as_hex())

更多的ku与tx命令行样例，请参考附录2。

3.3.3 btcd

btcd是一款基于Go语言的全节点比特币工具。目前，它通过使用精准的规则（包括bugs），下载、验证和服务区块链。它同时依靠新发掘出来的区 块来维持交易池，同时依赖没有形成区块的单独交易。在缜密的规则以及检查下，确保了每笔独立交易的安全，并且可以过滤基于矿工需求的交易。
btcd与bitcoind的一个主要区别是btcd不包含比特币钱包的功能，其实这是一个精心的设计。这意味着你不能直接通过btcd进行比特币 交易。然而这项功能可以由正在研发的btcwallet与btcgui两个项目提供。另一个显著的区别是btcd同时支持HTTP POST（比如bitcoind）与推荐使用的Websockets两种通信协议的请求。并且btcd的RPC连接默认设置为TLS-开启。

安装btcd

若要安装Windows版btcd，请从GitHub下载并运行msi；如果你已经安装了Go语言，请在Linux中输入以下命令行：

$ go get github.com/conformal/btcd/...

若要更新btcd到最新版本，请输入：

$ go get -u -v github.com/conformal/btcd/...

调试btcd

btcd拥有许多配置选项，可以通过以下命令来查看：

$ btcd --help

btcd预装了许多好用的功能包，比如btcctl。它是一种可以通过RPC来控制和查询的令行工具。Btcd并没有默认开启了RPC服务器，你必须通过以下命令行来配置RPC用户名及密码：
▷ btcd.conf:

[Application Options]
rpcuser=myuser
rpcpass=SomeDecentp4ssw0rd

▷btcctl.conf:

[Application Options]
rpcuser=myuser
rpcpass=SomeDecentp4ssw0rd

若果你想要重写配置，请输入以下命令：

$ btcd -u myuser -P SomeDecentp4ssw0rd
$ btcctl -u myuser -P SomeDecentp4ssw0rd

可以通过以下命令来查询一系列的选项：

$ btcctl --help

 

==目录==

简介
前言
第1章 介绍
第2章 比特币的原理
第3章 比特币客户端
第4章 密钥、地址、钱包
第4章 高级密钥和地址
第5章 交易
第6章 比特币网络
第7章 区块链
第8章 挖矿与共识
第8章 区块链分叉、矿池、共识攻击
第9章 竞争币、竞争块链和应用程序
第10章 比特币安全
附录1 交易脚本的操作符、常量和符号
附录2 比特币改进协议
附录3 pycoin库、ku程序和tx交易程序
附录4 sx工具下一些的命令
本文原链接：http://zhibimo.com/read/wang-miao/Mastering-Bitcoin/Chapter03.html

发布于

精通比特币 – 第2章 比特币的原理

2.1 交易、区块、挖矿和区块链

与传统银行和支付系统不同，比特币系统是以去中心化信任为基础的。不同于中央信任权威系统，在比特币中，信任是由比特币系统中不同参与者之间交互来达成的一种自然属性。在本章中，我们将从一个较高层面检视比特币，通过追踪一笔比特币系统中的单独交易，来看看它在比特币分布式共识机制中变得“被信任”和被接受的情形，以及最终成功地被存储到区块链（区块链是一个分布式的公共账簿，包含所有发生在比特币系统中的交易）。
书中每一个例子都是比特币网络中发生的真实交易，通过将资金从一钱包发送到另一钱包来模拟用户（Joe、Alice和Bob）间的交互。我们在追踪一笔通过比特币网络和区块链的交易时，将用到一些区块链数据库查询网站使每个步骤可以方便在网页上直接被呈现。提供区块链数据查询的网站就像是一个比特币的搜索引擎，你可以搜索比特币的地址、交易和区块，以及可以看他们之间的关系和资金流动。
常见的区块链数据查询网站包括：
▷ Blockchain info
▷ Bitcoin Block Explorer
▷ insight
▷ blockr Block Reader
以上每一个查询网站都有搜索功能，可以通过地址，交易哈希值或区块号，搜索到在比特币网络和区块链中对应的等价数据。我们将给每个例子提供一个链接，可以直接带你到相关条目，方便你做详细研究。

2.1.1 比特币概述


图2-1 比特币概述

如图2-1所示的概述图中，我们可以看到比特币系统由用户（用户通过密钥控制钱包）、交易（每一笔交易都会被广播到整个比特币网络）和矿工（通过竞争计算生成在每个节点达成共识的区块链，区块链是一个分布式的公共权威账簿，包含了比特币网络发生的所有的交易）组成。在本章中，我们将通过追踪在网络上传输的一笔交易，从整个比特币系统的的视角检视各个部分之间的交互。后续章节将详细阐述钱包、挖矿、商家系统背后的技术细节。

2.1.2 买咖啡

在之前章节里，Alice是一名刚刚获得第一枚比特币的新用户。在“1.4.2 获取你的第一枚比特币 ”一节中，Alice和她的朋友Joe会面时，用现金换取了比特币。由Joe产生的这笔交易使得Alice的钱包拥有了0.10比特币。现在Alice将第一次使用比特币在加利福尼亚州帕罗奥图的Bob咖啡店买一杯咖啡。Bob咖啡店给他的销售网点系统新增加了一个比特币支付选项，价格单上列的是当地货币（美元）的售价，但在收银台，顾客可以选择用美元或比特币支付。此时，Alice点了杯咖啡，然后Bob将交易键入到收银机，之后销售系统将按照当前市场汇率把美元总价转换为比特币，然后同时显示两种货币的价格，并显示一个包含这笔交易支付请求的二维码（如图2-2所示）：


图2-2

总价：
$1.50 USD
0.0150 BTC

这个二维码中的URL是:

bitcoin:1GdK9UzpHBzqzX2A9JFP3Di4weBwqgmoQA?amount=0.015&label=Bob%27s%20Cafe&message=Purchase%20at%20Bob%27s%20Cafe根据BIP0021的定义，此URL的意思是：A bitcoin address: "1GdK9UzpHBzqzX2A9JFP3Di4weBwqgmoQA"The payment amount: "0.015"A label for the recipient address: "Bob's Cafe"A description for the payment: "Purchase at Bob's Cafe"


与一个简单包含目的比特币地址的二维码不同，当前支付请求的是一个二维编码过的URL，它包含有一个目的地址，一笔支付金额，和一个像“Bob咖啡”这样的交易描述。这使比特币钱包应用在发送支付请求时，可以预先填好支付用的特定信息，给用户显示一种友好易懂的描述。你可以用比特币钱包应用扫描这个二维码来看Alice可能看到的信息。

Bob说到，“总共1.50美元，或15毫比特币”
Alice用她的智能手机扫描了显示的条形码。她的智能手机显示一笔给Bob咖啡的0.0150比特币的支付请求，然后她按下发送键授权了这笔支付。在几秒钟时间内（大约与信用卡授权所需时间相同）Bob将会在收银台看到这笔交易，并完成交易。
在接下来的章节中，我们将更详细地检视这笔交易，观察Alice的钱包是怎样构建交易，交易又是怎样在网络中广播、怎样被验证，以及Bob在后续交易中怎样消费那笔钱。


从千分之一比特币(一毫比特币）到一百万分之一比特币（称为一聪比特币），比特币网络可以处理任意小额交易。在本书中，我们将用“比特币”这个术语来表示任意数量的比特币货币，从最小单元（1聪）到可被挖出的所有比特币总数（21,000,000）。

2.2 比特币交易

简单来说，交易告知全网：比特币的持有者已授权把比特币转帐给其他人。而新持有者能够再次授权，转移给该比特币所有权链中的其他人，产生另一笔交易来花掉这些比特币，后面的持有者在花费比特币也是用类似的方式。
交易就像复式记账法账簿中的行。简单来说，每一笔交易包含一个或多个“输入”，输入是针对一个比特币账号的负债。这笔交易的另一面，有一个或多个“输出”，被当成信用点数记入到比特币账户中。这些输入和输出的总额（负债和信用）不需要相等。相反，当输出累加略少于输入量时，两者的差额就代表了一笔隐含的“矿工费”，这也是将交易放进账簿的矿工所收集到的一笔小额支付。如图2-3描述的是一笔作为记账簿记录的比特币交易。


图2-3

交易也包含了每一笔被转移的比特币（输入）的所有权证明，它以所有者的数字签名形式存在，并可以被任何人独立验证。在比特币术语中，“消费”指的是签署一笔交易：转移一笔以前交易的比特币给以比特币地址所标识的新所有者。


交易是将钱从交易输入移至输出。输入是指钱币的来源，通常是之前一笔交易的输出。交易的输出则是通过关联一个密钥的方式将钱赋予一个新的所有者。目的密钥被称为是安全锁（Encumbrance）。这样就给资金强加了一个要求：有签名才能在以后的交易中赎回资金。一笔交易的输出可以被当做另一笔新交易的输入，这样随着钱从一个地址被移动到另一个地址的同时形成了一条所有权链（如图2-4）。

图2-4

Alice支付Bob咖啡时使用一笔之前的交易作为输入。在以前的章节中，Alice从她朋友Joe那里用现金换了点比特币。那笔交易有一些比特币被Alice的密钥锁定（阻塞）。在她支付Bob咖啡店的新交易中使用了之前的交易作为输入，并以支付咖啡和找零作为新的输出。交易形成了一条链，最近交易的输入对应以前交易的输出。Alice的密钥提供了解锁之前交易输出的签名，因此向比特币网络证明她拥有这笔钱。她将咖啡的支付附到Bob的地址上，同时“阻塞”那笔输出，指明要求是Bob签名才能消费这笔钱。这就描述了在Alice和Bob之间钱的转移。上图展示了从Joe到Alice再到Bob的交易链。

2.2.1 常见的交易形式

最常见的交易形式是从一个地址到另一个地址的简单支付，这种交易也常常包含给支付者的“找零”。一般交易有一个输入和两个输出，如图2-5所示:


图2-5

另一种常见的交易形式是集合多个输入到一个输出（如图2-6）的模式。这相当于现实生活中将很多硬币和纸币零钱兑换为一个大额面钞。像这样的交易有时由钱包应用产生来清理许多在支付过程收到的小数额的找零。


图2-6

最后，另一种在比特币账簿中常见的交易形式是将一个输入分配给多个输出，即多个接收者（如图2-7）的交易。这类交易有时被商业实体用作分配资金，例如给多个雇员发工资的情形。


图2-7

2.3 交易的构建

Alice的钱包应用知道如何选取合适的输入和输出以建立Alice所希望的交易。Alice只需要指定目标地址和金额，其余的细节钱包应用会在后台自动完成。很重要的一点是，钱包应用甚至可以在完全离线时建立交易。就像在家里写张支票，之后放到信封发给银行一样，比特币交易建立和签名时不用连接比特币网络。只有在执行交易时才需要将交易发送到网络。

2.3.1 获取正确的输入

Alice的钱包应用首先要找到一些足够支付给Bob所需金额的输入。大多数钱包应用维护着一个含有用钱包自己密钥锁定的“未消费交易输出”小型数据库。因此Alice的钱包会包含她用现金从Joe那里购买的比特币的交易输出副本（参见在“1.4.2 获取你的第一枚比特币 ”一节）。完整客户端含有整个区块链中所有交易的所有未消费输出副本。这使得钱包即能拿这些输出构建交易，又能在收到新交易时很快地验证其输入是否正确。然而，完整客户端占太大的硬盘空间，所以大多数钱包使用轻量级的客户端，只保存用户自己的未消费输出。
如果钱包客户端没有某一未消费交易输出，它可以通过不同的服务者提供的各种API或完整索引节点的JSON PRC API从比特币网络中拿到这一交易信息。例子2-1展示了用HTTP GET命令对一个特定URL建立了一个RESTful API的请求。这个URL会返回一个地址的所有未消费交易输出，以提供给需要这些信息的任何应用作为建立新交易的输入而进行消费。我们用一个简单的HTTP命令行客户端 cURL来获得这个响应数据。
例2-1 查找Alice的比特币地址所有的未消费的输出

$ curl https://blockchain.info/unspent?active=1Cdid9KFAaatwczBwBttQcwXYCpvK8h7FK

例2-2 查找返回的响应数据

{  "unspent_outputs": [    {      "tx_hash":"186f9f998a5...2836dd734d2804fe65fa35779",      "tx_index":104810202,      "tx_output_n":0,      "script":"76a9147f9b1a7fb68d60c536c2fd8aeaa53a8f3cc025a888ac",      "value":10000000,      "value_hex":"00989680",      "confirmations":0    }  ]}

例2-2的响应数据显示了在Alice的地址 1Cdid9KFAaatwczBwBttQcwXYCpvK8h7FK 上面有一个未消费输出（还未被兑换）。这个响应包含一个交易的索引。而从Joe那里转过来的未消费输入就包含在这个交易里面，它的价值是一千万聪（satoshi），即 0.10比特币。通过这个信息，Alice的钱包应用就可以创建新的交易将钱转账到新地址。


点击查看Joe和Alice间的交易信息

如你所见，Alice的钱包在单个未消费的输出中有足够的比特币支付一杯咖啡。假如不够的话，Alice的钱包应用就不得不搜寻一些小的未消费输出，像是从一个存钱罐里找硬币一样，直到找到足够支付咖啡的数量。在两种情境下，可能都需要找回零钱，而这些找零也会是钱包所创建的交易的输出组成部分。我们会在下一节会有所描述。

2.3.2 创建交易输出

交易的输出会被创建成为一个包含这笔数额的脚本的形式，只能被引入这个脚本的一个解答后才能兑换。简单点说就是，Alice的交易输出会包含一个脚本，这个脚本说 “这个输出谁能拿出一个签名和Bob的公开地址匹配上，就支付给谁”。因为只有Bob的钱包的私钥可以匹配这个地址，所以只有Bob的钱包可以提供这个签名以兑换这笔输出。因此Alice会用需要Bob的签名来包装一个输出。
这个交易还会包含第二个输出。因为Alice的金额是0.10比特币的输出形式，对0.015 比特币一杯的咖啡来说太多了，需要找Alice 0.085比特币的零钱。Alice钱包创建给她的零钱的支付就在付给Bob的同一个交易里面。可以说，Alice的钱包将她的金额分成了两个支付：一个给Bob，一个给自己。她可以在以后的交易里消费这笔零钱输出。
最后，为了让这笔交易尽快地被网络处理，Alice的钱包会多付一小笔费用。这个不是明显地包含在交易中的；而是通过输入和输出的差值所隐含的。如果Alice创建找零时只找 0.0845比特币，而不是 0.085比特币的话，这里就有剩下 0.0005比特币（50万聪） 。因为加起来小到 0.10，所以这个 0.10 比特币的输入就没有被完整的消费了。这个差值会就被矿工当作交易费放到区块的交易里，最终放进区块链帐薄中。
这个交易的结果信息可以用区块链数据查询站点看到，如图2-8所示。


图2-8

点击查看Alice支付Bob咖啡的交易的信息

2.3.3 将交易放到总账簿中

这个被Alice钱包应用创建的交易大小为258字节，包含了金额未来所属需要的全部信息。现在，这个交易必须要被传送到比特币网络中以成为分布式账簿（区块链）的一部分。在下一节里，我们来看下一个交易如何成为新区块的一部分，以及区块是如何被挖矿构建的。最后，我们会看看新区块被加进区块链后，是如何随更多区块的添加而增加可信度的。

2.3.3.1 交易的传送

因为这个交易包含处理所需的所有信息，所以这个交易是被如何或从哪里传送到比特币网络的就无所谓了。比特币网络是由参与的比特币客户端联接几个其他比特币客户端组成的P2P网络。比特币网络的目的是将交易和区块传播给所有参与者。

2.3.3.2 如何传播

Alice的钱包应用可以发送新的交易给其它任意一个已联接到互联网的比特币客户端，不论其是由有线网、WiFi、还是通过手机联接的。她的钱包不必直接连着Bob的比特币钱包，且她不必使用咖啡厅提供的网络联网，虽然这两者都是可能的。任何比特币网络节点（其它客户端）收到一个之前没见过的有效交易时会立刻将它转发给联接到自身的其它节点。因此，这个交易迅速地从P2P网络中传播开来，几秒内就能到达大多数节点。

2.3.3.3 Bob的视角

如果Bob的比特币钱包应用是直接连接Alice的钱包应用的话，Bob的钱包应用也许就是第一个收到这个交易的节点。然而，即使Alice的交易是从通过其它节点发过来的，一样可以在几秒钟内到达Bob钱包应用这里。Bob的钱包会立即确认Alice的交易是一个收入支付，因为它包含能用Bob的私钥兑换的输出。Bob的钱包应用也能够独立地用之前未消费输入来确认这个交易是正确构建的，并且由于包含足够交易费会被下一个区块包含进去。这时Bob就可以以一个很小的风险假定这个交易会很快被加到区块且被确认。


一个对比特币交易的常见误解是它们必须要等10分钟后被确认加进一个新区块，或等60分钟以得到六次确认后才是有效的。虽然这些确认可以确保交易已被整个网络接受，但对于像一杯咖啡这样的小额商品来说就没有必要等待那么长时间了。一个商家可以免确认来接受比特币小额支付。这样做的风险不比接受一个不是用有效身份证领取或没有签名的信用卡的风险更大，而后者是现在商家常做的事情。

2.4 比特币挖矿

这个交易现在在比特币网络上传播开来。但只有被一个称为挖矿的过程验证且加到一个区块中之后，这个交易才会成为这个共享账簿（区块链）的一部分。关于挖矿的详细描述请见第8章。
比特币系统的信任是建立在计算的基础上的。交易被包在一起放进区块中时需要极大的计算量来证明，但只需少量计算就能验证它们已被证明。挖矿在比特币系统中起着两个作用：
▷ 挖矿在构建区块时会创造新的比特币，和一个中央银行印发新的纸币很类似。每个区块创造的比特币数量是固定的，随时间会渐渐减少。
▷ 挖矿创建信任。挖矿确保只有在包含交易的区块上贡献了足够的计算量后，这些交易才被确认。区块越多，花费的计算量越大，意味着更多的信任。
描述挖矿的一个好方法是将之类比为一个巨大的多人数独谜题游戏。一旦有人发现正解之后，这个数独游戏会自动调整困难度以使游戏每次需要大约10分钟解决。想象一个有几千行几千列的巨大数独游戏。如果给你一个已经完成的数独，你可以很快地验证它。然而，如果这个数独只有几个方格里有数字其余方格都为空的话，就会花费非常长的时间来解决。这个数独游戏的困难度可以通过改变其大小（更多或更少行列）来调整，但即使它非常大时验证它也是相当容易的。而比特币中的 “谜题” 是基于哈希加密算法的，其展现了相似的特性：非对称地，它解起来困难而验证很容易，并且它的困难度可以调整。
在 “1.3 比特币的应用、用户和他们的故事”一节中，我们提到了一个叫Jing的在上海学计算机工程的学生。Jing在比特币网络中扮演了一个矿工的角色。大概每10分钟，Jing和其他上千个矿工一起展开一场对一个区块的交易寻找正解的全球竞赛。为寻找这个解，也被称为工作量证明，整个网络需要具有每秒亿万次哈希计算的能力。这个工作量证明算法指的用SHA256加密算法不断地对区块头和一个随机数字进行哈希计算，直到出现一个和预设值相匹配的解。第一个找到这个解的矿工会赢得这局竞赛并会将此区块发布到区块链中。
Jing从2010年开始挖矿，当时他使用一个非常快的桌面电脑来为新区块寻找正解。随着更多的矿工加入比特币网络中，寻找谜题正解的困难度迅速增大。不久，Jng和其他矿工升级成更专业的硬件，比如游戏桌面电脑或控制台专用的高端独享图像处理单元芯片（即显卡GPU）。在写这本书的时候，解题已经变得极其困难，只有使用集成了几百个挖矿专用算法硬件并能同时在一个单独芯片上并行工作的专用集成电路（ASIC）挖矿才会营利。Jing同时加入了一个类似彩票奖池的、能够让多个矿工共享计算力和报酬的矿池。Jing现在运行两个通过USB联接的ASIC机器每天24小时不间断地挖矿。他卖掉一些挖矿所得到的比特币来支付电费，并可以通过营利获得一些收入。作为专用挖矿软件的后台，他的计算机里安装了一个比特币索引客户端，名称为bitcoind。

2.5 区块中的挖矿交易记录

网络中产生的一笔交易直到成为整个比特币大账簿——区块链的一部分时才会被确认有效。平均每10分钟，矿工会将自上一个区块以来发生的所有交易生成一个新的区块。新交易不断地从用户钱包和应用流入比特币网络。当比特币网络上的节点看到这些交易时，会先将它们放到各自节点维护的一个临时的未经验证的交易池中。当矿工构建一个新区块时，会将这些交易从这个交易池中拿出来放到这个新区块中，然后通过尝试解决一个非常困难的问题（也叫工作量证明）以证明这个新区块的合法性。挖矿过程的细节会在“8.1 简介”一节中详加描述。
这些交易被加进新区块时，以交易费用高的优先以及其它的一些规则进行排序。矿工一旦从网络上收到一个新区块时，会意识到在这个区块上的解题竞赛已经输掉了，会马上开始下一个新区块的挖掘工作。它会立刻将一些交易和这个新区块的数字指纹放在一起开始构建下一个新区块，并开始给它计算工作量证明。每个矿工会在他的区块中包含一个特殊的交易，将新生成的比特币（当前每区块为25比特币）作为报酬支付到他自己的比特币地址。如果他找到了使得新区块有效的解法，他就会得到这笔报酬，因为这个新区块被加入到了总区块链中，他添加的这笔报酬交易也会变成可消费的。参与矿池的Jing设置了他的软件，使得构建新区块时会将报酬地址设为矿池的地址。然后根据各自上一轮贡献的工作量将所得的报酬分给Jing和其他参与矿池挖矿的矿工。
Alice的交易被网络拿到后放进未验证交易池中。因为包含足够的交易费，它被Jing的矿池放到了生成的新区块中。大约在Alice的钱包第一次将这个交易发送出来五分钟后，Jing的ASIC矿机发现了新区块的正解并将之发布为第277,316号区块，包含419个其它交易。Jing的ASIC矿机将这个新区块发布到网络上后，其它矿机就会验证它，并投身到构建新区块的竞赛中。
你可以查看包含Alice交易记录的这个区块的信息。
几分钟后，第277,317号新区块诞生在另一个挖矿节点中。因为这个新区块是基于包含Alice交易的第277,316号区块的，在这个区块的基础上增加了更多的计算，因此就加强了这些交易的可信度。包含Alice交易的区块对这个交易来说算一次”证明”。基于这个区块每产生一个新区块，对这个交易来说就会增加了一次”证明”。当区块一个个堆上来时，这个交易变得指数级地越来越难被推翻，因此它在网络中得到更多信任。


图2-9

在图2-9中，我们可以看到包含Alice的交易的第277,316号区块。在它之下有377,361个区块（包括0号区块），像链子一样一个连着一个（区块链），一直连到0号区块，即创世区块。随着时间变长，这个区块链的高度也随之增长，每个区块和整个链的计算复杂度也随之增加。包含Alice的交易的区块后面形成的新区块使得信任度进一步增加，因为他们叠加了更多的计算在这个越来越长的链子上。按惯例来说，一个区块获得六次以上“证明”时就被认为是不可撤销的了，因为要撤销和重建六个区块需要巨量的计算。在第8章我们会详细描述挖矿和信任建立的过程。

2.6 消费这笔交易

既然Alice的这笔交易已经成为区块的一部分被嵌入到了区块链中，它就成为了整个分布式比特币账簿的一部分并对所有比特币客户端应用可见。每个比特币客户端都能独立地验证这笔交易是有效且可消费的。全索引客户端可以追钱款的来源，从第一次有比特币在区块里生成的那一刻开始，按交易与交易间的关系顺藤摸瓜，直到Bob的交易地址。轻量级客户端通过确认一个交易在区块链中且在它后面有几个新区块来确认一个支付的合法性。这种方式叫做简易支付验证（参见“6.7 简易支付验证（SPV）节点”）。
Bob现在可以将此交易和其它交易的结果信息作为输入，创建新的所有权为其他人的交易。这样就实现了对此交易的消费。举个例子，Bob可以用Alice支付咖啡的比特币转账给承包商或供应商以支付相应费用。大多数情况下，Bob用的比特币商户端会将多个小额支付聚合成一个大的支付，也许会将一整天的比特币收入聚合成一个交易。这样会将多个支付合成到咖啡店财务账户的一个单独地址。图2-6为交易集合示例。
当Bob花费从Alice和其他顾客那里赚得的比特币时，他就扩展了比特币的交易链条。而这个链条会被加到整个区块链账簿，使所有人知晓并信任。我们假定Bob向在邦加罗尔的网站设计师Gopesh支付一个新网页的设计费用。那么区块交易链会如图2-10所示。


图2-10

 

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前言
第1章 介绍
第2章 比特币的原理
第3章 比特币客户端
第4章 密钥、地址、钱包
第4章 高级密钥和地址
第5章 交易
第6章 比特币网络
第7章 区块链
第8章 挖矿与共识
第8章 区块链分叉、矿池、共识攻击
第9章 竞争币、竞争块链和应用程序
第10章 比特币安全
附录1 交易脚本的操作符、常量和符号
附录2 比特币改进协议
附录3 pycoin库、ku程序和tx交易程序
附录4 sx工具下一些的命令
本文原链接：http://zhibimo.com/read/wang-miao/Mastering-Bitcoin/Chapter02.html

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精通比特币 – 第1章 介绍

第1章 介绍

1.1 什么是比特币？

比特币是一个基于数字货币生态系统而形成的概念与技术的集合。在比特币网络中，比特币也作为参与者之间的价值储存和传递。尽管也可以使用其它传输网络，但比特币用户还是主要在因特网上，利用比特币协议相互交流。作为一款开源软件，比特币的协议栈可以在包括笔记本电脑和智能手机在内的多种设备上运行，这使得比特币技术易于获取，用于买卖商品、给组织或个人汇款，或是延长贷款期限。比特币在特殊的货币交易所可以购买、出售，以及与其他币种进行兑换。从一定意义上来说，比特币就是互联网货币的完美形态，因为它的快捷、安全以及无国界的特性。
不同于传统的货币，比特币是完全虚拟的。没有实物的货币，甚至就本质而言，也没有数字货币。比特币隐匿于发送者和接收者间价值传递的交易中。比特币用户拥有能够使他们在比特币网络中证明自己交易权的密钥，解密后可使用比特币，也可以将它购买、，出售，以及与其他币种进行兑换。由于比特币快捷、安全以及无国界的特性，在某种意义上，比特币就是互联网货币的完美形态。
用传统货币能做到的事情，用户在网络上利用比特币都可以做到，包括发送给新的接收者。这些密钥通常存储在每个用户的计算机的数字钱包里。每一笔交易都需用密钥解密，这是使用比特币的唯一先决条件，它完完全全掌握在每个用户的手中。
比特币是一个分布式的点对点网络系统。因此，没有“中央”服务器，也没有中央控制点。比特币是通过一个名为“挖矿”的过程产生的，挖矿需要在处理比特币交易的同时参与竞赛来解决一个数学问题。在比特币网络中的任何参与者（比如，任何人使用一个设备来运行完整的比特币协议栈）都是潜在的矿工，用他们电脑算力来验证和记录交易。每隔10分钟，有人能够验证过去10分钟发生的交易，作为回报，将会获得崭新的比特币。从本质上讲，比特币挖矿分散了中央银行的货币发行，也分散了其结算功能，并且能够在全球竞争中取代任何一家中央银行。
比特币协议包括了内置算法，该算法可以调节网络中的挖矿功能。矿工必须完成的任务——在比特币网络中成功地记录一个区块交易——的难度是在动态调整的，因此，无论何时有多少矿工（多少CPU）在挖矿，通常每10分钟就会有人成功。
新比特币开采出的每四年，这项协议也会减半开采速率，并限制比特币的开采总量为一个固定值：2,100万枚。其结果是，在流通中的比特币数量很容易根据预测曲线得出，将会在2140年达到2,100万枚。由于比特币的发行率是递减的，从长期来看，比特币是一种通货紧缩的货币。此外，通过超出预期发行率来“印刷”新比特币，造成通货膨胀是不可实现的。
实质上，比特币本身也是协议，是一种网络，是一种分布式计算革新的代名词。比特币通货仅是这种创新的首次应用。作为一个开发者，我看到比特币类似于互联网货币，一个通过分布式计算来传播价值和保障数字资产所有权的网络。比起初识比特币，这里将知无不言。
在本章中，我们将会从一些主要概念和术语解释开始，获取必备软件，使用比特币进行简单的交易。在接下来的章节里，我们将开始揭开使比特币成为可能的技术面纱，解释比特币网络和比特币协议的内部运行机制。

比特币之前的数字货币

切实可行的数字货币的出现是与密码学发展息息相关的。基本的挑战在于，当一个人考虑到用比特来代表可以兑换商品和服务的价值时，接受数字货币也就不足为奇。任何接受数字货币的人都面临的两个基本问题是：

  1. 我能相信这钱是真实可信的，而不是伪造的吗？
  2. 我能确定没人说这笔钱是他们的，而不是我的吗？（又名“双重支付”问题）

纸币的发行机构不断的利用日益复杂的纸张和打印技术来遏制造假问题。实物货币很容易解决双重支付问题，因为同一张纸币不可能会同时出现在两个不同的地方。当然，传统货币也经常数字化储存和数字化传输。在这些情况下，假币和双重支付问题是被中央权威机构的处理方式是清除所有的电子交易记录，该中央权威在流通中持有一种全球通货观。对于数字货币来说，不能有效利用秘制油墨印刷技术或条形全息图，密码学为用户所主张的合法性价值提供了信任的基础。具体地来说，加密数字签名能够使一个用户签署一项能够提供其资产所有权证明的数字资产或数字交易。采用适当的结构，数字签名也可以用于解决双重支付的问题。
在20世纪80年代后期，当密码学开始越来越广泛地使用并被理解时，许多研究人员开始尝试使用密码学来建立数字通货。这些早期的数字通货项目发行的数字货币，通常倚靠一种国家通货或像黄金一样的贵金属。
虽然这些早期的数字通货的运行了，他们却是中心化的，因此，他们很容易遭受到政府和黑客的攻击。早期的数字通货使用了一个中央结算所来处理所有的定期交易，就像一个传统的银行系统。不幸的是，在大多数情况下，这些新兴的数字货币成为了政府担忧的目标，最终从法律程序上消失了。另一些则是在发行这些数字货币的母公司突然违约时颓然失败了。为了坚定的抵制对手的介入，无论这些对手是合法的政府或是犯罪分子，去中心化的数字货币需要的是避免单节点攻击。比特币正是这样的系统，设计完全去中心化，不被任何中央政权或中央点控制，这样的货币系统是不会遭受攻击，也不会变得腐败。
比特币代表了数十年的密码学和分布式系统的巅峰之作，这是一个独特而强大的组合，汇集了四个关键的创新点。比特币由这些构成：
▷ 一个去中心化的点对点网络（比特币协议）
▷ 一个公共的交易账簿（区块链）
▷ 一个去中心化的数学的和确定性的货币发行（分布式挖矿）
▷ 一个去中心化的交易验证系统（交易脚本）

1.2 比特币发展史

2008年，一位化名为中本聪的人，在一篇名为《比特币：一个点对点的电子现金系统》的论文中首先提出了比特币。中本聪结合以前的多个数字货币发明，如B-money和HashCash，创建了一个完全去中心化的电子现金系统，不依赖于通货保障或是结算交易验证保障的中央权威。关键的创新是利用分布式计算系统（称为“工作量证明”算法）每隔10分钟进行一次的全网“选拔”，能够使去中心化的网络同步交易记录。这个能优雅的解决双重支付问题，即一个单一的货币单位可以使用两次。此前，双重支付问题是数字货币的一个弱点，并通过一个中央结算机构清除所有交易来处理。
根据中本聪的一篇涉及比特币网络运行的发表论文，比特币网络自从被许多其他的程序员修订之后，于2009年启动。分布式计算，为比特币提供了成倍增长的安全性和韧性，现在超过了世界顶级超级电脑的联合处理能力。根据比特币兑美元汇率，比特币的总市场估值为5至10亿美元。目前从全网来看，比特币处理的最大交易额为150亿美元，这笔交易及时处理和转账，没有缴纳任何手续费。
中本聪在2011年4月退出公众视野，将比特币代码开发与网络建设的重任留给了欣欣向荣的社区成员。而“中本聪”究竟是谁，时至今日仍然是未解之谜。然而，比特币系统的运行，既不依赖于中本聪，也不依赖于其他任何人——比特币系统依赖于完全透明的数学原理。这项发明本身就是开创性的，它已经蔓延到了分布式计算、经济学、计量经济学领域。

一个分布式计算问题的解决方案

中本聪的此项发明，对“拜占庭将军”问题也是一个可行的解决方案，这是一个在分布式计算中未曾解决的问题。简单来说，这个问题包括了试图通过在一个不可靠、具有潜在威胁的网络中，通过信息交流来达成一个行动协议共识。中本聪的解决方案是使用工作量证明的概念在没有中央信任机构下达成共识，这代表了分布式计算的科学突破，并已经超越了货币广泛的适用性。它可以用来达成去中心化的网络共识来公正选举、彩票、资产登记，以及数字化公证等等。

1.3 比特币的应用、用户和他们的故事

比特币是一项技术，但它所传递的货币从实质上来说，是一种人与人之间价值交换的基础语言。让我们通过他们的故事，来看看使用比特币的人和一些最常用的通货和协议。我们将会反复用到这些贯穿本书的故事，以此来说明现实生活中数字货币的用途，以及他们是如何通过比特币的各种技术使之成为可能的。
北美低价零售
Alice住在北加州的旧金山湾区。她已经从她的科技迷朋友口中得知了比特币，想要开始使用它。我们会跟进她的故事，来了解比特币，获取一些，并在帕洛阿尔托的Bob家咖啡店用比特币购买一杯咖啡。这个故事会从零售的消费者角度向我们介绍比特币软件，交易平台，以及基本的交易。
北美高价零售
Carol是一位旧金山艺术画廊的主人。她出售昂贵的油画来换取比特币。这个故事将介绍高额商品的零售商们所面临的“51％”攻击的风险。
离岸合同服务
Bob是帕洛阿尔托一家咖啡店的老板，正在建设一个新网站。他曾与一个住在印度班加罗尔的网站开发者Gopesh签订了协议。Gopesh已同意比特币支付。这个故事将研究使用比特币进行海外购、合约服务，以及国际电汇。
慈善捐赠
Eugenia是菲律宾一家儿童慈善机构的董事。最近，她发现了比特币，并希望利用它来和一个全新的国内外捐助群体接洽，以此为她的慈善募捐。她还研究如何使用比特币快速优化资金配置。这个故事将会演示用比特币来进行跨币种跨国界的全球融资，展示慈善组织所使用的公开透明账簿。
进口/出口
Mohammed是迪拜一位电子进口商。他试着用比特币来进行快捷支付，进口美国和中国的电子产品到阿联酋。这个故事将示范用比特币来支付大型企业间实物商品的国际收支。
比特币挖矿
Jing是上海一名计算机工程专业的学生。他建了一个用来挖比特币的矿机，使用他的专业技能来为自己创收。这个故事将审查基于比特币的“工业”：用于确保比特币网络安全和发行新货币的特殊设备。
这些故事都是根据真实行业内的真实人物原型来的，他们正在用比特币创造新市场，创造新产业，用比特币这个新兴事物来解决全球经济问题。

1.4 入门

加入比特币网络并开始使用通货，所有用户需要做的就是下载应用程序或使用在线应用程序。因为比特币是一个标准，也有许多运行比特币的客户端软件。还有一个标准客户端，也称为中本聪客户端，这是由一个开发团队管理的一个开源项目，源自于中本聪编写的初始客户端。
比特币客户端的三种主要形式是：
完整客户端
一个完整客户端，或称“全节点”，是存储所有比特币交易的整个交易历史（由每一个用户完成的每一笔交易，曾经所有的每一笔）的客户端，管理用户的钱包，并可以在比特币网络上直接开始交易。这类似于一个独立的电子邮件服务器，因为它处理着协议的各个方面，而不依赖于任何其它的服务器或第三方服务。
轻量级客户端
一个轻量级客户端存储用户的钱包，但需要依赖第三方服务器才能进行比特币交易，才能接入比特币网络。轻量级客户端不保存所有交易的完整副本，因此必须信赖第三方的服务器来获取交易确认。这就类似于一个独立的电子邮件客户端，能够通过邮箱服务器来访问一个邮箱，因为它在网络交流中依赖于一个第三方服务器。
在线客户端
在线客户端通过网页浏览器在第三方服务器上访问和储存该用户的钱包。这类似于在线邮件，因为它完全依赖于第三方服务器。

移动客户端

智能手机的移动客户端，例如基于Android系统，既可以作完整客户端运行，也可作为轻量级客户端或在线客户端。一些移动客户端是与在线客户端或桌面客户端同步的，提供跨多个设备但有一个共同的资金源的多平台钱包。

比特币客户端的选择，取决于用户想要管理资金的数目。一个完整的客户端将为用户提供最高级的管理和独立性。这样钱包的备份和安全责任就转移到了用户身上。另一种选择是在线客户端，其设置和使用是最简单的，但在线客户端的取舍还在于需衡量第三方介入的风险，因为安全性和控制权是由用户和网页服务商所共同承担的。如果一个在线钱包服务遭受了损失，就像已发生过的那样，用户们可能会失去所有的资金。反过来看，如果用户的一个完整客户端没有进行适当的备份，他们可能会因为电脑的操作失误而丢失他们的资金。
这本书的目的在于，我们将演示各种可下载的比特币客户端的使用方法，从原版客户端（中本聪客户端）到在线钱包。一些案例将使用到原版客户端，除了作为一个完整的客户端以外，也会公开钱包的API，网络和交易服务。如果您计划进入比特币系统探索编程的话，将会需要原版客户端。

1.4.1 快速入门

我们在“1.3 比特币的应用、用户和他们的故事 ”一节中介绍了Alice，她并不是技术性用户，最近才从一个朋友那听说了比特币。她通过浏览比特币官方网站bitcoin.org开始了自己的比特币之旅，在官网上，她发现了很多种可供选择的比特币客户端。她根据官网提供的建议，选择了轻量级的Multibit客户端。
Alice通过官网bitcoin.org上提供的链接，在她的电脑里下载安装了Multibit客户端。目前Multibit电脑客户端有WindowsWindows, Mac OS 和 Linux版本。

比特币钱包必须由一个密码或密令来保护。有许多试图破解弱密码的潜在威胁，所以要注意谨慎设置一个不会被轻易破解的密码。密码应使用大小写字母、数字和符号的组合，避免出现生日、球队名字等个人信息。避免使用任何能在字典里轻易找到的词语，不管这个词语是什么语言的。如果条件允许，可以利用密码生成器生成一个完全随机的12位以上的密码。请记住：比特币是一种随时能被转移到世界其他任何地方的货币。如果不加以妥善保管，会很容易被偷走。

Alice下载并安装了Multibit客户端后，打开程序就会出现一个欢迎界面，如图1-1所示：


图1-1 Multibit比特币客户端的欢迎界面

Multibit客户端会自动为Alice生成一个钱包和一个全新的比特币地址，点击图1-2所示的请求标签即可看到。


图1-2 Multibit客户端请求标签中Alice的新比特币地址

界面中最重要的是Alice的比特币地址。类似于电子邮件的地址，Alice可以分享这个地址，这样任何人都可以通过这个地址直接将比特币发送到的新钱包里。界面上看起来一长串的字母和数字就是地址：
1Cdid9KFAaatwczBwBttQcwXYCpvK8h7FK。
地址旁是一个二维码。这个二维码是可以被智能手机摄像头扫描到该钱包地址的条形码，即窗口右边黑白相间的方块。通过点击比特币地址或二维码旁边的复制按钮，Alice可以将它们分别复制到剪贴板。点击二维码可以将其放大，便于智能手机扫描。
Alice也可以打印出这个地址二维码给别人，这样就不用打一长串字母和数字了。
比特币地址以数字1或3开头。类似于电子邮件地址，这些地址可以分享给其他的比特币的用户，这样他们就可以直接通过这些地址发送比特币到你的钱包里。不同于电邮地址的是，你可以任意地创建新的比特币地址，这些地址都能成功地将资金转到你的钱包。钱包是多个地址和解锁资金密钥的简单集合。每笔交易你都可以使用不同的地址，这有利于提高隐私的安全性。用户可创建地址的数量几乎不受限制。
现在Alice已经准备好开始使用她的新比特币钱包了。

1.4.2 获取你的第一枚比特币

现在你还无法在银行或是外币兑换处买到比特币。截至2014年，在大多数国家，购买比特币还是相当困难的。你可以去一些专门的通货交易所，购买比特币或是出售比特币换取当地货币，交易所是以在线通货市场的方式来运营。包括以下几种：
Bitstamp
一个欧洲通货市场，通过电汇方式，支持包括欧元、美元在内的多币种交易。
Coinbase
美国比特币钱包，也是买家和卖家进行比特币交易的一个平台。 coinbase允许用户通过ACH系统来连接美国支票账户，这样易于购买和出售比特币。
这一类的数字加密货币交易所，在国家货币和加密货币夹缝中求生存。因此，会受各国法规和国际法规的制约，而且往往会具体到某单个国家或经济区，并只限于该地区的国家货币。你所选择的货币交易所，只限于你使用的本国货币，也只能是在你国范围内合法运营的交易所。类似于在银行开户，用此类服务来设置这些必要的账户需要花费数日或数周的时间，因为他们需要各种形式来了解你的客户，确认交易将符合反洗钱法。一旦你拥有了交易所的一个账户，你就可以像用代理账户购买出售外币一样的，更快捷地购买或出售比特币了。
bitcoin charts是提供价格索引的站点，一个包括数十家货币交易所其他市场数据的站点，在这里你可以找到更完整的数据。
新用户有以下四种方法来获取比特币：
▷ 找个有比特币的朋友，直接向他购买一些。很多比特币用户都是这样开始的。
▷ 利用localbitcoins.com这样的分类服务网站来寻找你所在地区的卖家，使用现金进行面对面的线下交易。
▷ 出售某种产品或服务来换取比特币。如果你是个程序员，可以出售你的编程技能。
▷ 使用你所在地区的比特币ATM机。利用CoinDesk里的在线地图来找到你附近的比特币取款机。
Alice是经朋友介绍认识比特币的，所以在等待加州通货市场上的账号被验证和激活的同时，她轻而易举的就获取了她的第一枚比特币。

1.4.3 发送和接收比特币

Alice已经创建好她的比特币钱包，准备接收资金了。她的钱包程序随机生成了一个私钥（关于私钥的详细介绍见“4.1.3 私钥“）和对应的比特币地址。这时，她的比特币地址还未在全网公布，也未在在任何比特币系统中“登记”。她的比特币地址只是一串数字，对应一个她可以掌控的资金私钥。在该地址和账户之间还没有任何交易产生，也没有任何关联。直到这个地址接收到在比特币账簿（区块链）中公布过的一笔交易时，才会成为众多可能“有效”的比特币地址之一。一旦该地址接受了一笔交易，就会变成全网所知的地址之一，Alice就可以在公开账簿中查询余额了。
Alice和Joe约在当地的一个饭店里会面，正是Joe把比特币介绍给了Alice的。这样Alice就可以用美金向Joe换取一些比特币，让Joe发送一些比特币到她的账户里。她带来了打印版的比特币地址和钱包二维码。从安全角度来说，比特币地址没什么特别机密的。她可以在任何地方公布自己的地址，而不用担心帐户安全。
Alice只想兑换10美元的比特币，免得在这项新技术上冒险花太多钱。所以她给了Joe 10美元和她地址的打印件，这样Joe就可以给她发送等值的比特币了。
接下来Joe需要弄清楚汇率，以便于发送给Alice相应数额的比特币。有很多应用和网站都会提供当前的市场汇率，下列是一些最流行的：
Bitcoin Charts
Bitcoin Chart 是一个市场数据服务网站，显示了全球众多交易所的比特币市场汇率，以当地不同的汇率来进行结算。
Bitcoin Average
Bitcoin Average是一个提供每个币种的交易量加权平均价格的简单视图网站。
ZeroBlock
ZeroBlock是一个免费的安卓和iOS应用程序，可以显示不同交易所的比特币价格。（见图1-3）
Bitcoin Wisdom
另一个市场数据索引服务站。


图1-3 ZeroBlock，一款基于安卓和iOS系统的比特币市场汇率应用程序

Joe使用上述的程序或网站中的其中一个，查到比特币的价格约为每个比特币价值100美元左右。按照这个汇率，Alice给了他10美元，作为交换，他应当给Alice 0.1个比特币，即10,000,000聪。
Joe查到一个市场价后，打开自己的手机钱包应用，选择“发送”比特币。


图1-4 Blockchain 手机钱包的比特币发送界面

例如，如果是在苹果手机上使用Blockchain手机钱包，他会看见屏幕上要求输入：
▷ 对方的收款地址
▷ 需要发送的比特币数量
在比特币地址的输入栏，有一个看起来像二维码的小图标。Joe可以用他的智能手机摄像头扫描条形码，而不用再输入Alice的比特币地址(1Cdid9KFAaatwczBwBttQcwXYCpvK8h7FK)了，不用再打出这个又长又繁琐的地址。Joe轻击二维码图标，启动智能手机的摄像头，然后扫描Alice带来的二维码打印版。手机钱包程序会填好比特币地址，Joe可以通过比较这个地址和Alice打印的地址中的几个数字，来确认已正确地扫描。
接着Joe输入了交易的比特币金额，0.1比特币。他仔细检查，确保已经输入了正确的金额，因为他马上要发送这些钱了，任何一点点的小失误都会导致发送到错误的地址。最后，他按下了发送键来完成这笔交易。Joe的手机钱包会创建一笔交易，将Joe的钱包里的0.10比特币发送到Alice提供的地址，利用Joe的私钥来签名这笔交易。这就公告了比特币全网，Joe已经授权允许从他的一个地址转账比特币到Alice的新地址。由于交易是通过P2P网络协议传输，它会迅速在整个比特币网络传播。不到一秒钟，网络中大多数连接良好的节点都会收到该交易信息，并首次公布Alice的地址。
如果Alice手边有智能手机或笔记本电脑，她也能看到这笔交易。比特币账簿—一个不断膨胀的文件记录，记载了每一笔曾发生过的比特币交易—是公开的，意味着她可以查看所有曾经使用该地址的记录，可以查看是否有人朝这个账户发送了比特币。她只要在blockchain.info网站的搜索框中，输入她自己的地址，就可以轻而易举的知晓了。网页会显示出该地址所有的交易记录。Joe点击发送后，0.10比特币会很快转到她的钱包里，如果Alice正看这个页面，她就会发现网页更新了这笔新交易信息。

确认

起初，Alice的地址会显示Joe发出这笔的交易为“未确认”，这意味着这笔交易已经被广播到网络，但是尚未列入比特币交易记录账簿，即区块链中。总的来说，交易必须由一个矿工“开采”，交易是包括在区块中的。当新区块创建时，大约十分钟左右，该区域内的交易就会被全网接受为“已确认”，区块中的比特币也都能使用。交易可以立即被其他人看到，但只有当其被包含在新开采的区块中，才是“被信任的”。

现在Alice可以自由支配她所有的0.10个比特币了，感觉很是自豪。在下一章中，我们将看看她第一次使用比特币支付，并会更细致地了解交易和广播的相关技术。

==目录==

简介
前言
第1章 介绍
第2章 比特币的原理
第3章 比特币客户端
第4章 密钥、地址、钱包
第4章 高级密钥和地址
第5章 交易
第6章 比特币网络
第7章 区块链
第8章 挖矿与共识
第8章 区块链分叉、矿池、共识攻击
第9章 竞争币、竞争块链和应用程序
第10章 比特币安全
附录1 交易脚本的操作符、常量和符号
附录2 比特币改进协议
附录3 pycoin库、ku程序和tx交易程序
附录4 sx工具下一些的命令本文原链接：http://zhibimo.com/read/wang-miao/Mastering-Bitcoin/Chapter01.html
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精通比特币 – 前言

关于本书

我第一次偶遇比特币是在2011年年中，当时的反应大概是“哈！书呆子的钱嘛！”因为没能领会它的重要性，我忽视它长达六个月之久，而让我稍感宽慰 的是，许多我认识的一些聪明绝顶人也是这种反应。在一次邮件列表讨论时，我再次接触到了比特币，于是决定阅读中本聪（Satoshi Nakamoto）写的白皮书，研究比特币的权威解释，看看到底是怎么一回事。我仍记得刚刚读完那九页内容的那一刻，那时我才终于明白了：比特币不单单是 一种数字货币，还是一种给货币及其他很多东西提供基础的信任网络。对“不是货币，而是去中心化信任网络”的领悟，让我开启了为期四个月的比特币沉醉之旅。 我如饥似渴地寻找任何关于比特币的点滴信息，变得越来越着迷，每天都花上12个小时以上紧盯屏幕，竭尽所能地不断阅读、写作、学习和编程。从这段着魔的状 态中走出来的时候，我的体重由于前期没有规律饮食轻了20多磅，同时我也坚定了要全心投入比特币事业的决心。
随后的两年，我创立了一系列开发比特币相关服务和产品的公司，之后我决定写我的第一本书。书的主题就是激发了我疯狂的创造力并让我冥思苦想的比特币，它是我在继互联网之后遇到的最为振奋人心的技术。现在是时候跟更广大的读者分享我对这项惊人技术的热情了。

阅读对象

本书主要面向程序员。如果你能使用一门编程语言，本书将会告诉你加密货币的原理、使用方法，以及如何开发与之相关的软件。对希望理解比特币及加密货币内在工作机制的非程序员读者们，本书前几章作为对比特币的深入介绍依然适用。

封面故事

在群居生物物种中，切叶蚁表现出了高度复杂行为的物种特征。但是，群落中的每一只蚂蚁个体仅仅遵循一些社会互动和化学气味（即信息素）交换的简单规 则。维基百科提到：“切叶蚁形成地球上仅次于人类的最为庞大且复杂的动物社会。”实际上，切叶蚁不吃叶子，而是使用叶子制造一种真菌来充当蚁群主要食物来 源。意识到了吗？它们在耕作！
虽然切叶蚁形成的是阶级社会，且依靠蚁后繁衍后代，但是在蚁群中不存在中央集权体制或领导人。通过切叶蚁我们可以看到，群落中数百万成员所展现的高度智能且复杂的行为是社会网络中的个体互动这一性质的凸显。
大自然向我们证明，去中心化体制具有弹性并能创造出意想不到的复杂性和难以想象的精妙，而不需要中央集权体制、等级制度或复杂的组织结构。
比特币网络正是这样一个高度复杂的去中心化的可信网络，能够支撑无数财务流程。然而，比特币网络的每一个节点都遵循着一些简单的数学准则。节点间的 相互作用促成引起了组织的复杂行为，而并不是任何某个单一节点自身具有复杂性和可信性。就像蚁群一样，比特币的弹性网络是一个由众多遵循简单准则的简单节 点所组成的弹性网络，这些简单的节点准则聚合在一起可以完成惊人的事情，而不需要任何中枢协调。

本书惯例

本书中的印刷惯例如下：
此图标表示小贴士，建议，或一般性注解。
此图标表示预警或警告。

代码示例

本书示例是基于类Unix操作系统（例如Linux或Mac OS X）的命令行，用Python，C++编程语言来说明的。全部代码段均可在Github主代码库中的code子目录获得。读者可以通过GitHub创建自己的代码分支，尝试书中示例，或者提交代码更正。
所有代码段在大多数操作系统上都可以通过最小化安装对应语言的编译器和解释器来重现。在必要的地方，本书还提供了基本的安装指令以及每步指令输出的结果。
为了便于打印，本书重新格式化了部分代码段和代码输出。在所有此类例子中，每行代码以反斜杠（\）字符和换行符分开。当你需要尝试这些示例时，请删除这两个字符的，把被分隔的两行重连起来，就可以看到与例子中一致的结果了。
本书所有代码段尽可能地采用实值计算，因此你可以通过重复构建本书提供的代码示例，用你自己写的代码计算出相同的结果。譬如，书中出现的私钥和对应 的公钥及地址也都是真实存在的。示例中的所有交易、区块和区块链均被记录在实际的比特币区块链中，是公共账目的一部分，因而你可以在任何比特币系统中检查 它们。

使用代码示例

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精通比特币 – 简介

《精通比特币》作者是Andreas M. Antonopoulos 。本书会为你参与这个货币网络提供必备知识，引导你进入看似复杂的比特币世界。无论你是正在构建下一个杀手级应用、投资创业，还是单纯对技术好奇，这本实用的书都是你不可或缺的阅读材料。
 

精通比特币

作者：Andreas M Antonopoulos

Andreas M. Antonopoulos 是一位著名的技术专家和连续创业企业家，比特币界最著名和倍受尊敬的人物之一。身为一名迷人的公共演说家、教师和作家，他善于把复杂的问题变得简单而易于 理解。作为一名顾问，他则帮助初创者认知、评估并指引减小安全和业务风险。
Andreas M. Antonopoulos 的成长和互联网密不可分，青少年时期，他便在自己希腊的家中创办了他的首家公司——一个早期电子信息服务系统和原始的互联网服务提供商。他取得了伦敦大学 学院的电脑科学学位、数据通信学位以及分布式系统学位，该学校最近跻身于全球大学排名前十。移居美国后，Andreas M. Antonopoulos 和别人合办了一家成功的技术研究公司，管理公司的他，在网络、安全、数据中心和云计算方面，为许多世界五百强公司的首席执行者提供建议。他撰写了200多 篇关于安全、云计算和数据中心的文章，已经在世界范围内被印制出版，并在多家报刊发表。他还持有两项网络和安全领域的专利权。
1990年，Andreas M. Antonopoulos 开始在私人、专业和学术等诸多场合讲授IT话题。从五名企业高管的会议室，到千人参与的大型会议，他不断磨练着自己的演讲水平。超过400次的锻炼，不仅 使他成为了为人津津乐道的教授，还铸就了他世界级演讲大师的美名。2014年，第一所授予数字货币学士学位的尼科西亚大学邀请他来校任教。上任后，他与别 人合作开设了这门课程。他还参与讲授了数字货币导论，后者成了为尼科西亚大学的一门大型网络公开课（MOOC）。
作为一名比特币企业家，Andreas M. Antonopoulos 已成立了不少比特币企业，并推出了一些社区开源项目。他担任好几家比特币和加密货币公司的顾问。他既是一名出版作家，发表了大量关于比特币的文章和博文； 也是一档流行博客“Let’s Talk Bitcoin”的固定主持人；还是在全球各地的技术安全会议上演说的常客。

译者：

薄荷凉幼；陈萌琦；陈姝吉；程鹏；程西园；达文西；吉鸿帆；李丹；李润熙；李凌豪；李昕阳；刘畅；吕新浩；马峰；牛东晓；秦彤；邱頔；邱蒙；戎如香；史磊；汪海波；王宏钢；辛颖；杨兵；尹文东；余龙；张林；张琦张大嫂；张亚超；张泽铭；赵冬帅；赵余；YANG YANG

简介

想要加入一场颠覆金融世界的技术革命吗？《精通比特币》会为你参与这个货币网络提供必备知识，引导你进入看似复杂的比特币世界。无论你是正在构建下一个杀手级应用、投资创业，还是单纯对技术好奇，这本实用的书都是你不可或缺的阅读材料。
比特币，作为第一个成功的去中心化数字货币，尽管还处在起步阶段，却已经催生了数十亿美元的全球性经济体。它对任何具备相应知识和参与热情的人都是开放的。《精通比特币》会为您提供必要的知识，但请各位读者自备热情。
本书包括:
▷ 针对非技术用户、投资者以及企业高管，概括性地介绍比特币
▷ 针对开发人员、工程师以及软件系统架构师，介绍比特币和加密货币的技术基础
▷ 详细介绍比特币去中心化网络、点对点体系结构、交易生命周期以及安全原则等细节的
▷ 比特币和区块链的发明的衍生物，包括替代链、货币以及应用程序
▷ 通过用户故事、简练的类比、示例以及代码段来阐释的关键技术概念
Andreas M. Antonopoulos 是比特币行业最为知名和受人尊敬的技术专家、连续创业家，现担任多家技术创业公司的顾问。他同时还是一名出色的演说家，教师以及作家，经常在世界各地的会 议和团体活动中发表演说，用通俗易懂的讲解把复杂的学科普及给广泛听众。

“论及比特币，有人问我它到底是怎样工作的？现在我有了一个极好的答案——《精通比特币》这本书会让每位读者深刻理解比特币的工作原理，还会帮助读者为写出下一代神奇加密货币的应用程序做好充分准备。”
——Gavin Andresen，比特币基金会，首席科学家
“Andreas的书将帮助你投身于金融世界的软件革命。”
——Naval Ravikant，AngelList联合创始人

捐赠

在本书翻译过程中，巴比特 捐赠了1个比特币，火币、OKCoin、云币 各捐赠了2个比特币。
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  3. 一年之后（即，2016 年 6 月 1 日），剩余的比特币将平均发放给译者们，留作纪念。
  4. 捐赠名单讲在此页面公布。如果您愿意，捐赠比特币时，请使用 blockchain.info 或者 bitfoo.com，在 note 中标明您的身份，以作纪念。

==目录==

简介
前言
第1章 介绍
第2章 比特币的原理
第3章 比特币客户端
第4章 密钥、地址、钱包
第4章 高级密钥和地址
第5章 交易
第6章 比特币网络
第7章 区块链
第8章 挖矿与共识
第8章 区块链分叉、矿池、共识攻击
第9章 竞争币、竞争块链和应用程序
第10章 比特币安全
附录1 交易脚本的操作符、常量和符号
附录2 比特币改进协议
附录3 pycoin库、ku程序和tx交易程序
附录4 sx工具下一些的命令
本文原链接：http://zhibimo.com/explore/Mastering-Bitcoin

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比特币是穷人的信托

比特币是穷人的信托
很多人不明白这个道理
说几个事实：
1， 比特币是全世界穷人的信托，只需要你相信它，学会保管它，你就可以参与进来，没有任何门槛
2， 比特币可以在全世界有互联网的地方自由流通，不用经过银行，银行就是gov来控制你经济的地方
3， 大部分穷人都没有投资渠道，就算有大部分渠道也是割韭菜的，比如癌股，或者是有门槛的，但是比特币没有，它是自由的，亲民的
比特币就是全世界穷人的信托
由于马太效应，钱生钱不要太容易，现在的金融和经济系统纯粹就是为大银行家，大资本，大财团服务的
滥发的钞票，还有通胀多出来的钱其实都进了大资本家的怀里
穷人和中产一点机会都没有，但是比特币让你的资产不会贬值
比特币的铸币税属于每一个持币人

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比特币常见误区

1）一些人把比特币当成了表面印着电路板，上面有一个大写B的金属币。那个金属币其实只是一个玩具道具。
真正的东西甚至不能叫虚拟货币，因为没有币，只有账本上的一串数字。
2）大家介绍比特币都说数量有限，最多只有两千一百万个。这是有心的误导。
就像人民币的常用单位是元，但基本能用单位确是分，用硬币。支付宝，微信都可以花0.01元，也就是1分。但0.1分就不行了。
比特币的基本单位是1亿分之一个币，叫聪。因为在理论上，和早期区块不拥堵时，无手续费也能转账1聪。
比特币的真实有用单位是两千一百万亿个。今后不会不够用。今后老百姓接触的也会是多少聪，而不是多少个。
论个的比特币是个很大的单位，就像亿美元，吨黄金，老百姓的黄金都论多少克。
3）比特币诞生以来上涨了1100多万倍，单价高达9700美金，人民币6.4万，绝对是泡沫。这样说，不是有心无心误导，就是没认真研究过而人云亦云。
一个聪很便宜，只有0.064分钱。
比特币不停的上涨，是价值发现和合理回归的过程，国际国内资深人士说每个币会到1百万美金，绝不是毫无根据的信口开河的忽悠。
这是一种很可能实现的的前景。当然道路绝不会一帆风顺，前方充满了艰难险阻，万里长征才刚开始，甚至有失败的可能。
4）比特币本身也绝不是币而已，它是一个基于互联网，或叫寄生于互联网的一个网络系统。他的基因是区块链。
它是一个价值网络，也是一个信息网络。早期一些无关信息，包括创始块上中本聪的一句话。都永久的存在于区块链上了。
5）比特币链，是一个公链，是第一个区块链，也是最强壮安全的区块链。比特币是这个链维持下去的不可或缺的奖励机制和润滑剂。

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永恒的告白-比特币区块448064

比特币区块448064只有一个交易（加上挖矿奖励的话算两个），交易地址巧妙的组成了一封给Ms. Dover的告白。
更有趣的是交易金额都是圆周率的前几位，同样象征着无限不循环小数-爱的永恒（都是0.00314159BTC）
观察交易记录，发现这笔转账至多在两天内就得到了确认（手续费仅0.004 sat/B确保了不会被其他利益驱动的矿工挖走）
意味着这个告白者应该有很多算力以支持。

本文作者译文：
致 Dayah Dover，
你的个性独一无二，
你的智慧闪耀光芒，
你能做少数人才能做的事。
你这么的美丽动人，
你是我的整个世界，
给了我生命的意义和乐趣。
Dayah
我爱你
永远
只要有网络，只要社会还在运转，只要比特币不死，那么这封告白就会被永远留在区块记录上。
这大概就是技术宅的浪漫吧。
区块查询
https://blockchain.info/block/00 … f9f5ecbd57261cad454
本文作者的补充
https://blockpath.com/pages/Inte … ternal_love_letter/
—-
如果想的话，你也可以做到！只需要一笔交易即可。
像这样写在区块里的，可算是大手笔了！

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比特币披萨的故事

比特币披萨日（Bitcoin Pizza Day）：2010年5月22日
 
在比特币发展的初期，一个程序员极客花了一万枚比特币购买了两个披萨并放到了论坛上炫耀。 
比特币区块链上的可追踪溯源性帮助我们来验证这笔交易，即使是七年以前的一笔交易也能在准确今天查到历史。 我在比特币区块高度57043上找到了这么一个转账记录，在2010年5月22日确实有一笔10000BTC的转账，与披萨日的日期相符，看来确信无疑了。 

附上比特币区块链浏览器的查询链接：https://blockchain.info/tx/a1075db55d416d3ca199f55b6084e2115b9345e16c5cf302fc80e9d5fbf5d48d
 

2010年的5月18号，我们的主人公Laszlo Hanyecz在比特币论坛BitcoinTalk上发帖声称：“我可以付一万比特币来购买几个披萨，大概两个大的就够了，这样我可以吃一个然后留一个明天吃。 你可以自己做披萨也可以在外面订外卖然后送到我的住址。” 他甚至对自己的口味偏好做了要求：“我喜欢洋葱，胡椒，香肠，蘑菇等，不需要奇怪的鱼肉披萨。”
 
帖子发出之后，有几个感兴趣的论坛朋友确实陆续有一些回复，除了有人问地址之外，还有人表示自己在欧洲不知道如何帮Laszlo Hanyecz订美国的外卖。Laszlo附上了自己在佛罗里达州的地址，并且还有人提示按当时价格10000BTC可以换到41美金，两个披萨可能不划算。 
在5月22号Laszlo发出了交易成功的炫耀贴，表示已经和一个叫Jercos的哥们完成了交易，还附上了披萨的图片。至此，这个不超过20人回复的帖子沉寂了。
 
2010年的8月份，随着比特币正式交易所的上线，有好事的就把这个帖子挖了出来。表示600美元的披萨好吃吗（2010年8月价格），11月的时候还有哥们发出2600美元的披萨好吃吗的跟帖（2010年11月价格）。Laszlo 做出了回应，玩笑似的表示自己现在已经不能够一天挖几千枚币了，所以可能再也吃不起这种披萨。
 
1. Laszlo如何拥有那么大量的比特币？
首先，他是一个精通计算机的程序员，并且很早就进入了这个领域，在比特币系统算力不高的早期时代，他就开始挖矿了。 
第二，你可能并不知道，他是使用GPU挖矿的第一人。在他之前的大部分挖矿都是使用CPU的，他觉得CPU挖矿不过瘾，然后发现GPU要比CPU挖矿快800倍，于是就在比特币还不普及的阶段用GPU挖了大量的比特币。根据他之前的回帖，每一天的收益在几千枚左右，这也不奇怪为什么拿出1w枚来换取披萨了。当然，如今GPU的算力已经不够了，大部分的比特币矿机都采用定制的ASIC芯片。
 
2. Laszlo后来去哪里了，还持有很多比特币嘛？
根据Laszlo在论坛上最后的发言（2014）年，他再次之后还持续挖过一段时间的矿，但并没有长期的保存它，而是在不同时期卖掉了。（总计卖掉了8w多枚比特币），如今他的比特币账户趋近余零。
 
3. 买了披萨的人现在在哪里？
Jercos非常的年轻，现在也只有25岁（买10000个比特币那年仅仅19岁）。他告诉记者说自己在bitcoin刚创世的2009年就关注了这项技术，并成为了出入各大极客论坛的一员。他与卖披萨的Laszlo并不认识，但是总是在同一个IRC（聊天室）出入，在当时算是对ID比较相熟。
 

谈到一万个比特币的去向时，他表示在第二年他把这一万枚比特币以400美金的价格出售了，回报率在十倍。（虽然十倍但是还是很可惜了。。）如今他对区块链的技术还是十分看好，对以太坊也十分看好。
 
什么大风大浪没见过，这句话形容早期的区块链投资者应该更加合适不过了。用一万个比特币买披萨这件事情，世界上仅发生过这一次，以后可能也很难发生了。
 
一项革命性新技术的诞生往往开始是对学术界的冲击开始，进而影响经济金融，再然后改变社会格局和相关政策。这是技术革命的标准流程，从蒸汽机到电力再到互联网，人们总是会为不可逆转的革命性新技术进行知识迭代，为其制定专门的规范政策。
 
新的技术浪潮趋势已经来到，无论是人工智能还是区块链，有的人不停地在不明朗的黑暗中不断探索，买卖一万比特币也只是他们人生中的插曲。有的人还在原地观看，别人跌倒了，笑笑。别人成功了，也笑笑。