比特币协议起源

1997年，Haber提出了一个协议，这个协议是用时间戳保证数字文件安全的，该协议成为了比特币区块链协议原型，这一超前设想为后续比特币的诞生埋下了伏笔，它开启了数字安全领域的新思路，虽然多年时间已经过去，但是当时那种用时间戳维护文件安全的创想，在如今看来仍然颇具前瞻性。

中本聪的比特币白皮书

2008年，中本聪发表了《比特币：一种点对点的电子现金系统》，在这篇文章中，他提出了一种电子支付系统，该系统不需要可信任第三方，且基于密码学，第二年发布了0.1版比特币软件，正式开启了比特币在全球的发展进程，从这时起，比特币进入了大众的视线，引发了一场数字货币革命。

交易验证步骤

当用户发送比特币交易，交易便会被广播到网络节点。节点进行验证时，会查看交易输入对UTXO的引用。若UTXO被多次引用或者输出不存在，那么该交易就是无效的。早期有人试图利用漏洞进行多次引用交易，这些交易都被及时识别为无效，这确保了交易的严谨性。随后，有效交易进入节点内存池，等待矿工选取进入新区块。

候选区块构成

候选区块里存在交易数据，也有区块头。区块头涵盖协议版本号、默克尔根、上一个区块哈希、时间戳、难度目标以及随机数。默克尔根十分关键，它是由所有交易哈希值构成的根哈希。时间戳能够标记交易时间，这些信息共同构建起区块的基本框架，为后续的挖矿等操作奠定基础。

矿工挖矿过程

矿工运用穷举法列举随机数，将改变后的区块头数据作为 SHA - 256 的输入，进而计算哈希值，一直算到哈希值小于难度目标随机数，这个过程如同大海捞针，需投入大量算力与能源，早期挖矿相对容易，如今算力竞争激烈，挖矿难度大幅提高，之后矿工会把新区块广播到网络。

区块检验与记录

网络节点会对新区块展开检验，目的是确保区块头信息有效，还要保证其哈希值小于目标难度 。这就跟关卡守卫进行严格检查类似，只有合格的区块才能通过 。有效区块里的交易能成功记录在比特币区块链中，从而成为网络共识的一部分 。每一笔交易记录都会让比特币网络更稳定、更可信赖 。

难度调整算法

比特币网络运用“难度调整算法”，其目的在于确保新区块大约每10分钟生成一个。当算力上升时，难度会自行提高；当算力下降时，难度会相应降低。举例来说，在挖矿热期间，算力大幅增长，算法便会加大难度。这种自适应的调整能够使比特币网络稳定运行，防止新区块生成速度出现过快或过慢的情况。

工作量证明机制

工作量证明融合了加密证明、共识机制、分布式计算以及激励机制，它是比特币网络安全保障的核心，它能让节点参与算力竞争，算出目标哈希值的节点可获得奖励，这种机制能激励节点维护网络安全稳定，辛勤劳作会有回报，在比特币网络中，努力计算的矿工能够收获相应的数字货币。

51%攻击理论

中本聪证实，当诚实节点掌控的算力超过51%，攻击者就难以篡改历史交易，若攻击者打算双重支付，就得秘密构建支链并超越主链，之后再进行广播，在多数诚实节点控制算力时，这种攻击很难成功，现实中，曾有小型数字货币网络遭受过51%攻击，不过比特币至今都没有出现成功攻击的实例。

攻击成本分析

对于攻击者来说，当算力明显低于51%时，跟着诚实链条获取奖励和交易费会有更大的利润空间，攻击要投入大量算力，而且成功概率很低，投入和收益不成比例，这使得大多数人选择合法挖矿，从而让比特币网络一直保持相对安全稳定的状态。

现在请大家思考一下，未来随着算力不断发展，比特币网络的安全机制会发生什么样的改变？要是你对这个感兴趣，可别忘了点赞这篇文章，还要分享这篇文章！