Jinsi Bitcoin Inavyofanya Kazi Kamili: Uchambuzi wa Hatua Zote za Uhamisho wa Fedha hadi Kuingia kwenye Mtandao wa Blockchain

Je, umewahi kujiuliza: Kwa nini Bitcoin imedumu kwa miaka mingi, na bado hakuna mtu anayeweza kuchapisha pesa kwa urahisi na kuzitumia ovyo?

Bitcoin moja kutoka kwa simu yako kubonyeza “tuma” hadi iingie kwenye pochi ya mpokeaji, katikati inaenda kupitia nini hasa?

Leo tutachambua utaratibu huu kwa undani, kama kuondoa maganda ya kitunguu hatua kwa hatua.

Bitcoin haina “salio” kama akaunti ya benki ambapo nambari huongezeka na kupunguzwa. Inatumia muundo wa UTXO——Unspent Transaction Output, Matokeo ya Muamala Yasiyotumika. Kwa ufupi, “pesa” yako haipo kwenye akaunti moja, bali ni rundo la “stakabadhi” zilizobaki kutoka miamala ya awali, kila stakabadhi ikiwa na kiasi na kufuli (ni nani anaweza kutumia).

Hizi stakabadhi ndizo UTXO.

Unapotumia pesa, hupunguzi salio, bali unavunja stakabadhi za zamani (kama pembejeo), kisha unaunda stakabadhi mpya (kama matokeo) kwa mtu mwingine, na pia unajifungulia stakabadhi ya mabadiliko (change).

Kwanza picha moja: Mchakato mzima wa muamala wa Bitcoin (toleo la maandishi la mchoro)

1.Unataka kumtumia rafiki 0.5 BTC

→ Pochi yako sasa ina UTXO 3: 0.3 BTC + 0.4 BTC + 0.8 BTC (jumla 1.5 BTC)

2.Pochi huchagua pembejeo (kawaida huchagua ile inayotosha au mchanganyiko mdogo ili kuepuka upotevu)

→ Chagua 0.4 BTC + 0.3 BTC = 0.7 BTC kama pembejeo

3.Jenga muundo wa muamala

•   Pembejeo (Inputs)：Inarejelea ID ya muamala wa awali wa UTXO mbili + faharasa ya matokeo + hati ya kufungua (saini yako inathibitisha wewe ndiye mmiliki)

•   Matokeo (Outputs)：

    •    Kwa rafiki: 0.5 BTC（imefungwa kwa anwani ya hash ya ufunguo wa umma wa rafiki）

    •    Mabadiliko kwako: 0.18 BTC（imefungwa kwa anwani yako mwenyewe, baada ya kutoa ada ya muamala 0.02 BTC）

•   Ada ya muamala：Imefichwa katika pembejeo jumla - matokeo jumla = 0.02 BTC（mchimbaji anachukua）

4.Saini: Tumia ufunguo wako wa siri kusaini muamala mzima (kuzuia mtu mwingine kubadilisha kiasi)

5.Tangaza kwa mtandao: Tuma kwa nodi za karibu, nodi zinathibitisha → ziweke kwenye dimbwi la kumbukumbu (mempool)

6.Mchimbaji anaona muamala huu → anaupakia kwenye mgombea wa block

7.Mchimbaji anafanikiwa kuchimba → block inapanda chain → UTXO zako za zamani zinawekwa alama “zimetumika” → UTXO mpya zinazalishwa (0.5 ya rafiki + mabadiliko yako 0.18)

8.Uthibitisho: Block zinazofuata kadri zinavyoongezeka, ndivyo inavyokuwa salama zaidi (kawaida uthibitisho 6 unahesabiwa kuwa thabiti)
 

Mchakato mzima ni kama kurusha mpira wa theluji: UTXO za zamani “zinatumiwa”, UTXO mpya zinazaliwa. Jumla ya Bitcoin daima haibadiliki, inahamishwa tu kati ya UTXO hizi.

Muundo wa muamala unaonekanaje?（Kuchambua sehemu za msingi）
 

Muamala wa Bitcoin si rahisi tu “nakupa kiasi gani”, ni muundo wa data, takriban sehemu hizi:

•   Toleo（baiti 4）：Kwa sasa nyingi ni 2, hutumika kwa ishara ya soft fork

•   Idadi ya pembejeo（inabadilika）：UTXO ngapi zinatumika

•   Kila pembejeo：

    •   Hash ya muamala wa awali（baiti 32

    •   Faharasa ya matokeo（baiti 4, inaonyesha ni matokeo gani）

    •   Urefu wa hati ya saini

    •    Hati ya kufungua（ScriptSig）：Saini yako + ufunguo wa umma

    •   Idadi ya matokeo

•   Kila tokeo：

    •   Kiasi（baiti 8, kitengo sat, 1 BTC = sat milioni 100）

    •   Urefu wa hati ya kufunga

    •   Hati ya kufunga（ScriptPubKey）：Inayotumiwa zaidi ni P2PKH（Pay to Public Key Hash）：OP_DUP OP_HASH160 [hash ya pubkey baiti 20] OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG

•   Muda wa kufunga（baiti 4）：Kawaida 0, maana inaanza mara moja

Sehemu muhimu: Lugha ya hati！

Hati ya Bitcoin ni Turing-incomplete（iliyoundwa kwa makusudi kuwa rahisi），lakini yenye nguvu sana.

Ni kama mashine ndogo ya mtandaoni, inayojibu swali moja tu：“Je, pesa hizi zinaweza kutumika sasa?”

Mifano ya hati za kufunga zinazotumiwa sana：

• P2PKH（inayotumiwa zaidi）：Imefungwa kwa anwani（hash ya ufunguo wa umma），kufungua kunahitaji saini+ufunguo wa umma, uthibitisho wa saini inalingana na ufunguo wa umma, hash ya ufunguo wa umma inalingana na anwani.
• P2SH：Inanyumbulika zaidi, inaweza kufanya multi-sig, muda wa kufunga n.k.
• Taproot（baada ya sasisho la 2021 kuwa kuu）：Inatumia saini ya Schnorr, faragha zaidi, multi-sig ya bei nafuu zaidi.

Hati inafanya Bitcoin iweze kupangwa programu, lakini haitoi bug kubwa kama Ethereum. Usalama kwanza.

Kuchimba: Ni nani anapakia miamala hii?

Mchimbaji ndiye “mhasibu + mlinzi” wa mtandao.

Wanachofanya：

1.Kukusanya miamala yenye ada ya juu zaidi kutoka dimbwi la kumbukumbu（wanapakia ada za juu kwanza）

2.Jenga block：

•   Kichwa cha block（baiti 80, muhimu sana）：

    •   Toleo

    •   Hash ya block iliyopita（inayounganisha chain）

    •    Merkle Root（mzizi wa mti wa alama za vidole wa miamala yote）

    •    Timestamp

    •   Lengo la ugumu（Bits field）

    •    Nonce（nambari nasibu, mchimbaji anaibadilisha sana）

•   Orodha ya miamala：Muamala wa coinbase（zawadi ya mchimbaji）uko mbele + miamala ya kawaida

3.Hesabu Nonce: Fanya double SHA256 hash ya kichwa cha block kizima < lengo la ugumu wa sasa（mwanzo kuna 0 nyingi）Kwa mfano lengo ni 00000000ffff... lazima ujaribu Nonce bila kukoma mpaka hash ianze na 0 za kutosha.

4.Anayefanikiwa kwanza → tangaza block → nodi zingine zithibitishe → zikubali → endelea kuchimba inayofuata

5.Zawadi: Kwa sasa 3.125 BTC（baada ya kugawanyika nusu 2024）+ ada zote za miamala iliyopakiwa

Kuchimba ni kama bahati nasibu: Kadri nguvu ya mtandao inavyoongezeka, ndivyo kushinda inavyokuwa ngumu zaidi. Lakini ugumu unajirekebisha kiotomatiki（tutazungumzia baadaye）.

Muundo wa block: Unaonekana kwa urahisi

Block = Kichwa cha block + Mwili wa miamala

Sehemu za kichwa cha block：

• Toleo (4B)
• Prev Hash (32B)
• Merkle Root (32B)
• Timestamp (4B)
• Bits (encoding ya ugumu, 4B)
• Nonce (4B)

Mwili wa miamala：

• Idadi ya miamala
• Muamala wa coinbase（mchimbaji anajipa zawadi + ujumbe wowote, k.m. block ya genesis ya Satoshi aliandika “The Times 03/Jan/2009 Chancellor on brink of second bailout for banks”）
• Miamala ya kawaida

Merkle tree ni ya akili sana: Miamala elfu kadhaa inaweza kufupishwa kwa hash ya mzizi ya baiti 32 tu, ukibadilisha muamala wowote mzizi hubadilika, uthibitisho ni wa haraka sana.

Kurekebisha ugumu: “Gesi ya kiotomatiki” ya Bitcoin

Bitcoin inataka wastani wa block moja kila dakika 10.

Hata kama nguvu ya mtandao inaongezeka ghafla（mashine mpya za kuchimba）au inapungua ghafla（China imezuia kuchimba），lazima ijaribu kubaki karibu na dakika 10.

Inarekebishaje？

• Kila block 2016（takriban wiki mbili）hesabu muda halisi uliotumika.
• Muda wa lengo: 2016 × dakika 10 = dakika 20160.
• Ikiwa muda uliotumika ni mfupi zaidi（k.m. nguvu imeongezeka sana），ugumu ↑（lengo la hash linakuwa dogo zaidi, 0 za mwanzo zaidi）.
• Ikiwa muda uliotumika ni mrefu zaidi, ugumu ↓.
• Fomula ya kurekebisha: Ugumu mpya = ugumu wa zamani × (dakika 20160 / muda halisi)
• Lakini kuna mipaka: Marekebisho moja hayawezi kuzidi mara 4（kuzuia mtetemo mkali）.

Faida ya utaratibu huu ni nini？

Inafanya rhythm ya uchimbaji wa Bitcoin kuwa kama saa ya saa.

Hata teknolojia ya binadamu ikiongezeka sana, kiwango cha juu cha milioni 21 na rhythm ya kugawanyika nusu hazitaharibika.

Hii ndiyo moja ya nguzo za imani ya “dhahabu ya kidijitali” ya Bitcoin.

Kwa nini muundo huu unaifanya Bitcoin iwe thabiti sana？

• UTXO：Kuzuia matumizi mawili（double-spending）ni rahisi sana（UTXO moja inaweza kutumika mara moja tu, ikitumika inafutwa）.
• Hati：Inaweza kupangwa programu lakini imepunguzwa, salama.
• PoW + kurekebisha ugumu：Inatumia gharama halisi ya umeme kulinda mtandao, shambulio la 51% linakuwa ghali sana.
• Sheria ya chain ndefu zaidi：Mtandao wote unakubali chain yenye kazi kubwa zaidi（ngumu sana kuigushi）.

Muamala mmoja kutoka kuanzishwa hadi kuthibitishwa, nyuma yake kuna nodi elfu kadhaa na wachimbaji duniani kote wanaoshindana, kuthibitisha na kushindana kwa wakati halisi.

Sasa unaweza kujivunia kwa marafiki wako：

“Bitcoin si salio la akaunti, ni rundo la UTXO zinacheza kwenye chain. Wachimbaji wanatumia umeme kuunguza ili kupiga kura ni muamala gani utaandikwa kwenye historia kwanza. Ugumu unajirekebisha kila wiki mbili ili kuhakikisha rhythm isiharibike.”

Unataka kuchimba zaidi? Kwa mfano SegWit inapunguza nafasi vipi, Taproot inafanya multi-sig iwe nafuu vipi, Lightning Network inafanya transfer ya papo hapo vipi?

Au niambie sehemu gani hasa hauelewi, nitakuchambulia tena～

Pendekeza maduka 3 bora ya kimataifa ya sarafu-fiche：

• Usajili wa Binance（mfalme wa kiasi cha biashara, aina nyingi zaidi, faida kubwa kwa wanaoanza）；
• Usajili wa OKX（zana bora ya mikataba, ada za chini）；
• Usajili wa Gate.io（muwindaji wa sarafu mpya, biashara ya kufuata + airdrop za kipekee）.

Chagua Binance kwa yote kwa pamoja, OKX kwa uchezaji wa kitaalamu, Gate kwa kushika altcoins! Fungua sasa upate punguzo la ada za maisha yote~