3.1　加入比特幣網絡

與傳統貨幣不同，比特幣是完全虛擬的。用戶通過網絡進行交易，比特幣隱含在發送方和接收方轉移價值的交易中，通過交易數據表示，不存在任何實物。網絡中的任何參與者都可以作為“礦工”使用計算機的處理能力來驗證和記錄交易，這些交易信息通過礦工存儲在網絡的不同節點中，無法篡改。但并非所有節點都強制存儲完備的交易記錄，比特幣網絡針對不同需求的用戶擁有不同的節點類型。

3.1.1　網絡節點

比特幣網絡采用P2P網絡結構，每個節點在網絡中地位對等，它們為用戶提供相同的網絡服務。可以按照比特幣網絡P2P協議運行的一系列節點的集合稱作比特幣網。中本聰在比特幣白皮書中說明了如何運行比特幣網絡，大致包括如下過程：

（1）新的交易向全網進行廣播。

（2）每一個節點都將收到的交易信息納入一個區塊中。

（3）每個節點都嘗試在自己的區塊中找到一個具有足夠難度的工作量證明。

（4）當一個節點找到了一個工作量證明，它就向全網進行廣播。

（5）當且僅當包含在該區塊中的所有交易都是有效的且之前未存在過的，其他節點才認同該區塊的有效性。

（6）其他節點表示它們認同該區塊的方法，就是在該區塊的后面添加新的區塊以延長該鏈條，并將被認同區塊的隨機散列值視為先于新區塊的隨機散列值。

其中涉及的節點被稱為全節點。每個完全節點都是路由、完整的區塊鏈數據庫、挖礦和錢包四種功能服務的集合，如圖3-1所示。它們更新復制最新完整的區塊鏈數據庫，能夠獨立自主校驗所有交易并對其進行廣播，不需借由任何外部參照，同時可以運行設備的計算能力參與新區塊的算力競爭。一般的核心客戶端都是能夠運行所有功能的全節點，如Bitcoin core。

但事實上，運行全節點對設備提出了較高的要求，需要存儲的區塊數據會隨著交易數量的增加而日益龐大，對于只是想將比特幣作為貨幣使用的用戶而言，存儲大量的區塊數據是多余的。因此在現行的比特幣網絡中，針對不同的用戶群體，存在不同功能集合的節點類型。

對于只想借助比特幣充當一種交易方式的用戶而言，參與網絡后運行的節點可以是全節點或者輕量級節點，只要節點包含錢包功能即可。輕量級節點對比全節點，只保留了區塊鏈數據的一部分，通過簡易支付驗證的方式完成交易驗證，交易數據實時更新。用戶只需要下載輕量級錢包，就能夠使用比特幣進行交易，輕量級錢包包含功能如圖3-2所示。

而礦工主要依靠挖礦節點參與網絡。一般維持挖礦節點運行的設備均配置有特殊硬件設施，節點間通過計算力競爭，破解新區塊的工作量證明解。挖礦節點也分為完全節點和輕量級節點，其中輕量級節點依靠礦池服務器的完全節點進行工作，而完全節點一般指的是依靠單一節點進行挖礦的獨立礦工節點。節點具有完整區塊鏈副本的挖礦功能，以及比特幣網絡中的路由功能，具體如圖3-3所示。

但是隨著挖礦難度的日益增加，算力競爭愈發激烈，個體礦工通過獨立挖礦獲得的收益已經不能覆蓋電力和硬件成本了。即使使用消費型ASIC進行挖礦，個體礦工也無法與擁有數萬芯片、位于低電力成本地區的商業礦池進行競爭。所以，現在的礦工多通過組成礦池方法，匯集眾多參與者的算力，憑借算力貢獻按比例獲取獎勵，降低了風險性和不確定性。

礦池通過專用的挖礦協議協調礦工，而礦工會將個人的礦機連接到礦池服務器，通過服務器和其他礦工同步工作。這種情況下礦工可以選擇輕量級的挖礦節點，如圖3-4所示。輕量級節點保存的只是區塊頭信息，通過路由功能連接到比特幣網絡中，就可以通過P2P的方式找到中繼節點，從而搜索到所需要的交易信息。因此沒有足夠空間存儲區塊數據的礦工節點，可以不保存全節點的鏈數據，按需所取，專注于挖礦即可。

3.1.2　比特幣客戶端

普通用戶可以通過在線網站或者下載應用程序加入比特幣網絡。隨著比特幣的熱潮，出現了很多比特幣客戶端軟件，主要可以分為三種類型：完整客戶端、輕量級客戶端和在線客戶端，其中中本聰客戶端被稱為標準客戶端，標準客戶端最開始由中本聰運行維護。

完整客戶端存儲比特幣區塊鏈的全部交易信息，用戶可以直接進行交易，不依賴任何第三方服務器確認交易記錄；輕量級客戶端只存儲用戶錢包的相關信息，如果想要進行交易，需要訪問第三方服務器中存儲的交易記錄；在線客戶端完全依賴第三方服務器，用戶通過網頁瀏覽器訪問和儲存錢包。

用戶錢包由系統產生的密鑰進行保護，用戶需要牢記自己的錢包密鑰以確保對錢包中比特幣的所有權。客戶端會為每一個用戶產生一個錢包和對應的比特幣地址，一個用戶可以有多個錢包，每筆交易也可以有不同的地址。

獲得比特幣的方式，除了通過挖礦獲得開發新區塊的比特幣獎勵和確認交易的交易費以外，用戶也可以通過專門的通貨交易所進行比特幣購買，或者尋找該地區的比特幣賣家使用現金進行線下交易，如果本地區存在比特幣ATM，那么可以直接在ATM獲取。

下面簡單介紹幾個比特幣在線交易平臺。

1. Bitstamp

歐洲比特幣交易所（Bitstamp）的網址是https://www.bitstamp.net/，該平臺支持多幣種的交易和電匯方式，網站首頁如圖3-5所示。

2. Coinbase

美國比特幣錢包和交易平臺（Coinbase）的網址是https://www.coinbase.com/，該平臺已獲得美國多個州監管機構的合法執照，可以通過ACH系統連接美國支票賬戶。網站首頁如圖3-6所示。

3. Localbitcoins

總部設在芬蘭的LocalBitcoins，是目前全球最大的場外交易平臺，通過該平臺可以尋找當地比特幣賣家，網址是https://localbitcoins.com/，網站首頁如圖3-7（a）所示，通過localbitcoins搜索中國比特幣賣家的結果如圖3-7（b）所示。

4. CoinDesk

比特幣新聞資源網（CoinDesk）是一個發布數字貨幣新聞和數據分析的平臺，利用該平臺提供的比特幣ATM在線地圖可以非常方便地查詢本地區的比特幣ATM，網址是https://www.coindesk.com/bitcoin-atm-map/，網站如圖3-8所示。

比特幣作為一種全球性流通的數字貨幣，可以在世界范圍內進行交易，同時也可以換算為其他不同的幣種，用戶可以通過查詢比特幣市場匯率來獲得第一手信息，有很多應用和網站都能滿足該項需求，下面列舉幾個。

1. Bitcoincharts

Bitcoincharts是市場數據服務網站，網址是https://bitcoincharts.com/，該網站顯示了全球眾多交易所的比特幣市場匯率，以當地不同的匯率來進行結算，網站如圖3-9所示。

2. BitcoinAverage

BitcoinAverage提供每個幣種的交易量加權平均價格的簡單視圖，是比特幣歷史價格數據的主要來源，網址是https://bitcoinaverage.com/，網站如圖3-10所示。

3. ZeroBlock

ZeroBlock是一個免費的安卓和iOS應用程序，可以顯示不同交易所的比特幣價格，網址是https://zeroblock.com/，網站如圖3-11所示。

4. BitcoinWisdom

BitcoinWisdom是一家數字貨幣行情網站，提供市場數據索引服務站，網址是https://bitcoinwisdom.com/，網站如圖3-12所示。