最近这段时间，博主在整理一份通俗易懂的挖矿科普专辑，希望从最初加密货币交易的发生到挖矿确认交易的各个环节，全面地介绍挖矿过程中，到底发生了什么，哪些环节产生了挖矿收益，而我们常说的算力又指的是什么，挖矿收益为何要这样分配等等。以比特币为例，我们知道比特币网络里设计挖矿的目的是打包交易，维护比特币网络，那么交易其实就是跟挖矿息息相关的第一个环节。在比特币网络中交易的过程使用了非对称加密技术，数字摘要技术，区块链技术等，其中的技术实现，已经有众多大神珠玉在前，博主就不献丑了。这篇文章的主要目的是将比特币的交易过程用较为浅显的语言展示出来，让更多跟笔者一样的技术门外汉了解比特币。
国际清算银行和印度尼西亚银行将运行 CBDC TechSprint:金色财经报道，印度尼西亚银行和国际清算银行 (BIS) 创新中心正在邀请开发人员参加中央银行数字货币黑客马拉松。在印度尼西亚担任 G20 主席国之际，最新的 TechSprint 活动正在寻找准备好接受与批发和零售 CBDC 相关的技术挑战的参与者。在线黑客马拉松将关注三个问题：建立有效和强大的发行、分发和转让 CBDC 的手段；实现金融包容性；并提高互操作性。入围团队将在 7 月展示他们的原型，10 月将由独立小组选出获胜者。
每个类别的获胜者将获得 53,000 美元的奖金。所有入围项目都会获得 10,000 新元的津贴。BIS 总经理 Agustín Carstens 表示：人们普遍认为 CBDC 有潜力在这个数字货币时代促进公众利益。对货币的信任是将金融系统维系在一起的粘合剂。正是为了这个原因在于，随着技术的进步，中央银行必须确保货币体系从根本上保持公共利益并保持其稳定性。（finextra）[2022/4/26 5:11:28]
在展开说明之前，需要先安利几个概念
国际清算银行创新中心与美联储合作支持数字资产分析:11月30日消息，纽约联邦储备银行宣布，其将与国际清算银行(BIS)创新中心(Innovation Hub)合作，作为其纽约创新中心(New York Innovation Center)启动计划的一部分，该计划旨在探索用于发展全球金融体系的技术。国际清算银行创新中心在香港、新加坡、多伦多、伦敦、斯德哥尔摩等地设有办事处，支持了一些研究项目，这些项目旨在将CBDC集成到不同国家的支付系统以及央行使用的其他基础设施中。国际清算银行1月份的一项调查显示，86%的主要央行正在积极探索引入CBDC。（cointelegraphcn）[2021/11/30 12:40:02]
非对称加密：也叫公开密钥加密，它是通过密码学的算法生成一对公私钥，公钥对外公开，私钥由本人保管。它有两个用途：一，他人可以将数据用公开的公钥加密后传输给公钥持有人，公钥持有人使用对应的私钥将数据解密，读取信息，通过这种方式，可以保证信息传输的安全性；二，公钥持有人可以使用私钥对信息签名，然后将信息和签名一起发送给他人，他人可以通过公钥对信息签名进行验证，验证签名信息与发送信息一致，则证明信息是由公钥持有人发出，可以在不暴露公钥持有人身份和私钥的情况下，确保信息来源的可靠性。哈希算法：也叫散列函数，可以通过它将数据量较大的消息或者数据计算出一个格式固定，数据量较小的数字摘要，也叫指纹，散列值，或者哈希。好的哈希算法应该是不可逆的，敏感的，防冲突的。比特币里的公钥和私钥：比特币世界里，用来确定比特币归属的是按照比特币协议生成的一对对公钥和私钥，它们通过非对称加密算法生成，公钥通过两次哈希算法运算得到一个散列值，再经过Base58Check编码生成了我们常见到的比特币的钱包地址。所以钱包地址经过解码后，就可以得到对应公钥的哈希，可以用于验证私钥签名，加密数据等等。UTXO：Unspenttransactionoutput，未花费的交易输出，它是比特币世界里的抽象货币，每个UTXO都被一个公钥锁定，只有持有该公钥对应私钥的人，可以通过私钥签名并使用该UTXO。可以把UTXO理解为抽象的纸币，但它的面值不是固定的。抛开代码，我们接下来看看比特币的交易是怎样的一个过程
国际清算银行秘书长：以Facebook等大型科技公司为首的稳定币可以成为金融体系的游戏规则改变者:8月3日消息，国际清算银行（BIS）秘书长奥古斯丁卡斯滕斯和其他三名同事在今天发表的一份报告中表示，大型科技公司市场主导地位的加强可能对金融稳定和个人信息保护构成潜在威胁。国际清算银行指出，目前的系统缺乏对大型科技进入金融业的反应，并且它没有解决大型科技对金融业的潜在‘溢出’影响。大型科技公司进入金融服务行业是市场支配地位集中和个人信息管理方面的新挑战。大型科技公司可以基于大量用户快速推出新产品，因此可以在金融服务等方面快速增长。BIS 还评估，以 Facebook 的“DM”等大型科技公司为首的稳定币可以成为金融体系的游戏规则改变者。（韩联社）[2021/8/3 1:30:46]
如下图，有甲、乙、丙、丁四个人，他们都有比特币钱包，钱包私钥自己持有，钱包地址在比特币网络公开，用于UTXO的锁定和验证。
国际清算银行：美国的加密货币投资出于获得回报，并非不信任主流金融业:在周四发布的一份报告中，国际清算银行BIS指出，加密货币“不是作为法定货币或受监管金融的替代品，而是一种利基数字投机项目”。报告题为“不信任还是投机？美国加密货币投资的社会经济驱动因素”，试图探讨加密货币是否因为对主流金融业的不信任而受欢迎。BIS表示，可以初步排除这个想法，因为加密货币和非加密货币所有者之间在现金、离线和在线银行业务的感知安全性方面没有差异。报告指出，对法定货币有更多安全担忧的人可能会寻求有关加密货币的信息，但最终决定不投资。（Coindesk）[2021/7/2 0:23:34]
起始，甲给丙0.7BTC，在比特币网络里的记录是UTXO(1)：甲给丙0.7BTC；乙给丙0.5BTC，在比特币网络里的记录是UTXO(2)：乙给丙0.5BTC。此时，丙的比特币钱包的账户余额为这两个UTXO之和，丙的比特币总数=UTXO(1)+UTXO(2)=1.2BTC。如下图：
这天，丙向丁买了一批货物，需要向丁支付0.8BTC。丙通过比特币网络向丁转账，但丙现有的两个UTXO均不足0.8BTC，需要将两个UTXO一起使用，类似现金交易：给丁支付1.2BTC，丁找给丙0.4BTC。但在比特币网络中，这个找零的工作是由丙自己发起的。整个交易的流程如下：丙通过比特币钱包准备交易信息，交易信息包括输入和输出两个部分，输入是UTXO(1)和UTXO(2)，以及丙的钱包私钥签名交易的输出是未确认的UTXO(3)：丙给丁0.8BTC，这个新的UTXO指向丁的钱包公钥，待交易确认后，将被丁的钱包公钥锁定。此时还有0.4BTC需要找零给丙，因此还需要输出一个未确认的UTXO(4):丙给丙0.3999BTC，这个新的UTXO指向丙的钱包公钥，待交易确认后，将被丙的钱包公钥锁定。为什么找零的数额不是0.4BTC呢？因为比特币网络要求，交易转账，需要向比特币网络支付交易手续费。剩余0.0001BTC未指向任何钱包公钥，将作为转账手续费支付给打包这笔交易的矿工。交易信息准备完毕后，经过丙的钱包验证交易合法后，将交易广播到比特币网络中，由挖矿节点验证交易后，打包交易，并向比特币网络广播，交易完成。旧的UTXO被消耗，新的UTXO开始生效，此时丁的钱包里有一个未使用的UTXO(3):丙给丁0.8BTC，丙的钱包里有一个未使用的UTXO(4):丙给丙0.3999BTC。
以上是较为抽象的比特币交易的过程，有关比特币交易的构造，签名验证，节点验证，交易广播，加入挖矿节点mempool，矿工构造预备区块，以及最终的出块确认的过程，后续会分别介绍，本篇不做展开。从这个抽象的交易过程，我们可以发现，比特币的交易实质上是一堆UTXO的输入和输出的过程，伴随旧的UTXO被消耗，新的UTXO产生，完成了一次又一次的比特币交易。交易的过程由非对称加密和哈希算法进行双重保护，比特币持有者可以放心完成交易而不必担心身份被泄露，交易过程中也消耗了一部分比特币，用于奖励打包交易的矿工，使矿工乐于完成自己维护比特币网络的任务。
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