前言
我第一次偶遇比特币是在2011年年中，当时的反应大概是哈！书呆子的钱嘛！因为没能领会它的重要性，我忽视它长达六个月之久，而让我稍感宽慰的是，我认识的许多聪明绝顶的人也是这种反应。在一次邮件列表讨论时，我再次接触到比特币，于是决定阅读中本聪（Satoshi Nakamoto）写的白皮书，研究比特币的权威解释，看看到底是怎么一回事。我仍记得刚刚读完那九页内容的一刻，我才终于明白了：比特币不单单是一种数字货币，还是一种给货币及其他很多东西提供基础的信任网络。对不是货币，而是去中心化信任网络的领悟，让我开启了为期四个月的比特币沉醉之旅。我如饥似渴地寻找任何关于比特币的点滴信息，变得越来越着迷，每天都会花12个小时以上紧盯屏幕，竭尽所能地阅读、写作、学习和编程。从这段着魔的状态中走出来的时候，我的体重由于饮食没有规律而轻了20多磅，同时我也坚定了要全心投入比特币事业的决心。
随后的两年，我创立了一系列开发比特币相关服务和产品的公司，之后我决定写第一本书。书的主题就是激发了我疯狂的创造力并让我冥思苦想的比特币，它是我在继互联网之后遇到的最为振奋人心的技术。现在是时候跟更广大的读者分享我对这项惊人技术的热情了。
阅读对象
本书主要面向程序员。如果你能使用一门编程语言，本书将会告诉你加密货币的原理、使用方法，以及如何开发与之相关的软件。对希望理解比特币及加密货币内在工作机制的非程序员读者，本书前几章作为对比特币的深入介绍依然适用。
封面故事
在群居生物物种中，切叶蚁表现出高度复杂行为的物种特征。但是群落中的每一只蚂蚁个体仅仅遵循一些社会互动和化学气味（即信息素）交换的简单规则。维基百科提到：切叶蚁形成地球上仅次于人类的最为庞大且复杂的动物社会。实际上，切叶蚁不吃叶子，而是使用叶子制造一种真菌来充当蚁群主要的食物来源。意识到了吗？它们在耕作！
虽然切叶蚁形成的是阶级社会，且依靠蚁后繁衍后代，但是在蚁群中不存在中央集权体制或领导人。通过切叶蚁我们可以看到，群落中数百万成员所展现的高度智能且复杂的行为是社会网络中个体互动这一性质的凸显。
大自然向我们证明，去中心化体制具有弹性并能创造出意想不到的复杂性和难以想象的精妙，而不需要中央集权体制、等级制度或复杂的组织结构。
比特币网络正是这样一个高度复杂的去中心化可信网络，能够支撑无数财务流程。然而，比特币网络的每一个节点都遵循一些简单的数学准则。节点间的相互作用促成并引起组织的复杂行为，而不是某个单一节点自身具有复杂性和可信性。就像蚁群一样，比特币的弹性网络是一个由众多遵循简单准则的简单节点所组成的弹性网络，这些简单的节点准则聚合在一起可以完成惊人的事情，而不需要任何中枢协调。
排版约定
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致谢
这本书的出版浓缩了很多人的努力与付出。在写书的过程中，我很感激来自朋友、同事，甚至陌生人的帮助，是他们的加入与努力帮助我完成了这本关于数字货币和比特币的纯技术类书籍。
我们不可能将比特币技术与比特币社区区分开，因为这本书不仅是社区的产品，也是比特币技术的产品。我写这本书的工作自始至终都得到了整个社区的鼓励、欢呼、支持与奖励。最重要的是，这本书让我两年来成为这个极好社区的一部分，我无法用语言表达你们接纳我成为社区成员的感激之情。在写书的过程中有太多的人需要感谢，以至于无法一一列举，这些人包括我在会议、重大事件、研讨会、聚会、比萨聚会以及小型私人集会相识的人，同时还有那些在Twitter、reddit、bitcointalk.org以及GitHub上与我联系，并对本书成稿有影响的人。你在本书中找到的每个想法、类比、问题、回答以及解释，都是在我与社区人员沟通交流时产生并得到验证和优化的结果。谢谢所有支持过我的人，没有你们的支持就不会有这本书的存在。对此，我将永远心存感激。
当然，我是经过了很长一段时间才成为作家并写作了第一本书。我（在校学习）的第一语言是希腊语，因此我需要在大学一年级时学习英语写作补习课程。我要感谢英语写作老师Diana Kordas，那年是他帮助我建立了自信并提升了写作技能。随后，作为教授，在为《*NetworkWorld》杂志撰稿时，我提升了自己在数据中心方面的写作技能。我要感谢John Dix和John Gallant，他们给了我第一份写作方面的工作，让我成为《*Network World》杂志的专栏作者，还要感谢编辑Michael Cooney和同事Johna Till Johnson，是他们帮我编辑专栏文章，让它们得以发表。四年每周500字的写作经验最终给了我成为一名作家的足够信心。
还要感谢在我提交本书稿件至O扲eilly出版社时那些帮助过我的人，他们为我提供参考和稿件审阅。特别要感谢John Gallant、Gregory Ness、Richard Stiennon、Joel Snyder、Adam B. Levine、Sandra Gittlen、John Dix、Johna Till Johnson、Roger Ver以及Jon Matonis。特别感谢Richard Kagan、Tymon Mattoszko和Matthew Taylor，Richard Kagan和Tymon Mattoszko帮我审阅了本书早期稿件，MatthewTaylor帮我修改了稿件。
感谢《DNS and BIND》的作者Cricket Liu，是他将我介绍给了O扲eilly出版社。还要感谢O扲eilly的Michael Loukides和Allyson MacDonald，是他们花费数月时间帮助我出版本书。当最终稿件因为种种原因未按计划提交而错过出版截止日期时，Allyson表现得特别耐心。对于第2版，我要感谢Timothy McGovern的全程指导、Kim Cofer的耐心编辑以及 RebeccaPanzer帮助插入了许多新图表。
最初一些章节的草稿是最难写的部分，因为比特币是一个很难说清楚的主题。每次研究比特币中某个主题时，我还得考虑整体的技术内容。当我努力想将主题说得简单易懂，围绕这样一个密集型技术主题展开叙述时，我不断地被卡住并有点沮丧。最终，我决定以讲述人们使用比特币的故事为主线，从而让我可以轻松地写作本书。我要感谢我的导师兼朋友Richard Kagan，是他帮助我想到了以故事方式来编写此书，让我跨过了编者的阻碍。我要感谢PamelaMorgan，他审阅了本书第1版与第２版早期草稿的每个章节，并且提出了很好的改进意见，让本书内容质量更高。同时，还要感谢San Francisco比特币开发者组织小组，还要感谢帮助测试早期材料的Taariq Lewis和Denise Terry。感谢Andrew Naugler帮助设计信息图标。
在本书编写的过程中，我在GitHub上制作了早期草稿，然后邀请公众对其进行评论。收到了100多条评论、建议、修改和捐赠等方面的回应。那些捐助者在文末的早期发布草稿的GitHub捐助者中进行了公布，并表达了我的感激之情。真诚地感谢我的GiuHub志愿者编辑Ming T. Nguyen（第1版编辑）和Will Binns（第2版编辑），他们不辞辛劳地组织、管理和解决GitHub上的pull requests、issue reports，并且执行bug修复工作。
当完成草稿撰写后，本书经历了多轮技术审阅与修改。感谢Cricket Liu和Lorne Lantz的全程审阅、评论和支持。
许多比特币开发者贡献了示例代码、审阅、评论和鼓励。感谢Amir Taaki和Eric Voskuil提供了示例代码片段和许多很好的评论。Chris Kleeschulte编写了附录E；Vitalik Buterin和Richard Kiss帮助提供椭圆曲线数学解析和实现代码；感谢GavinAndresen对本书的修订、评论和支持；感谢Michalis Kargakis的评论、捐赠和btcd简介；感谢Robin Inge修订本书的勘误，改进了第2版的印刷效果。在第2版中，我再次得到了很多比特币核心开发人员的帮助，包括让隔离见证通俗易懂的Eric Lombrozo，帮助改进交易章节的Luke-Jr，帮助审阅隔离见证和其他章节的Johnson Lau，还有其他很多要感谢的开发者。我深深地感谢帮助解释闪电网络的Joseph Poon、Tadge Dryja和Olaoluwa Osuntokun，他们还帮助我审阅文章，解答了我无法回答的问题。
我将这本书和深爱之词献给我亲爱的母亲Theresa，她在我家房子的每面墙上放满了书籍。尽管自认为是科技产品排斥者，我母亲还是在1982年给我买了第一台电脑。我的父亲Menelaos是一名土木工程师，刚在80岁时出版了他的第一本书，我的父亲也是一名科技和工程技术爱好者，他教会了我逻辑思考与分析。
感谢在写书过程中所有支持我的人。

目录
前言1
第1章 比特币介绍9
1.1 比特币是什么9
1.2 比特币历史11
1.3 比特币的使用、用户及用户场景12
1.4 入门13
1.4.1 选择比特币钱包13
1.4.2 快速入门15
1.4.3 获取比特币17
1.4.4 查询比特币当前价格18
1.4.5 发送和接收比特币18
第2章 比特币的工作原理21
2.1 交易、区块、挖矿和区块链21
2.1.1 比特币概述21
2.1.2 购买一杯咖啡22
2.2 比特币交易24
2.2.1 交易输入和输出24
2.2.2 交易链25
2.2.3 找零25
2.2.4 常见的交易形式26
2.3 交易的构建27
2.3.1 获取正确的输入27
2.3.2 创建交易输出29
2.3.3 将交易加入账簿30
2.4 比特币挖矿31
2.5 在区块中挖掘交易32
2.6 消费交易33
第3章 比特币核心客户端：参考实现35
3.1 比特币开发环境36
3.2 从源码编译比特币核心36
3.2.1 选择比特币核心版本37
3.2.2 配置比特币核心生成38
3.2.3 生成比特币核心可执行文件40
3.3 运行比特币核心节点41
3.3.1 首次运行比特币核心42
3.3.2 配置比特币核心节点43
3.4 比特币核心客户端应用程序编程接口（API）46
3.4.1 获得比特币核心客户端状态信息47
3.4.2 探究和解码交易48
3.4.3 探究区块50
3.4.4 使用比特币核心的编程接口51
3.5 其他替代客户端、库和工具包54
3.5.1 C/C 类54
3.5.2 JavaScript类54
3.5.3 Java类54
3.5.4 Python类54
3.5.5 Ruby类55
3.5.6 Go类55
3.5.7 Rust类55
3.5.8 C#类55
3.5.9 Objective-C类55
第4章 密钥和地址56
4.1 简介56
4.1.1 公钥密码学和加密货币57
4.1.2 私钥和公钥58
4.1.3 私钥58
4.1.4 公钥60
4.1.5 椭圆曲线密码学60
4.1.6 创建公钥63
4.2 比特币地址64
4.2.1 Base58和Base58Check编码66
4.2.2 密钥的格式69
4.3 用Python实现密钥和比特币地址74
4.4 高级密钥和地址78
4.4.1 加密私钥（BIP-38）78
4.4.2 P2SH和多重签名地址79
4.4.3 靓号地址80
4.4.4 纸钱包85
第5章 钱包88
5.1 钱包技术概述88
5.1.1 非确定性（随机）钱包89
5.1.2 确定性（种子）钱包90
5.1.3 分层确定性钱包（BIP-32/BIP-44）90
5.1.4 种子和助记词（BIP-39）91
5.1.5 钱包最佳实践91
5.1.6 使用比特币钱包92
5.2 钱包技术细节93
5.2.1 助记词编码标准（BIP-39）93
5.2.2 从种子中创造HD钱包99
5.2.3在网店中使用扩展公钥103
第6章 交易108
6.1 简介108
6.2 交易细节108
6.3 交易的输出和输入110
6.3.1 交易输出111
6.3.2 交易输入113
6.3.3 交易费117
6.3.4 把交易费加到交易中118
6.4 交易脚本和脚本语言120
6.4.1 非图灵完备性121
6.4.2 无状态验证121
6.4.3 脚本构建（锁定与解锁）121
6.4.4 P2PKH124
6.5 数字签名（ECDSA）126
6.5.1 数字签名如何工作127
6.5.2 验证签名128
6.5.3 签名散列类型（SIGHASH）129
6.5.4 ECDSA数学131
6.5.5 随机性在签名中的重要性132
6.6 比特币地址、余额和其他摘要133
第7章 高级交易及脚本136
7.1 简介136
7.2多重签名136
7.3 P2SH138
7.3.1 P2SH地址140
7.3.2 P2SH的优点140
7.3.3赎回脚本和标准确认141
7.4 数据记录输出（RETURN操作符）141
7.5时间锁143
7.5.1交易锁定时间143
7.5.2检查锁定时间验证144
7.5.3相对时间锁146
7.5.4 带nSequence的相对时间锁146
7.5.5 带CSV的相对时间锁147
7.5.6 过去中位时间148
7.5.7针对费用狙击的时间锁149
7.6 具有条件控制的脚本（条件语句）149
7.6.1带有VERIFY操作码的条件语句150
7.6.2 在脚本中使用流控制151
7.7复杂的脚本示例153
第8章 比特币网络155
8.1 点对点网络架构155
8.2 节点类型和角色156
8.3 扩展比特币网络158
8.4 比特币中继网络158
8.5 网络发现160
8.6 全节点163
8.7 交换库存清单164
8.8 简易支付验证（SPV）节点165
8.9 Bloom过滤器168
8.10 SPV节点如何使用Bloom过滤器171
8.11 SPV节点和隐私172
8.12 加密与认证连接173
8.12.1 Tor传输173
8.12.2 P2P认证和加密174
8.13 交易池174
第9章 区块链176
9.1 简介176
9.2 区块结构177
9.3 区块头177
9.4 区块标识符：区块头散列值和区块高度178
9.5创世区块179
9.6 链接区块链中的区块180
9.7 默克尔树182
9.8 默克尔树和简单支付验证186
9.9 比特币的测试链187
9.9.1 testnet比特币的试验场187
9.9.2 segnet隔离见证测试网189
9.9.3 regtest本地区块链189
9.10 使用测试区块链进行开发190
第10章 挖矿和共识191
10.1 简介191
10.2 去中心化共识194
10.3 交易的独立校验195
10.4 挖矿节点196
10.5 打包交易至区块197
10.5.1 创币交易198
10.5.2 创币奖励与矿工费199
10.5.3 创币交易的结构201
10.5.4 创币交易数据202
10.6 构造区块头203
10.7 挖掘区块205
10.7.1 工作量证明算法205
10.7.2 难度目标值表示210
10.7.3 重定目标实现调整难度211
10.8 成功挖出区块213
10.9 验证新区块214
10.10 区块链的组装与选择214
10.11 挖矿和算力竞争221
10.11.1 随机数升位方案223
10.11.2 矿池223
10.12 共识攻击226
10.13 改变共识规则229
10.13.1 硬分叉229
10.13.2 硬分叉：软件、网络、挖矿和链230
10.13.3 分离矿工和难度231
10.13.4 有争议的硬分叉232
10.13.5 软分叉232
10.13.6 对软分叉的批评234
10.14 使用区块版本发出软分叉信令234
10.14.1 BIP-34信令和激活234
10.14.2 BIP-9信令和激活235
10.15 共识软件开发237
第11章 比特币的安全239
11.1 安全原则239
11.1.2 安全地开发比特币系统240
11.1.3 信任根241
11.2 用户安全最佳实践241
11.2.1 比特币物理存储242
11.2.2 硬件钱包242
11.2.3 平衡风险243
11.2.4 分散风险243
11.2.5 多重签名和治理243
11.2.6 生存能力243
11.3 结论244
第12章 比特币应用245
12.1 简介245
12.2 基础模块（要素）245
12.3 源于基础模块的应用247
12.4 染色币248
12.4.1 使用染色币249
12.4.2 发行染色币249
12.4.3 染色币交易249
12.5 合约币252
12.6 支付通道和状态通道253
12.6.1 状态通道基本概念和术语254
12.6.2 简单支付通道示例254
12.6.3 制造无须信任的通道257
12.6.4 非对称可撤销承诺260
12.6.5 散列时间锁合约263
12.7 路由支付通道（闪电网络）264
12.7.1 闪电网络示例264
12.7.2 闪电网络传输和路由267
12.7.3 闪电网络优势269
12.8 结论270
附录A 比特币白皮书271
附录B 交易脚本语言操作符、常量和符号282
附录C 比特币改进建议287
附录D 隔离见证296
附录E Bitcore308
附录F pycoin库、实用秘钥及交易程序311
附录G 比特币浏览器命令320