比特幣生成原理及其特點

伍瑋/WU Wei

（福建師范大學，福建福州350007）

1 比特幣生成背景及其意義

數字貨幣是一種以電子形式存在的貨幣，不再像虛擬貨幣一樣局限于網絡游戲，而是能夠像法幣一樣購買真實的物品。密碼貨幣是數字貨幣的重要組成之一，利用嚴謹的密碼學原理進行貨幣的產生、記賬和交易。自從第一個密碼貨幣即比特幣誕生后，諸如以太坊、門羅幣和零幣等一系列密碼貨幣相繼面世，密碼貨幣市場呈現井噴式發展；但是密碼貨幣在具有價值的同時，也伴隨著一定的風險。分析密碼貨幣的生成和運行原理能夠讓人們對數字貨幣有更深的理解，從而做到理性投資。

比特幣是最具有代表性的密碼貨幣之一，后續的密碼貨幣在一定的程度上是延續比特幣的技術原理。當然后續的密碼貨幣在共識機制、交易匿名性以及數據隱私保護方面都取得了較大突破。例如：以太坊[1]利用權益證明（PoS）機制，大幅度縮減挖礦開銷的計算資源；門羅幣利用可鏈接環簽名技術[2]，為發送者提供匿名保護，同時可以檢測雙重支付；零幣[3]采用非交互零知識證明機制[4]進一步提高了匿名性，實現了發送者和接收者匿名以及數據隱私，但是計算和存儲開銷增大。本節主要介紹比特幣的生成背景和研究意義。

1.1 比特幣的生成背景

比特幣的誕生充滿了神奇色彩，其中包含了密碼學、經濟學的許多前沿理論。它基于前人提出的理論基礎，并充分結合了當時特殊的社會環境背景。

（1）密碼學、經濟學的理論基礎是比特幣誕生的內在條件。1976年，HAYEK[5]在《Denationalization of Money》一書中提出只有貨幣非國家化才能控制貨幣發行量，避免因不斷發行而導致貨幣貶值的命運。1981年，LAMPORT L[6]提出了哈希鏈的概念，即每輪哈希函數的輸入均為上一輪輸出的哈希值，從而為數據提供完整性服務，哈希鏈可以視為比特幣的核心技術區塊鏈雛形。1982年，CHAUM D[7]提出盲簽名的思想，目的是為了構建不可追蹤的密碼學網絡支付系統，該想法被認為是比特幣設計思想的雛形。1991年，CHAUM D和HEYST van E[8]提出群簽名。一位群管理員為每一位群成員發放私鑰，每位群成員均可代表整個群對消息進行簽名，除了群管理員外，其他實體無法得知簽名人的身份，只知道簽名人來自于該群。依據群簽名技術，CHAUM D和HEYST van E設計出第一個密碼學匿名現金系統Ecash，但是Ecash依賴于一個中心且貨幣不具備可分性。1987年，MERKLE R C[9]提出了一種哈希函數二叉樹（即Merkle樹），可以單獨對部分數據進行驗證，而無需檢驗所有數據，同時可以快速查詢數據。1992年，DWORK C和NAOR M[10]提出工作量證明（PoW）機制，用于防止垃圾郵件，郵件發送者通過一系列復雜的計算，向接收者證明郵件是值得閱讀的。1998年，SZABO N[11]將PoW思想應用于分布式數字貨幣，用戶致力于解決密碼學難題，正確答案需在網絡中發布，且作為下一個困難問題的輸入之一，從而得到一個不斷增長的鏈條。該機制被稱為“Bit Gold”，可以視為比特幣體系的先驅。2001年，NIST[12]發布了SHA-256算法，可以將任意長度的消息映射到256 bit長度的消息摘要。

（2）比特幣誕生[13]的特殊社會背景。2008年末，受美國金融危機影響，許多國家的人民陷入恐慌，一些政府為應對金融危機甚至做出過激反應，政府和銀行的信譽也因此受到重創。與此同時，NAKAMOTO S[14]在metzdowd.com中發表了一篇名為《Bitcoin:A Peer-to-Peer Electronic Cash System》的論文，并且實際運行了其所提出的比特幣理論系統，即比特幣“挖掘”過程。2009年1月3日，比特幣的第一個區塊問世，其中含有系統獎勵的50枚比特幣。

當代貨幣體系是各國法幣的集合，而2008年金融危機暴露出法幣的缺陷，讓人們對當代各國貨幣體系產生質疑。法幣具有2條先天缺陷：一是由政府壟斷，發行的主體是國家；二是發行數量也由國家控制，自從美元與黃金脫軌，阻礙法幣數量增長的機制不復存在，法幣貶值的趨勢很難逆轉。比特幣的誕生與金融危機是否有著某種關聯，又是否能夠為克服法幣的缺陷提供新思路，這些我們不得而知。但比特幣理論為我們提供了一種新的技術思想，即如何在無第三方機構的情形下構建可信機制，該思想有助于推動金融服務、公共服務、物聯網（IoT）等領域的技術革新。

1.2 比特幣的研究意義

從比特幣出現至今，密碼貨幣的熱潮仍然存在，且對世界各國的經濟活動和社會生活影響日益擴大。但是很多人只了解到比特幣是一個迅速增值的密碼貨幣，卻不了解它是如何產生、如何交易；作為一個新生物，它的價值何在，存在價值的同時又是伴隨著怎樣的風險呢？基于此，一方面，我們要了解它的運行原理，分析它的價值和風險；另一方面，區塊鏈作為比特幣的核心技術之一，已經從單一的密碼貨幣領域，發展到社會的各行各業，例如：在醫療健康領域，可以為病人提供隱私保護服務；在IoT領域，可以為用戶提供產品溯源、防偽以及認證服務；在教育領域，可以為學生提供學歷證明、成績證明以及檔案管理服務。然而，除了密碼貨幣領域的應用外，區塊鏈技術在其他領域的應用尚處于摸索階段，相應技術理論尚未成熟。因此，了解比特幣的技術原理，有助于我們今后更好地探索其在其他領域的應用。

2 比特幣的密碼學基礎

比特幣作為重要的密碼貨幣之一，它的產生、交易和記賬都依賴于嚴謹的密碼學原理，首先介紹幾個密碼學的基礎概念。

2.1 哈希函數

區塊鏈是比特幣的核心技術，而區塊鏈事實上是一條哈希鏈，通過哈希函數串聯一塊塊歷史數據。本節主要介紹哈希函數及其相關概念。

2.1.1 哈希函數的定義

哈希又譯為“散列”，哈希函數以任意長度的消息為輸入，輸出固定長度的消息摘要。例如：哈希函數SHA-256輸出的哈希值為256 bit。通常情形下，哈希函數是一類壓縮函數，它的值域遠小于定義域，即一個消息摘要存在多個原像與之對應。比特幣系統中所應用的哈希函數還需要滿足以下3個安全要求：

（1）對任意消息m，很容易計算出它的哈希值y=h(m)；

（2）由y得出m在計算上不可行（單向性或原像穩固性）；

（3）已知消息m，很難找出另一個消息n使得h(n)=h(m)（抗碰撞性）。

2.1.2 哈希校驗

由于哈希函數具有單向性和抗碰撞性，因此可用于檢驗消息的完整性，即檢驗消息在傳送過程中是否被篡改。該過程被稱為哈希校驗。

效驗步驟：假設B要發送一條消息m給A，首先計算m的消息摘要y=h(m)，并附在消息后面一起發出。A收到消息m′后，檢驗h(m′)=?y。如果相等，由于哈希函數具有強抗碰撞性，A可在很大程度上相信消息在傳送過程中沒有被篡改。

2.1.3 哈希現金

哈希現金（Hashcash）最早是由ADAM B提出的[15]，其本質是一種PoW系統[10]。用戶A要求發給他的郵件的哈希值必須包含某段特定字符串，例如：用戶A要求郵件的哈希值的前8位必須是0，否則拒絕接收該郵件。那么發給A的郵件正文必須添加某些隨機字符使得哈希值滿足該要求，這個工作是沒有捷徑的，計算機必須不斷循環進行如下步驟：隨機選取某些字符，并將其串聯到郵件末尾，計算串聯后的郵件的哈希值，直到哈希值的前8位是0為止。當然，計算開銷取決于計算機的算力，當要求的難度提升巨大時，想要通過隨意轉發垃圾郵件的方式完成A的要求的可能性幾乎為零，從而達到了防止垃圾郵件的目的。

2.2 數字簽名

2.1.2 節介紹了哈希函數可以用于檢驗消息是否被篡改，但是消息的接收方卻無法確認消息的發送方是誰。數字簽名能很好地克服該缺點，用戶首先產生2把不同密鑰，其中一把為私鑰，需要秘密保管；另一把為公鑰，需要公開發布，且他人很難從用戶的公鑰推算出相應的私鑰。一個數字簽名方案[16-17]包含3個多項式時間算法：

（1）密鑰生成。輸入系統安全參數（可以理解為用戶所需密鑰的長度），輸出Alice的公鑰pk和私鑰sk。其中，公鑰是公開的，任意實體都能獲得Alice的公鑰，而私鑰則由Alice保密。

（2）簽名。Alice想以認證的形式將信息m發送給Bob，即Alice希望Bob能夠檢驗消息在傳送過程中是否被篡改（消息完整性）以及消息的來源（消息認證性）。算法輸入Alice的私鑰sk和消息m，輸出簽名σ。

（3）驗證。Bob用Alice的公鑰pk驗證σ是否為消息m的簽名。如果驗證通過，算法輸出1；否則輸出0。

除了消息認證性和完整性外，簽名還能提供不可否認性服務，即當簽名人抵賴所簽署過的消息時，簽名σ可以提交給第三方仲裁機構來判定。除了上述3個多項式時間算法外，數字簽名方案還需要滿足一定的正確性要求：簽名人所簽署過的消息簽名對必須以壓倒性概率通過驗證算法。

哈希-簽名（Hash-Sign）思想是一類構造安全數字簽名的重要措施，即先計算消息的哈希值，然后對哈希值進行簽名。該思想有3個優點：可以抵抗無消息攻擊；哈希函數可以將任意長度的消息映射成固定長度的消息摘要，于是簽名算法的輸入長度變成一個固定值；在證明簽名方案的安全性時，可以將哈希函數模擬成隨機預言器。

比特幣系統所使用的簽名算法為橢圓曲線數字簽名算法（ECDSA）。

（1）定義1[16,18]。設定義在域Fp（p＞3且p是素數）上的橢圓曲線方程為：

其中，O為無窮遠點。我們稱Ep(a,b)為素數域Fp上的橢圓曲線。橢圓曲線EP(a,b)上的點數用#EP(a,b)表示，稱為橢圓曲線的階。

（2）構建素數域上橢圓曲線的運算法則[16,18]。EP(a,b)上的點按如下加法法則構成一個Able群：

1）O+O=O，O可以視為零元；

2）?P=(x,y)∈EP(a,b){O}，P+O=O+P=P；

3）?P=(x,y)∈EP(a,b){O}，P的逆元為-P=(x,-y)，滿足P+(-P)=O；

4）2個非零元的不同點相加，設0，P2=(x2,y2)∈EP(a,b){O}，且x1≠x2，若P3=(x3,y3)=P1+P2，則(x3,y3)=(λ2-x1-x2,λ(x1-x3)-y1) ，其 中

5）倍 點 原 則 ，設P1=(x1,y1)∈EP(a,b){O}，且y1≠0 ，若P3=(x3,y3)=P1+P1，則(x3,y3)=(λ2-2x1,λ(x1-x3)-y1) ， 其 中

（3）ECDSA[18]。首先考慮等式：K=kG，若已知k和G，則由加法法則易得K；但若只給定G和K，求k（K關于基底G的對數）在一些橢圓曲線上是困難的，該問題即為橢圓曲線上的離散對數問題。為了使該問題足夠困難，橢圓曲線需要滿足以下條件：#EP(a,b)有一個大的素因子n，滿足n≥2160且接下來我們介紹具體的簽名算法。

1）密鑰生成。算法輸入安全參數 1160，隨機選取整數k∈[1,n-1]，基點G∈Ep(a,b)，計算K=kG。算法輸出公鑰K，私鑰k。

2）簽名。算法輸入簽名人私鑰k和消息m，然后進行如下步驟：

（a）隨機選取整數d∈[1,n-1]；

（b） 計 算dG=(x1,y1) 和r=x1modn。如果r=0，返回步驟a；

（c）計 算s=d-1(H(m)+kr)modn。如果s=0，返回步驟a；

（d）輸出m的簽名σ=(r,s)。

3）驗證。算法輸入簽名人公鑰K，簽名σ和消息m，然后進行如下步驟：

（e）驗證r,s∈[1,n-1]；

（f） 計算u1=H(m)s-1modn和u2=rs-1modn；

（g）計算X=u1G+u2K=(x1,y1)，如果X=O，算法輸出0；否則，繼續計算v=x1modn；

（h）若v=r，算法輸出 1；否則，算法輸出0。

3 比特幣原理

本節主要介紹比特幣的生成以及交易原理[14,19]。

（1）比特幣地址。現實中，人們想進行存錢、轉賬等一系列操作，首先得前往銀行開個賬戶，然后領取銀行分配的一串數字帳號（銀行卡號），帳號的密碼由用戶設定。而在比特幣體系中，賬戶不需要由中心機構來開設，用戶首次使用比特幣時只需下載客戶端。用戶的公私鑰對由簽名方案的密鑰生成算法產生，公鑰即為比特幣地址，私鑰由用戶儲藏在錢包文件中。事實上，比特幣系統具有去中心化和弱匿名性的特點，去中心化是由于比特幣的生成和交易過程沒有中心機構參與；弱匿名性是指比特幣系統采用的是假名技術，用戶的公鑰無法與其現實生活中的身份相聯系。但是該技術無法為用戶提供地址不可關聯性服務和交易金額的機密性服務。地址不可關聯性指的是：任意給定2個公鑰地址，敵手無法在多項式時間內判斷2個地址是否屬于同一個用戶。這些更強的匿名性可以由零知識證明或環簽名技術實現，本文不進行展開。

（2）點 對 點（P2P）網 絡 。NAKAMOTO S[14]曾說過：“比特幣是一種P2P的現金支付系統。”這種P2P結構的特點是：中心平臺不是必要條件，每一臺電腦都是一個獨立體，獨立體間通過互聯網相互連接，最終形成密密麻麻的網絡節點圖。因此P2P網絡一旦啟動就無法停止下來，除非所有實體都退出該網絡。

3.1 比特幣的交易流程

3.1.1 比特幣交易鏈條

比特幣不是基于賬戶的密碼貨幣，而是基于交易的密碼貨幣。在基于賬戶的貨幣中，我們可以通過賬戶直接查詢余額；但在比特幣系統中，我們需要通過未花費交易輸出（UTXO）來統計該地址余額。

每一筆交易都是由交易輸入和交易輸出構成。交易輸入里面的字段主要是腳本簽名（包含本次交易的簽名和付款人公鑰）、UTXO的索引，該字段表明了付款人信息和付款人的金額來源。其中，數字簽名使用ECDSA，付款人先將本次交易關鍵數據（例如：UTXO索引、交易金額和收款人公鑰）作為哈希函數的輸入，計算相應的哈希值，再使用私鑰對哈希值簽名；交易輸出里面的字段主要是腳本公鑰（包含若干個腳本指令和收款人公鑰地址的哈希值）、地址和金額。該字段主要表明收款人的地址和收款金額。

3.1.2 比特幣交易步驟

（1）驗證本次交易是否是可支付的。比特幣的所有交易記錄提供了比特幣UTXO查詢，只有當本次交易的UTXO對應的金額大于或等于收款金額時，該筆交易才是可支付的。

（2）用私鑰簽署這筆交易，并將簽名放置在交易的腳本簽名中。

（3）將該交易單廣播出去，尋求其他實體的認可。所有合法的比特幣交易最終都會被封裝在歷史區塊之中。

但是上述轉賬過程存在一個問題：收款人很難確認比特幣所有者是否對該比特幣進行雙重支付。

3.1.3 雙重支付

（1）無雙重支付的情形。假設A有1枚比特幣，要將其轉給B。A首先構造一筆交易Tx1：使用私鑰簽署該筆交易，并將交易單Tx1廣播出去。其他實體收到信息后，通過UTXO索引計算A是否有能力支付1枚比特幣，如果有能力支付，則認為此次交易是合法。最后，A的錢包地址減少1枚比特幣，B的錢包地址增加1枚比特幣。

（2）有雙重支付的情形。如果A利用同一個UTXO構造2筆交易（Tx1：從A地址轉1枚比特幣給B地址；Tx2：從A地址轉1枚比特幣給C地址），并用私鑰分別簽署這2筆交易。由于消息傳送具有隨機性與先后性，有些實體先收到第1條交易，而有些實體會先收到第2條交易，那么比特幣系統會以哪條交易為準?

3.2 挖礦

挖礦是比特幣系統的工作機制，能很好地解決雙重支付的問題，本節主要介紹挖礦的流程。

3.2.1 區塊及其作用

區塊的主要成分包括：前一個區塊的哈希值、難度值、當前區塊所有交易的Merkle根節點的哈希值、時間戳（區塊的創建時間）和隨機數。值得注意的是：上述成分中出現2個哈希值，它們使用相同的哈希函數SHA256(SHA256())（使用 2次 SHA256算法），區別在于函數輸入不同。第1個哈希值是前一個區塊創建者挑戰PoW成功后的結果，區塊中的隨機數為創建區塊的實體隨機選取，目的是為了找到滿足PoW要求的隨機數，具體將在3.2.2節介紹；第2個是Merkle根節點的哈希值，實體將收集到的交易放置在樹狀結構的最底層，每筆交易都視為一個葉子節點，開始構建Merkle樹：首先計算每筆交易的哈希值，然后從下往上依次將每2個哈希值作為哈希函數的輸入（每個樹節點依然使用SHA256(SHA256())算法），計算出上一層哈希值，直到計算出最頂層的哈希值，即Merkle根節點的哈希值。Merkle樹有2個優點：可以單獨取出一個分支，對數據進行驗證；可以依據樹狀結構快速查詢到一筆交易。

區塊分為區塊頭和區塊體2部分：區塊頭包含前一個區塊的哈希值、難度值、Merkle根節點的哈希值、時間戳和隨機數；區塊體包含當前區塊的所有交易。

區塊鏈就是按創建的時間順序進行排列的區塊鏈條，它完美地實現了一個牢不可摧且永不停息的比特幣交易數據庫。

比特幣系統大約每10 min產生一個區塊，該區塊包含這10 min內未確認的交易以及前一個區塊（銀行的系統如果崩潰將導致其所有數據都失去了，但是比特幣系統則不同，每個節點在工作時都得下載一個最新區塊，該區塊就包含歷史全部記錄，故在比特幣世界中只要還有一個節點在運作，那么它的歷史數據就不會丟失，因此可以視比特幣系統亦或者區塊鏈為分布式記賬），因此從第一個區塊問世至今就形成了一條完整的區塊鏈。區塊有2點作用：收集交易記錄；做存在證明和防篡改，因為區塊的哈希值施加了時間戳，一方面能證明區塊的存在時間，另一方面由哈希函數的抗碰撞性知區塊被篡改的概率可忽略。

3.2.2 PoW

在介紹哈希函數時已經闡述了Hashcash，Hashcash設定特定的哈希值開頭作為實體的挑戰目標，而實體則不斷嘗試不同的隨機數，以期得到滿足要求的哈希值。在比特幣區塊的建設過程中引入一個類似Hashcash的規則，即PoW機制，它的本質是為了防止低算力的實體隨意或惡意發布區塊。此時，哈希函數的輸入為區塊頭，輸出是一個256 bit的哈希值。比特幣系統會把每個區塊完成的時間控制在10 min左右。如果難度低于10 min，系統就自動調高難度值，增加哈希值開頭0的位數；如果難度高于10 min，就適當減少哈希值開頭0的位數，以調低難度值。這是比特幣系統默認的一個規則：維持10 min產生一個區塊。這個PoW的過程被稱為挖礦。

挖礦的本質是爭奪記賬權，實體（礦工）收集、檢驗和確認過去一段時間內發生的交易。當找到一個符合PoW機制的哈希值，礦工就能夠將自己封裝的區塊廣播出去，讓其他礦工驗證該區塊。如果有礦工接受該區塊并以它為基礎繼續挖下一個區塊，那么該區塊中的所有交易單就獲得一次確認。每延長一個區塊就等價于該區塊中的交易多了一次確認。若得到6次確認，那么該區塊就獲得全網的認可，封裝到歷史區塊中。礦工挖礦的具體流程如下：

（1）下載一個最新區塊（其中包含所有歷史交易記錄），計算出它的哈希值；

（2）收集尚未被確認的交易單并使用簽名技術校驗交易單的有效性，把有效的交易單納入新的區塊；

（3）選取一個隨機數（這是為了滿足PoW機制的要求）；

（4）將第（1）—（3）步產生的數值作為SHA-256(SHA-256())算法的輸入，得到一個256 bit的二進制數，并檢查這個數是否符合PoW機制的要求；

（5）如果滿足PoW要求，則向全網廣播新區快。若其他礦工接受本區塊，就會在該區塊末尾繼續進行挖礦工作以延長區塊鏈。若不符合PoW要求，則重復第（2）—（5）步，直到符合要求或者接收到其他礦工發布的新區塊。

在比特幣世界中每10 min會產生新增比特幣獎勵給成功建立新區塊的礦工，每個區塊的獎勵在最初的4年中是50個比特幣（4年大概產生21萬個區塊），之后的4年每個區塊是25個比特幣，依次類推下去，最終系統只能產生2 100萬個比特幣[20]。同時，新區塊的建立者會獲得每筆交易所產生的交易費用。

基于上述挖礦過程可知：雙花意味著需要廣播同一筆比特幣的2次不同交易單。礦工在收集時只會將其中一個封裝在自己的區塊中，從而能夠有效地防止雙花。

3.2.3 區塊鏈的延長和交易的最終確認

每筆比特幣交易只有獲得6次確認，才能認定為有效。在挖礦過程中，同一段時間會生成很多有效區塊，不同有效區塊中的元素除前一個區塊的ID是相同外，其他元素幾乎都不同，例如：交易單集合就是不同的。若1個節點收到2個有效區塊，則將這2個區塊都放在主區塊鏈的后面，并形成一個Y型分叉，后續收到的區塊則基于這2個區塊產生，使區塊鏈延伸下去。礦工始終選擇最長的分支成為主區塊鏈的一部分，并繼續工作以延長區塊鏈。一般包含這個交易的區塊出現后，還需等待5～6個后續的區塊生成，才能確定該區塊是否進入主區塊鏈，從而最終確認區塊中的交易是否有效。可見比特幣的交易所需時間比較長。

4 比特幣的主要特點

比特幣的本質和大多數虛擬貨幣一樣，由一堆代碼組成，但同時它也具有許多傳統虛擬貨幣不具備的優點[21-23]。

（1）去中心化思想，發行數量固定。法幣的發行受政府與中央銀行約束；但比特幣不同，它采用區塊鏈技術和非對稱密碼技術，發行不受央行約束，而且比特幣的發行具有上限，從而避免一些因為人為決策因素而導致的貨幣貶值。

（2）交易成本低廉。比特幣的交易不需要中介機構，交易成本低廉（但對小額交易而言，成本較高）。同時，比特幣中的用戶采用的是假名，國家很難收取比特幣的交易稅。

（3）貨幣不可偽造，無法雙重支付，交易不可逆轉。系統中的每個區塊都有記錄可查，想要偽造比特幣幾乎不可能。區塊鏈會不停地延長，一旦交易被全網接受并裝入歷史區塊后是不可撤銷或逆轉的。同時，比特幣的PoW機制能很好地防止雙重支付現象。

（4）全球化轉賬支付。比特幣的交易效率相對與中國境內的同行或跨行轉賬效率慢，這是因為中國的銀行都有一個可信任的第三方（央行），因此交易雙方的身份認證很便捷；但比特幣具有一個顯著的優勢：可打破國界進行全球化轉賬支付，且該效率比目前法幣的跨國轉賬效率高。法幣進行跨國轉賬時，兩國的銀行中間缺少一個可信賴的第三方，造成雙方的身份認證十分漫長。

（5）開源。比特幣的原理和技術都是公開的，還有其軟件代碼也是基于開源協議發布的，萊特幣就是基于比特幣協議產生。

與此同時，比特幣的缺點也是顯而易見。

（1）在比特幣世界中，私鑰代表一切，一旦私鑰泄漏或遺忘，意味著你的比特幣財富也將失去，且他人無法幫你找回丟失的比特幣。

（2）比特幣無央行發行，無政府部門為其交易和安全保駕護航，這也是人們對比特幣信心不足的主要原因之一。

（3）比特幣的系統雖然很健壯，但它的交易平臺（通常是一個網站）是脆弱的，易遭受黑客攻擊，例如：Mt.Gox曾是世界最大的比特幣交易平臺，但被惡意攻擊，于2014年2月28日宣布破產，比特幣的行情大跌。

5 結束語

文中，我們主要介紹比特幣系統中涉及的相關密碼技術，包含簽名、哈希函數以及區塊鏈技術。尤其是區塊鏈技術，以鏈狀結構存儲數據，以密碼技術為數據傳輸提供機密性和認證性服務，從而形成一條分布式存儲、無法篡改、永無止息的數據庫。但比特幣等諸多數字貨幣在一定程度上具有匿名性，使得監管問題日益嚴峻，如何在保護實體隱私的同時實施有效的監管是數字貨幣領域的一大挑戰。另一方面，由于區塊鏈技術能擺脫第三方機構制約，使得它不再局限于數字貨幣領域。目前，區塊鏈技術在金融服務、公共服務和IoT等領域的應用尚處于探索階段，有待進一步發掘。