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　　从系统技术效率的角度，比特币（bitcoin）之于现有的电子支付（如支付宝），犹如马车之于火箭，差别巨大。读者可能会奇怪，在这个比喻里，究竟比特币是马车，还是支付宝是马车？笔者可以负责任地说：“比特币是马车！”实际上，作为支付工具，比特币相比较于支付宝，比马车与火箭的速度差距还要大一百倍。请注意，这里仅是从支付工具的角度讨论，并不否认比特币带来的区块链技术所蕴含的创新性和应用价值。（详细参考笔者文章《虚拟货币：失败的货币实验和成功的技术革新》，2020-08-30，澎湃商学院）。

　　2009年，比特币的诞生，标志着虚拟货币作为一种现象级事件正式登上了历史舞台。我们一般将比特币这种私人发行的数字货币称为“虚拟货币”，截至2020年3月5日，仅利用以太坊上的ERC20开发的虚拟货币就达到24.55万种。比特币深受私人货币思想的影响，不仅怀有取代现有法定货币还怀有改变现有金融格局的宏大理想。比特币的设计者和创始人“中本聪”在《比特币白皮书》中指出，比特币是“一种纯粹的点对点电子现金，不通过金融机构，可以实现交易对手之间直接的网络支付”。比特币诞生以后，引发了各界广泛的关注，人们曾经对虚拟货币抱有很大的期望，很多人将其视为替代现有支付体系的“高科技武器”，甚至大胆预测比特币所开创的点对点支付手段将会使金融体系彻底摆脱对金融机构的依赖。

　　和传统的电子支付一样，比特币也抛弃了纸钞、黄金这样的实体，但为了在点对点环境下实现可信支付，比特币创造性地使用交易记录作为货币的载体。虽然在比特币名字中有“币”这个字, 但在比特币这个系统中并不存在一枚金光闪闪的“币”。 比特币所构造的模型迥异于传统银行系统的余额制, 当然更不同于古老的金银铸币和纸钞（倒是在流通模式、隐私保护上与金银和纸钞类似）。中本聪设计的比特币，以交易记录的形式出现。你并非拥有一个比特币, 而是拥有别人转比特币给你的一笔记录。这个记录就叫作“未花费的输出”（Unspent Transaction Output，UTXO），可以理解为一张可转让的权利电子凭证。

　　“区块”是将多笔交易数据打包在一起形成的数据体。可以将区块理解为一个账本, 账本里记录了多笔交易。单笔交易在最简单的情况下，大小为250字节, 当然实际发生的交易会大于这个数值。每个区块大小被中本聪限定最大为1 兆字节（1024千字节）, 那么我们就可以算出来, 一个区块最多可以容纳4096(1024000/250) 笔交易。以账本作比喻, 中本聪限定了一个账本最多只有1024页。而每个最基本的交易要占用四分之一页, 那么一个账本最多就是4096笔交易。

　　算出哈希值只要几秒时间，矿机在瞬间即可完成，因此，比特币给哈希运算提出了要求，也即你必须算出指定要求的哈希值，比如，前19位数都是零。这样，难度陡然增加。矿机要算出指定要求的哈希值，必须用试错的方法，将随机数（专业上称作“被使用一次的非重复的随机数值”，即Nonce）不断代入以运算出小于某个数值的哈希值。因为SHA256的运算结果是非常随机的, 所以, 要想运算出指定的哈希值, 唯一的方法就是不停地尝试Nonce。因此, 矿机是否能够挖矿成功, 一是依赖矿机的运算速度; 二是依赖运气, 也许第一次改变Nonce的值, 就得到了合乎大小的哈希值, 也许运行几百亿次, 也没有得到。比特币设置了自动调节哈希运算的时间，将其设定为平均十分钟，并动态调整。这个时间设定，是两个方面的平衡，时间太少，消耗算力不够，无法让篡改企图知难而退，且造成网络同步不稳定，而时间太长则交易确认时间过长，矿机体验太差。（哈希运算问题比较复杂，这几个术语我们限于篇幅不作详细解释，有兴趣的读者可以阅读《区块链简史》第四章。）

　　比特币在底层技术上将“出块”时间设定为平均10分钟，这也即意味着完成“一批”交易的验证时间是10分钟。每次交易的平均确认时间也在10分钟左右。对于公众日常支付，这个速度是无法接受的。试想，你在超市结账，排在你前面的人，用比特币发起支付到商家确认收到比特币，要10分钟，这队应该排到几公里外了。再仔细用简单的数字计算一下：超市的一个收银柜台要10分钟完成一笔收款，一个小时才6笔，在8个小时的营业时间里只能完成48笔。可以说比特币的这种速度是无法满足公众的日常使用需求。

　　打个比方，“比特币高速公路”十分钟通过4096笔交易，换算到每一秒仅通过6.83笔交易，而“支付宝高速公路”一秒钟通过25.6万笔交易。假如全球有4097笔交易，那么第4097笔交易注定要在4096笔交易完成后，在下一个10分钟才能完成。想象一下，在出行旺季，高速公路只有一个收费站，必然是绵延几公里、几十公里的汽车排队长龙。2017年12月，由于比特币价格上涨导致比特币交易量暴增，比特币系统开始拥堵，当月一笔交易平均等待时间是两天两夜。

　　2019年以来常被提及的“闪电网络”寄希望于通过离线技术实现比特币无延迟、低成本交易，但闪电网络当前的支付容量极为有限，且存在一系列技术不足。2016年Poon与Dryja在一篇论文比较系统地提出了闪电网络的构想，其原理是把海量的小额交易放到闪电网络的节点上执行，而并不提交到比特币系统中，比特币系统只作为闪电网络的后台“抵押”和“结算”系统。2018年1月闪电网络系统在比特币主网上线个比特币。对闪电网络上线之后的研究表明，闪电网络结构趋向中心化，网络运行效率依赖大型中心节点的支付容量，而非点对点网络的规模扩张。