6、比特币底层区块链技术是如何实现防篡改的？

本节从正反两方面介绍比特币底层区块链技术是如何实现防篡改的。

首先从前面介绍一下比特币的实现原理和机制。 比特币技术框架的核心是后来者定义的区块链技术。 包含四大核心技术特点：

1. 分布式账本

比特币使用完全分散的网络（点对点）。 比特币账本分布存储在所有成员节点中，添加数据不需要经过任何中心化主体。

2.密码学

承载工作量证明的 PoW 哈希运算可以保证最基本的信息安全。

3. 共识机制

记录交易数据达成共识的过程。 在实践中，一致性的结果往往需要客户端的特殊支持，通过访问足够多的服务节点进行验证，以确保得到共识后的结果。

4、激励机制

通过向参与共识机制的网络节点（昵称矿工）发行和分发加密资产，维持系统的健康发展。 比特币最初的设计理念是一个基于密码学的去中心化网络。 相互独立的矿工通过进行工作量证明计算形成共识比特币可以篡改吗，以维持网络的运行并获得收益。

比特币的设计是技术与“艺术”的融合。 核心技术包括两项信息技术和两项经济管理技术。 诚然，非常巧妙。

基于工作量证明 (PoW) 的竞争性簿记。 每笔交易包含付款人地址、付款人交易确认信息、付款人资金来源信息、收款人地址、交易时间和金额等信息。 交易信息通过比特币网络广播发送给矿工（节点）。 在确认交易池中的交易并进行工作量证明后，将交易信息打包生成区块并广播到网络中。 大约每 10 分钟生成一个块。 目前每个比特币区块容量为1M，一笔交易的大小为250Bytes，因此一个区块最多可以存储4000笔交易，但考虑到记账时间成本，平均为1000笔-2000笔。

比特币网络向矿工支付成功的包裹。 矿工的福利包括：

1. 交易发起人的交易佣金

2. 以比特币网络新产生的比特币作为补偿。

目前，成功打包一笔交易的奖励是12.5个比特币。 比特币网络的奖励（新发行的比特币）每四年减半。 该机制保证到2140年比特币被挖出时，全网比特币总数将达到设计上限——约2100万枚。 交易记账佣金和挖币补偿，解决了“矿工”维持系统正常运行的激励机制。

比特币网络的运行步骤如下：

1. 新交易广播到所有节点。

2. 每个节点将新交易收集到一个块中。

3. 每个节点为自己的区块工作，寻找工作量证明。

4. 当一个节点找到这个区块的工作量证明时，它会将这个区块广播给所有节点。

5. 只有当这个区块中的所有交易都是合法的并且没有被花费掉时，节点才能接受这个区块。

6. 节点通过转向下一个块的工作量证明并使用该块的哈希值作为（下一个块的）先前哈希值来表示接受该块。

节点总是只认为最长的链是正确的，并根据最长的链继续工作。 如果 2 个节点同时广播不同版本的下一个块，一些节点将首先接收其中一个块，在这种情况下，它们会努力接收第一个块，但保存另一个块以防它会更改更长的时间。 这种平衡可能会被打破。 例如比特币可以篡改吗，当下一个工作量证明被发现时，此时一个分支会变长。 在其他分支上工作的节点将切换到最长的分支。

设身处地为攻击者着想，看看比特币是如何防篡改的。

工作量证明隐含着“少数服从多数”的原则。 攻击者首先需要找到多数（大于 50%）。 在工作量证明中，决策代表的分配不是基于互联网 IP 地址，而是基于互联网中的 CPU 节点。 如果大多数人只根据一个人，一个ip（one-IP-one_vote）进行投票，那么任何人只要能伪造和分配很多ip，就可以轻易破坏“少数服从多数”的工作量证明机制。 工作量证明本质上是一个 CPU 一票。 最终决定是网络中的大多数 CPU 验证，以最长的链为代表，它具有最大的工作成本。 攻击者要改变一个过去的区块，需要重做这个区块和这个区块之后的所有区块的工作量证明，然后赶上并超过当前所有诚实节点的工作量。 根据密码学严密的数学证明，速度慢的攻击者被追上的可能性将呈指数级降低。

如果一个贪婪的攻击者能够收集到比所有诚实节点更多的 CPU 算力，攻击者就面临一个选择：要么用这个算力进行“多次支付​​”来欺骗他人，要么用这个算力产生更多的货币。 他应该会发现遵守规则可以获得更多的好处。 这样的规则支持他比其他加入的人拥有更多的货币，而不是破坏系统并损害他自己的财富。 激励措施可能有助于鼓励节点诚实。

从诞生之日起，比特币要想在市场上站稳脚跟，首先必须解决自身的信用背书问题，即比特币记账体系真正能够不可篡改。 比特币一直在充满弱肉强食的互联网中健康生存，这一点已被证明。 这一切，不得不说区块链的四大核心技术缺一不可。