比特币的网络安全

A. 比特币什么方式存在

比特币是一种基于区块链技术的数字货币，以去中心化、匿名性和安全性等特性存在于网络世界中。

比特币是一种虚拟货币，它的存在方式主要体现在以下几个方面：

1. 区块链网络：比特币基于区块链技术构建，通过分布在全球的节点组成的网络进行交易和存储。每个节点都保存着完整的区块链数据，确保比特币的安全性和去中心化特性。

2. 数字账户：比特币交易不依赖于传统的金融机构，用户通过拥有私钥和公钥的加密钱包进行交易。私钥是用户控制比特币的密钥，而公钥则用于接收比特币。这种数字账户的形式保证了比特币的安全性和交易的便捷性。

3. 加密技术：比特币通过复杂的加密算法确保交易的安全性和匿名性。这些技术包括椭圆曲线密码学和非对称加密等，保证了交易过程中信息的完整性和不可篡改性。

综上所述，比特币通过区块链网络、数字账户和加密技术等方式存在于网络世界中。作为一种虚拟货币，比特币的交易和存储都依赖于互联网和相关的技术设施。由于其独特的特性和安全性，比特币在全球范围内得到了广泛的应用和关注。

B. 比特币的安全性到底有多高，你有怀疑比特币的安全性吗

近期，比特币突破新高，一枚比特币价值近26万人民币，一枚比特币换一辆特斯拉。对于刚入圈的新人来说，你肯定很关心比特币的安全问题。

那么，比特币安全吗？换句话说， 钱包里的比特币，容易被黑客盗走吗？

01
私钥、公钥、地址

就像银行取款、网银转账需要输入密码一样， 动用钱包里的比特币也需要密码，这个密码被称之为“私钥”。

与“私钥”对应的是“公钥”，“公钥”就像你的银行账户。 每个银行账户都有唯一的账户编号，也就是银行卡号。 在比特币网络中，这个银行卡号就是“地址”。 别人只要知道你的“银行卡号”（即地址），就可以给你转比特币了。

在银行，开户流程基本是“开设银行账户——给银行卡号——设置银行卡密码——开户成功”。但在区块链世界里，是先设置“密码”（私钥），再开设“银行账户”（公钥），最后给“银行卡号”（地址）。

如果你路上捡到了一张纸条，上面只写着银行卡密码，但没写银行卡号，即便这个银行卡密码是真的，你也无法取走相关账户里的钱。

但在区块链世界，你只要知道了别人的“银行卡密码”（私钥），就可以知道别人的“银行账户”（公钥）和“银行卡号”（地址），可以取走里面的币。

为什么会这样呢？

这是因为在区块链中，私钥通过加密生成公钥，公钥转换一下格式生成地址。也就是说， 私钥可以推导出公钥，公钥可以推导出地址。

02
反向推导？没门！

既然“私钥可以推导出公钥，公钥可以推导出地址”，动用账户里的比特币又必须输入“密码（私钥）”， 那黑客要窃取你钱包里的比特币，必须、也只需拿到“私钥”即可。

理论上，黑客有2种方法窃取你的私钥：

第一种方法并不可行，因为比特币采用的加密算法，“失之毫厘，差之千里！”。 输入的内容，稍稍变动哪怕一丁点的东西，加密后输出的结果和之前输出的结果也有 天壤之别 ，而且这些结果没有规律可循。

所以，这种加密算法是“单向的”、“不可逆的”，黑客无法通过输出（地址/公钥）推导出输入（私钥）。

03
暴力破解比特币私钥有多难？

既然第一种方法不可行，那第二种方法如何？在回答这个问题之前，我们先看下私钥是怎么产生的。

假设你抛硬币，正面朝上为1，反面朝上为0，连续抛256次，把每次抛的结果记录下来，再转换成十六进制数，就是一个比特币私钥。

What? 这么简单？这么任性？

没错，比特币的私钥就是通过程序“抛256次硬币”，随机生成的。所以， 比特币私钥的本质是256位二进制数 。

每次抛硬币，都有正反2面，所以抛256次，一共可以出现「2 x 2 x2 x 2……2 x 2x2」，即256个2相乘，也就是「2的256次方」种结果。 所以，比特币的私钥总数，理论上有「2的256次方」个。

注： 私钥总数的实际值比上面的理论值略低，因为有一小部分私钥不可用，但对总数影响微乎其微。

「2的256次方」是多大呢？它约等于「10的77次方」。那「10的77次方」又是多大呢？

如果我们居住的这个地球，海洋、岩石、地底下的岩浆全部用沙子来填充的话，整个地球的沙子数量大概是「10的30次方」。也就是说， 一个和地球一样大，全部由沙子组成的星球，需要用到「10的30次方」粒沙子。

「10的77次方」比「10的30次方」大「10的47次方」倍，整整47个0。在比一个地球的沙子数量还要多「10的47次方」倍的比特币私钥集里，一个一个地试，破解出某个地址对应的私钥，简直比大海捞针还难。

所以，即便黑客有超级计算机，都无法暴力破解比特币私钥。

这就是为什么很多人说 ， “比特币第一次通过技术手段，保证了个人的私有财产神圣不可侵犯”。

04
如果比超级计算机还要厉害？

虽然未来的 科技 如何发展谁都无法准确预测，但如果有一天，人类发明了比超级计算机、量子计算机还要厉害的计算机，比特币私钥不就不安全了吗？

确实，很多人想知道量子计算机到底对比特币的安全性有没有威胁，如果有威胁，比特币有哪些措施可以应对。

鉴于这个问题不是三言两语能解释清楚，后面我们会单独开一篇文章，探讨这个问题，敬请期待。

05
结语

当然，安全问题不仅仅牵涉到技术问题，也牵涉到私钥的保存问题。 如果是因为自己私钥保存不当，或是电脑中了病毒，或是使用的钱包软件有漏洞或是有后门，导致私钥被黑客窃走，那钱包里的比特币安全性就无从谈起了。

但是，因为自己的失误导致私钥被盗，这锅不能让比特币背，不是吗？

所以，如果有人拿比特币被盗事件来质疑比特币的安全性，你会怎么回答他呢？

C. 比特币是什么合法吗是不是骗局

比特币是一种基于区块链技术的数字货币，它不依靠特定货币机构发行。关于比特币的合法性，它在中国并不被视为法定货币，但可以在特定场合作为商品进行交易。而比特币本身不是骗局，只是一些不法分子可能利用比特币进行诈骗活动。

比特币是基于区块链技术的一种数字货币，它通过去中心化的方式进行交易记录和验证，没有中央银行或政府机构控制和发行。比特币的交易记录和发行数量都是公开、透明和不可篡改的，这使得交易更加安全和可靠。然而，比特币的价格波动极大，投资风险较高。

在中国，比特币并不被视为法定货币，因此不能作为货币在市场上流通使用。但是，比特币可以作为一种虚拟商品进行交易。需要注意的是，我国已经限制了比特币的交易，一般只能在个体之间交易转让，不允许公开向公众发售，因为它存在比较大的投资管理风险。所以，虽然比特币本身不是骗局，但投资者需要自行承担交易比特币所带来的风险。

此外，由于比特币是一种网络虚拟货币，存在着被网络病毒侵入或被诈骗的风险。一些不法分子可能会利用比特币进行诈骗活动，例如建立虚假的比特币交易网站骗取比特币等。因此，投资者在交易比特币时需要保持警惕，并确保遵守当地的法律法规。

总的来说，比特币是一种新兴的数字货币形式，具有去中心化、安全性高等特点。然而，在中国比特币并不被视为法定货币，其交易受到一定限制。投资者在交易比特币时需要谨慎考虑风险并遵守相关法律法规以避免陷入骗局。

D. 比特币全网算力逼近 100E ｜算力与价格、减半、安全性有何关系

比特币全网算力，指所有参与挖矿的矿机算力总和，算力代表每秒哈希运算次数。100 EH/s 表示一秒内完成100亿亿次运算。100E等于10的20次方，即1万亿亿。比特币全网算力可通过区块链浏览器查看，显示为日或七日平均算力估值。全网算力波动较大，难以统计，实际算力难以精确计算，查看算力应关注七日平均数据。

算力提升与比特币减半时间提前相关。比特币每21万个区块减半，出块时间设定为10分钟。算力持续增长缩短出块时间，系统自动调节挖矿难度维持10分钟出块。算力增长导致减半时间提前，但需注意挖矿难度调整滞后性。近半年比特币全网算力快速提升，减半时间预测提前至2020年4月29日。

算力与币价无直接关系，算力提升由币价上涨引起，吸引更多矿工加入。币价由供需决定，价格影响成本，成本反过来对价格有支撑作用。长期来看，矿工成本视为基本面。比特币价格决定因素可参考九神微博。

总结如下：

1. 查看比特币全网算力，七日平均算力比日平均算力更具参考价值。

2. 挖矿难度调整滞后于算力增长，算力提升可能提前比特币减半时间。

3. 算力增长不直接决定比特币网络安全性，安全性取决于51攻击成本。

4. 算力提升受币价影响，币价与成本共同决定比特币价格。长期来看，矿工成本是比特币价格基本面的一部分。

E. 比特币为什么不能碰

比特币存在较高的风险，因此不能轻易触碰。以下是详细解释：

一、价格巨幅波动

比特币价格极度不稳定，极易受到各种因素影响而产生大幅度的涨跌。由于其价格波动极大，投资者很难准确预测其走势，容易陷入投机陷阱，造成经济损失。

二、监管风险

比特币缺乏明确的监管主体和法规支持，其交易行为难以受到有效监管。这导致比特币市场容易被不法分子利用，进行非法活动，如洗钱、欺诈等。投资者参与比特币交易将面临极大的法律风险和安全隐患。

三、技术风险

比特币基于区块链技术，虽然具有去中心化的优势，但也存在着技术不成熟、系统易被攻击等风险。一旦比特币网络遭遇黑客攻击或其他技术故障，将导致投资者资金损失。

四、市场不成熟

比特币市场仍处于发展初期，市场机制尚不成熟。由于缺乏长期稳定的投资标的和有效的风险管理工具，投资者很难在比特币市场实现稳定的收益。同时，市场参与者素质参差不齐，容易引发市场操纵行为，增加投资风险。

综上所述，由于比特币价格巨幅波动、监管风险、技术风险以及市场不成熟等因素，投资者应谨慎对待比特币，不要轻易触碰。对于普通投资者而言，由于缺乏相关的投资经验和风险承受能力，更应远离比特币投资，以免遭受经济损失。

F. 比特币如何防止篡改

比特币网络主要会通过以下两种技术保证用户签发的交易和历史上发生的交易不会被攻击者篡改：

• 非对称加密可以保证攻击者无法伪造账户所有者的签名；

• 共识算法可以保证网络中的历史交易不会被攻击者替换；

非对称加密



• 非对称加密算法3是目前广泛应用的加密技术，TLS 证书和电子签名等场景都使用了非对称的加密算法保证安全。非对称加密算法同时包含一个公钥（Public Key）和一个私钥（Secret Key），使用私钥加密的数据只能用公钥解密，而使用公钥解密的数据也只能用私钥解密。





图 4 - 51% 攻击



• 1使用如下所示的代码可以计算在无限长的时间中，攻击者持有 51% 算力时，改写历史 0 ~ 9 个区块的概率9：


• #include


• #include



• double attackerSuccessProbability(double q, int z) {


• double p = 1.0 - q;


• double lambda = z * (q / p);


• double sum = 1.0;


• int i, k;


• for (k = 0; k <= z; k++) {


• double poisson = exp(-lambda);


• for (i = 1; i <= k; i++)


• poisson *= lambda / i;


• sum -= poisson * (1 - pow(q / p, z - k));


• }


• return sum;


• }



• int main() {


• for (int i = 0; i < 10; i++) {


• printf("z=%d, p=%f\n", i, attackerSuccessProbability(0.51, i));


• }


• return 0;


• }



• 通过上述的计算我们会发现，在无限长的时间中，占有全网算力的节点能够发起 51% 攻击修改历史的概率是 100%；但是在有限长的时间中，因为比特币中的算力是相对动态的，比特币网络的节点也在避免出现单节点占有 51% 以上算力的情况，所以想要篡改比特币的历史还是比较困难的，不过在一些小众的、算力没有保证的一些区块链网络中，51% 攻击还是极其常见的10。



• 防范 51% 攻击方法也很简单，在多数的区块链网络中，刚刚加入区块链网络中的交易都是未确认的，只要这些区块后面追加了数量足够的区块，区块中的交易才会被确认。比特币中的交易确认数就是 6 个，而比特币平均 10 分钟生成一个块，所以一次交易的确认时间大概为 60 分钟，这也是为了保证安全性不得不做出的牺牲。不过，这种增加确认数的做法也不能保证 100% 的安全，我们也只能在不影响用户体验的情况下，尽可能增加攻击者的成本。



总结



• 研究比特币这样的区块链技术还是非常有趣的，作为一个分布式的数据库，它也会遇到分布式系统经常会遇到的问题，例如节点不可靠等问题；同时作为一个金融系统和账本，它也会面对更加复杂的交易确认和验证场景。比特币网络的设计非常有趣，它是技术和金融两个交叉领域结合后的产物，非常值得我们花时间研究背后的原理。



• 比特币并不能 100% 防止交易和数据的篡改，文中提到的两种技术都只能从一定概率上保证安全，而降低攻击者成功的可能性也是安全领域需要面对的永恒问题。我们可以换一个更严谨的方式阐述今天的问题 — 比特币使用了哪些技术来增加攻击者的成本、降低交易被篡改的概率：



• 比特币使用了非对称加密算法，保证攻击者在有限时间内无法伪造账户所有者的签名；

• 比特币使用了工作量证明的共识算法并引入了记账的激励，保证网络中的历史交易不会被攻击者快速替换；



• 通过上述的两种方式，比特币才能保证历史的交易不会被篡改和所有账户中资金的安全。

G. 姣旂壒甯佸叏缃戠畻鍔涢艰繎 100E 锝滅畻鍔涗笌浠锋牸銆佸噺鍗娿佸畨鍏ㄦф湁浣曞叧绯伙紵

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