区块链科普视频 | 什么是区块链的加密模型？

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　　在之前的科普视频中为大家科普介绍了什么是区块链，如果还没有看过的朋友可以先自行查看。今天深入的再和大家来聊一聊区块链的加密模型。
　　在之前一系列的视频中，大家应该也了解到了，区块链是一种去中心化、基于共识机制、密码学、分布式存储的账本。通过一些案例也了解到区块链的账本具有可信任，不易篡改等特性。
　　但如果没有现代密码学的发展，区块链是不会出现的。作为区块链的第一个成果，比特币正是基于共享账本和密码学才诞生的。
　　每个人的区块链、比特币账本都有一个密码，用更专业的名词来说，这个密码叫做私钥，这个私钥是比特币钱包为每个账本单独生成的。有人会问了，如果持有账本的人太多，会出现两个人私钥一样的情况吗？当然不会了，比特币最多可以生成2的256次方这么多个私钥，所以哪怕银河系的每个行星上都住满了人，每个人都手持一个比特币账本，每个账本的私钥也不会相同。这个私钥是每个人自己才知道的，千万不能告诉别人。如果让别人知道了私钥，无异于将银行账户的密码告诉了别人。
　　仅仅有了私钥还不够，想让别人向你的钱包里转账的话，你还需要一个用来进行转账的公开地址，专业术语叫做公钥。公钥就像是银行卡的账户号码。不同的是，银行的账户是银行随机分配给用户的，用户拿到银行卡之后，可以在ATM机上设置新的密码。
　　比特币钱包账户恰恰相反，首先是有了私钥，然后根据私钥再生成公钥，而且生成公钥的过程，用户是参与不了的。
公钥是如何产生的呢？这就涉及到了加密学的知识。为了更明白的解释这个问题，我们岔个话题。
　　十七世纪，一位法国律师，同时也是一位业余数学家和物理学家。他在阅读一本拉丁文的数学书时，在书的空白处写了一道命题。并宣称找到了一种美妙的证明，可惜空白太小，写不下。此后的三百年里，无数聪明人都试图证明这个定理，可惜都没有成功。可能有人猜到了，这位学者叫做费马，这个命题就是著名的费马大定理 。
　　时间到了二十世纪末尾，费马大定理终于被数学家怀尔斯证明了。而怀尔斯所用的数学工具之一就是椭圆曲线。而诞生于二十一世纪之初的比特币和区块链，恰恰是利用了基于椭圆曲线的加密算法，不得不让人感叹历史事件的巧合。
　　言归正传，椭圆曲线加密算法有这么一个特性，通过椭圆曲线乘法可以从私钥计算得到公钥，但这是一个不可逆的过程。也就是说，就算有人拿到了公钥，他是无法反向算出对应的私钥是什么的。有了公钥之后，你就可以很方便的将公钥公布出去，这样别人就可以往你的钱包转账了。
　　用比特币钱包的密码和账户和我们日常使用的银行卡的差异，刚才我们讲过了。那比特币的交易和我们平常的交易会有不同吗？
　　我们知道，银行卡的支付系统是基于账户模型的，每个人都有一个账户，交易就是在账户中做数字的加减法。为了保证账户余额准确，就需要保存他过去的所有交易数据。所以，如果要算账户余额，把之前所有的交易数据做加减法就能算出来了。
　　而比特币不是基于账户模型，是引入了输入和输出的概念。
　　每笔比特币交易有资金来源，专业术语称为交易输入。也有资金去向，专业术语称为交易输出。所有的资金来源都来自前面一个或者多个交易的输出，就像接水管一样，一个接一个，此出彼入，此入彼出，生生不息，钱就在交易之间流动起来了。也就是说，每一个比特币我们都能通过交易输出追溯到它的起源。
　　我们知道，通过银行进行转账，如果银行不收转账手续费，付款方付出的资金会和收款方收到的资金相等。和银行账户类似，一笔比特币的交易输入的比特币金额会小于交易输出的比特币金额，其差值为比特币交易手续费。比特币的输出有一个特别之处，一旦一个输出被创建出来，那么这个输出就只能一次性都花出去。
　　听到这里，就会有人问了，假如A有10个比特币，但是只想将1个比特币转给B，是不是就没有办法？当然不是了，在这笔交易中，比特币钱包会自动创建两个输出，一个输出是给收款人B转1个比特币，另一个输出是给A自己转9个比特币，这里忽略了交易手续费。如果下次再交易的话，A的交易就是9个比特币的输入了，而B的交易就会是1个比特币的输入。以此类推，这个过程就好比记账一样，每个账目都有源头和去处，保证了账目的清晰和准确。
　　说个更直白的例子，比特币的交易类似于现实世界中直接用支票进行交易。假如A写给B一张100元的支票，其中A是输入，B是输出。当B需要给C付50元时，B不是去银行兑现支票然后付款给C，而是直接写两张新的支票，一张50元给C，一张50元给自己，再将原来100元的支票作废，即完成一次非基于账户模型的支付。
　　比特币的这种账户模型被称为UTXO模型，即只记录未花费的比特币输出。采用这种模型的话，在验证一笔交易是否有效时，效率要快很多。比如要验证某人确实有10个没有被花费掉的比特币，只需要核查他在账本上最近一次的交易记录，而不需要从账本建立之初的交易开始核查。
　　比特币的私钥和公钥，以及比特币的交易机制，保证了比特币可以在不同人之间进行流通。
　　而为了存储每笔交易的信息，比特币在存储方面又做了哪些工作呢？我将在下一期视频中为大家详解。
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