工作量证明的共识机制

比特币系统的各个节点遍布全球，各个节点之间相互不认识，甚至相互不信任，而且每个节点都是对等的，这就带来一个问题：谁有权往这个账本录入数据？

如果有好几个节点同时对系统进行数据写入，最终以谁的为准？这就是一个在分布式网络中如何保持数据一致性的问题，就必须建立一种规则协议，即共识让各个参与网络的节点达成数据上的一致性，让每个节点都能共同遵守并对遵守的结果一致认可。

另外，这些分布式节点之间会存在较高的网络延迟，各个节点所观察到的事务先后顺序不可能完全一致（著名的“拜占庭将军问题”），这时候也需要建立一种机制，能够对在差不多时间内发生的事务的先后顺序得到认可。

为此中本聪非常巧妙地结合密码学的哈希算法，采用“发送信息加入成本”的方法，让各个分布节点公平地使用自身电脑的算力去竞争记账权利，第一个算出来哈希难题答案的人，就获得记账权利，并得到一定数量的比特币奖励。其他人就确认该记账的正确性并记录入账，这就是工作量证明（Proof of Work，简写POW）共识机制。

POW共识机制实际上就是多劳多得，比拼的是力量大小，即各个节点比拼自身电脑算力的强弱来赚取记账机会，算力越强，获得记账的机会就越大，从而获得比特币的机会就越大。

POW共识的过程就是现在人们常说的“挖矿”过程，各个节点就是“矿工”。所有矿工都按照中本聪既定的游戏规则积极贡献力量，使得比特币系统十年如一日地正常运行。

非对称加密算法

密码学的运用是支撑比特币系统的基础技术之一，其中在数字签名方面，比特币系统采用了非对称加密算法。

所谓非对称加密算法，就是说密钥是一对存在的，解密和加密必须使用两个不同的密钥，其中一个叫公钥，一个叫私钥。公钥加密就只能私钥解开，反之私钥加密就只能公钥解开。

公钥是对外公开的，而私钥就只能个人自己保管，当一个人想向对方发送加密信息时候，只需要拿到对方的公钥，然后用对方公钥给数据加密，发送出去。这样就算有第三方拦截了该信息，但由于没有对应的私钥解密，就无法获取该加密数据了，这样就保证了数据信息的安全性；

另一方面，当一个人使用私钥加密信息（或者叫签名）发送出去，对方能够用此人的公钥解密，就可以确认该信息是此人发送的（因为只有他拥有私钥），这种行为就叫数字签名。

非对称加密算法有多种，在比特币系统中，使用的是椭圆曲线数字签名算法，这是目前常用的一种非对称加密算法，简称ECDSA。其中EC是“椭圆曲线”的简称，DSA是“数字签名算法”的简称。

另外在对椭圆曲线的参数确定上，比特币系统又使用了名为SECP256k1的曲线参数，这样在运作中系统随机得出32个字节的私钥，然后通过椭圆曲线数字签名算法（使用SECP256k1曲线）得出公钥，再运作多次哈希算法得出公钥哈希，并结合版本号等形成了最终的账户地址。

私钥可以推导出公钥和公钥哈希，但公钥和公钥哈希却不能推导出私钥。因此私钥需要每个人好好保管，一旦丢失私钥，就相当于账户里的资产拿不回来了。