比特幣網路：它是如何構建和運作的？

比特幣網路代表了一個全球去中心化的系統，旨在支持同名的加密貨幣。其概念於2008年在以中本聰的名義發布的白皮書中提出，2009年網路通過開源軟件的發行而啓動。該基礎設施結合了獨特的技術組合，包括密碼學、分布式系統和經濟激勵，使其能夠在沒有中央管理的情況下運作。我們來詳細看看它的結構、工作原理和確保其可靠性和受歡迎性的關鍵元素。

比特幣網路的基本方面

比特幣網路由衆多節點(節點)組成，這些節點是運行特殊軟件的計算機。這些節點存儲區塊鏈的完整副本——一個公開的帳本，包含有關所有曾經進行過的交易的信息。區塊鏈本質上是一系列區塊，每個區塊都包括交易列表和前一個區塊的加密哈希。這種架構確保了對操縱的抵抗：任何試圖改變某個區塊數據的行爲都會破壞整個鏈的完整性，其他節點將立即發現這一點。

比特幣網路中的交易實時在節點之間傳播。當發送比特幣時，這一信息在網路中傳播，節點使用加密方法進行驗證。驗證過程包括確認發送者是否有足夠的資金以及他對這些資金的使用權(，這通過使用私鑰生成的數字籤名來確保)。經過驗證後，交易進入所謂的內存池(mempool)，等待被包含在新區塊中。

挖礦與工作證明

在比特幣網路中，關鍵的過程是挖礦——一種允許將新區塊添加到區塊鏈的機制。礦工是網路的參與者，他們使用專門的設備來解決復雜的數學問題，這些問題被稱爲工作量證明(proof-of-work)。其任務是尋找一個值，該值在添加到區塊數據時會生成具有特定數量前導零的哈希。這個過程需要大量的計算資源和能源消耗，這使得它成本高昂，但正是這一點確保了網路的安全性。

當礦工成功解決問題時，他將新塊添加到區塊鏈中，並以新比特幣的形式獲得獎勵(到2025年9月，這個獎勵是每個塊3.125 BTC，經過2024年的減半)加上包括的交易手續費。之後，所有節點更新它們的區塊鏈副本，過程重新開始。平均區塊創建時間約爲10分鍾，這由比特幣協議設定，並通過自動調整難度來維持。

比特幣主網 (Mainnet)

當談到比特幣網路時，答案是明確的：比特幣在其主要網路中運行，稱爲mainnet。這是所有真實比特交易發生的主要基礎設施，使用的是真實的比特幣。還有測試網絡(testnet)，供開發者進行實驗，但與實際經濟活動無關。比特幣區塊鏈網路就是mainnet，包含自2009年啓動以來的所有交易歷史。

錢包和地址

爲了與比特幣網路互動，用戶使用數字錢包——存儲私鑰和公鑰的程序或設備，這些密鑰是發送和接收比特幣所必需的。像Gate Wallet這樣的流行錢包提供了一個方便的界面來處理加密貨幣。Gate Wallet直接支持比特幣，允許用戶存儲、發送和接收BTC。

每個錢包生成用於接收比特幣的唯一地址。這些地址是以 "1" 開頭的字符字符串 (傳統格式)，"3" (多籤名)或 "bc1" (SegWit – 一種改進的格式，降低手續費並提高效率)。例如，地址可能如下所示：1A1zP1eP5QGefi2DMPTfTL5SLmv7DivfNa。在發送比特幣時，用戶會指定接收者的地址，網路會驗證並確認交易。

挖礦難度

挖礦難度是一個參數，用於確定找到新塊的難易程度。它會在每2016個塊之後自動調整(大約每兩周一次)，以保持平均塊創建時間約爲10分鍾。如果礦工找到塊的速度過快(例如，由於計算能力的增長)，難度會增加；如果過程放慢，它會降低。

到2025年9月，比特幣網路的難度達到了大約113.7575萬億(T)。這個指標反映了自網路創建以來計算能力的巨大增長。歷史數據表明，自2009年以來，難度呈指數級增長，這與礦工數量的增加以及ASIC(專用集成電路)等設備的發展有關。

下一次難度調整將在2016個區塊的週期後進行，其值可以通過分析當前的挖礦速度和哈希率來預測。

哈希率和網路安全

哈希率是比特幣網路的總計算能力，以每秒哈希數（H/s）(H/s)來衡量。哈希率越高，進行的新塊搜索計算就越多，攻擊者控制網路的難度就越大(所謂的51%攻擊)。到2025年9月，哈希率約爲每秒789.68艾哈希（EH/s）(。這個數字龐大，展現了網路的規模。

歷史上哈希率的圖表顯示出隨着時間的推移穩步增長，這與礦工數量的增加和技術的改進有關。高哈希率也意味着高能耗：比特幣網路消耗大量電力，這常常成爲生態學討論的主題。

交易和手續費

比特幣網路中的交易是地址之間的價值轉移。每筆交易由)比特的輸入和(比特的輸出組成，這些輸出要麼發送給接收者，要麼作爲找零返回給發送者)。爲了確認所有權，發送者使用其私鑰對交易進行籤名。

礦工將交易包含在區塊中，優先考慮那些用戶支付更高手續費的交易。手續費取決於交易的字節大小和當前網路的擁堵情況。到2025年9月，平均手續費約爲15美元，盡管確切的數值可能會有所波動。

網路負載

比特網路的擁堵程度由未確認交易在內存池(mempool)中的數量以及1 MB的區塊大小限制來決定(雖然隨着SegWit的實施，有效容量增加了)在高活躍度時，例如在價格劇烈波動或減半期間，mempool可能會被填滿，從而導致延遲和手續費漲。

到2025年9月，網路展示出動態負載，在市場活躍時期出現高峯。

額外的級別和解決方案

除了主網絡外，還有二層解決方案，如閃電網絡，允許在主區塊鏈之外進行快速且低成本的交易，同時保持安全性。這些技術擴展了網路的能力，使其更具可擴展性。

結論

比特幣網路代表着一個復雜但設計精妙的系統，結合了去中心化、加密技術和經濟激勵。它確保安全透明的交易，無需中介，其韌性由全球數百萬個節點和礦工維持。理解其運作是有效利用比特幣作爲價值儲存、轉帳或投資工具的關鍵。