PROTOCOL STUDY / 001
BITCOIN → ETHEREUM → LIVE CHAIN
#00
区块链，
到底是什么？
TRUST → PROTOCOL → SHARED STATE
从 Bitcoin 白皮书出发，拆开密码学、数据结构、网络与共识，再用 Ethereum 和小游戏观察共享状态如何运行。
BLOCK_01
STATE
BLOCK_02
Scott Li
KOALA TECH
THE PROBLEM01 / 19
WHY BLOCKCHAIN WAS BORN
数字价值，为什么不能复制两次？
01
数字文件天然可复制
同一份数据可以同时发给 Bob 和 Carol，原件与副本没有物理区别。
02
过去靠中心账本裁决
银行或平台决定哪笔先发生；Bitcoin 问的是：没有这个管理员还能工作吗？
NODE_A
NODE_B
NODE_C
NODE_D
NODE_E
NO BANK?
DOUBLE SPEND + NO SHARED ADMINTHE PROBLEM BEFORE THE CHAIN
BITCOIN / ORIGIN02 / 19
THE 2008 WHITEPAPER
Bitcoin 的创新，不是一个算法，
而是把已有技术组合成一个系统。
SATOSHI NAKAMOTO / 31 OCT 2008
Bitcoin:
A Peer-to-Peer
Electronic Cash System
目标：不依赖金融机构，让双方直接转移数字价值。
01
PROVE / 密码学
哈希发现篡改；数字签名证明授权。
02
LINK / 数据结构
区块、哈希指针与 Merkle Tree 留下可验证历史。
03
AGREE / 网络与共识
节点传播交易，公开规则选择当前有效历史。
区块链：没有共同管理员时，仍能共同维护并独立验证同一份状态。
CRYPTO + DATA STRUCTURE + NETWORK + CONSENSUSWHITEPAPER → GENESIS BLOCK
BITCOIN / HASH03 / 19
DATA FINGERPRINT
哈希不是加密，
它是内容指纹。
→
任意长度输入
得到固定长度输出；不能从摘要恢复原文。
Δ
改一个字符
输出大幅变化，因此篡改会留下明显痕迹。
LIVE INPUT / TRY EDITING
DEMO HASH
演示使用轻量函数展示“输入变化 → 输出变化”。Bitcoin 实际使用 SHA-256。
H(MESSAGE) → FIXED-LENGTH DIGESTTAMPER EVIDENT
BITCOIN / SIGNATURE04 / 19
AUTHORIZATION ≠ ANONYMITY
私钥负责授权，公开账本留下足迹。
TX
构造交易
“把这笔未花费输出转给 Bob。”
→
SK
私钥签名
证明持有人同意这次状态变化；私钥不离开钱包。
→
PK
全网验证
节点验证签名与花费条件，不必知道真实姓名。
Bitcoin 是“假名化”而不是“完全匿名”：地址不写姓名，但交易关系与金额公开可查。
SIGN(PRIVATE KEY) / VERIFY(PUBLIC KEY)DECENTRALIZED ≠ SECRET
BITCOIN / BLOCK DATA05 / 19
HEADER + TRANSACTIONS
区块不是神秘黑盒，它是一批交易加一份摘要。
80-BYTE BLOCK HEADER
VERSION规则版本
PREV BLOCK HASH链接上一段历史
MERKLE ROOT承诺本区块全部交易
TIME时间戳
nBITS / TARGET当前挖矿难度
NONCE矿工反复尝试的值
MERKLE ROOT
HASH A+B
HASH C+D
TX_A
TX_B
TX_C
TX_D
PREV HASH + MERKLE ROOT + TARGET + NONCELINK HISTORY / COMMIT TRANSACTIONS
BITCOIN / P2P NETWORK06 / 19
TRANSACTION LIFECYCLE
没有中央服务器，交易如何进入全网共同历史？
01
钱包签名
构造 inputs / outputs，用私钥授权。
02
P2P 广播
邻居验证后继续扩散，没有主节点。
03
进入 Mempool
各节点暂存自己看到的有效未确认交易。
04
矿工打包
选择交易，构造候选区块并竞争 nonce。
05
节点确认
独立验证新区块，再更新自己的链与 UTXO 集。
广播让信息扩散；共识规则让不同节点最终收敛到同一段有效历史。
WALLET → PEERS → MEMPOOL → MINER → BLOCKNO MASTER NODE
BITCOIN / UTXO07 / 19
UNSPENT TRANSACTION OUTPUT
Bitcoin 没有“账户余额”，只有可花费的输出。
Alice 的旧输出
UTXO_A = 5.0 BTC
解锁条件
valid signature from Alice
→
TRANSACTION
INPUT — consume UTXO_A
OUTPUT_0 — Bob gets 3.0 BTC
OUTPUT_1 — Alice gets 1.99 BTC change
FEE — 5.0 − 3.0 − 1.99 = 0.01 BTC
Bob
NEW UTXO = 3.0 BTC
Alice
CHANGE = 1.99 BTC
INPUTS CONSUME / OUTPUTS CREATECASH-LIKE STATE MODEL
BITCOIN / EXPLORER08 / 19
TXID → INPUTS → OUTPUTS → FEE
看到一长串哈希时，到底该看什么？
BITCOIN TRANSACTIONEXPLORER VIEW
TXID7f3a…c91e交易内容的唯一指纹
STATUSCONFIRMED · 6已进入区块，后面又叠了 6 个区块
INPUTSUTXO_A · 5.00 BTC正在消耗哪一笔过去的输出
OUTPUTSBob 3.00 · Alice 1.99创建了哪些新的可花费输出
FEE0.01 BTC输入总额 − 输出总额
BLOCK#840002 · 0000…这笔交易被写进哪一段共同历史
EXPLORER READS VERIFIED PUBLIC DATAFOLLOW THE STATE CHANGE
BITCOIN / PROOF OF WORK09 / 19
MAKE HISTORY EXPENSIVE TO REWRITE
求解很难，
验证很容易。
H(block_header ∥ nonce) < target
01
矿工竞争
不断尝试 nonce，成功概率与算力成正比。
02
难度自动调整
每 2016 个区块调整 target，长期维持约十分钟一个区块。
SIMPLIFIED MINER
TARGET
000xxxxxxxx…
NONCE
—
ATTEMPTS
0
HASH
—
演示 target 仅要求前三位为 000；真实 Bitcoin 难度高得多。
WORK → BLOCK → CUMULATIVE CHAIN WEIGHTECONOMIC SECURITY
BITCOIN / FORKS10 / 19
TEMPORARY DISAGREEMENT → EVENTUAL ORDER
同时出现两个有效区块，全网听谁的？
BLOCK N−2
BLOCK N−1
SAME PARENT
VALID A
STALE
VALID B
MORE WORK ✓
CONFIRMATIONS = MORE HISTORY ABOVE YOUR TX
MOST CUMULATIVE-WORK VALID CHAINFINALITY IS PROBABILISTIC
ETHEREUM / THE SHIFT11 / 19
FROM LEDGER TO STATE MACHINE
如果“账本”可以执行代码，会发生什么？
BITCOIN
共同维护的账本
重点是资产所有权与花费条件：哪些 UTXO 还没有被花费？
UTXO SCRIPT
→
ETHEREUM
共同执行的状态机
交易触发程序；所有节点对同一输入执行同一规则，得到同一新状态。
ACCOUNT EVM
LEDGER → PROGRAMMABLE SHARED STATECODE BECOMES PART OF CONSENSUS
ETHEREUM / EVM12 / 19
DETERMINISTIC EXECUTION
同一笔交易，所有节点都算出同一个新状态。
EOA / 用户账户
私钥控制，可发起签名交易。
Contract / 合约账户
代码与存储存在链上，由调用触发。
EVM
New State
余额、nonce、code、storage 发生确定性变化。
Every Node
每个验证节点独立执行并验证结果。
TX + CURRENT STATE → EVM → NEW STATEEXECUTE, DO NOT TRUST
ETHEREUM / SMART CONTRACTS13 / 19
CODE + STATE AT AN ADDRESS
智能合约像一台公开的自动售货机。
IN
交易触发
用户签名调用函数，并提供参数与 Gas。
OUT
全网执行
节点得到同一新状态；写入消耗 Gas，Bug 也会被共同执行。
contract ChainGame {
mapping(address => uint) score;
function play(uint move) public {
// every node runs this rule
score[msg.sender] += verify(move);
}
}
代币 / 所有权
谁拥有什么，如何转移。
托管 / 结算
满足公开条件后自动释放。
治理 / 协作
多方按同一规则投票和执行。
游戏 / 资产
规则与状态可被玩家独立验证。
SMART CONTRACT = PROGRAM + PERSISTENT STATEGAS PRICES SHARED COMPUTE
DESIGN TRADE-OFFS14 / 19
SAME FAMILY, DIFFERENT OPTIMIZATION
Bitcoin 与 Ethereum：不是版本升级，而是不同取舍。
| DIMENSION | BITCOIN | ETHEREUM |
|---|---|---|
| MENTAL MODEL | 点对点电子现金 / 账本 | 可编程分布式状态机 |
| STATE | UTXO | Accounts + contract storage |
| EXECUTION | 受限的栈式脚本 | EVM 通用字节码 |
| CONSENSUS | Proof of Work | Proof of Stake |
| DESIGN BIAS | 简单、保守、货币安全 | 可组合、可编程、应用平台 |
| COST | 区块空间与确认时间 | Gas、状态增长与复杂性 |
CHOOSE THE TRUST MODEL BEFORE THE CHAINTRADE-OFFS, NOT MAGIC
SO WHAT IS IT FOR?15 / 19
THE THREE-CONDITION TEST
什么时候，
真的值得上链？
三个条件同时成立，再接受区块链带来的成本。
多方共同写入
同一份状态
同一份状态
无法共同信任
单一管理员
单一管理员
可验证与开放
价值高于成本
价值高于成本
GOOD FIT
MULTI-PARTY + NO SHARED ADMIN + VERIFIABILITY VALUETHEN CONSIDER A CHAIN
ANTI-PATTERNS16 / 19
A BLOCKCHAIN IS AN EXPENSIVE DATABASE
这些问题，不要用区块链。
×
一个组织完全控制写入
没有跨组织信任问题，就没有必要复制共识成本。
USE: PostgreSQL / event log
×
需要极低延迟、极高吞吐
全网复制与确定性执行天然比单机或集群更慢。
USE: cache / queue / stream
×
希望链上保证现实世界真相
共识能证明“大家记录了一样的数据”，不能证明输入是真的。
NEED: oracle + governance
×
业务要求随时删除与回滚
不可逆与公开审计可能直接违反产品或合规需求。
USE: controlled workflow
DECENTRALIZATION IS A COSTLY SYSTEM PROPERTYUSE IT INTENTIONALLY
LIVE / CHAIN GAME17 / 19
NOW FEEL THE STATE CHANGE
扫码加入，
一起写一条链。
1
提交动作
每个玩家产生一笔待确认交易。
2
生成区块
交易被排序、验证并写入新区块。
3
观察状态
区块高度、交易数与状态根同步变化。
https://YOUR-GAME-URL
部署后
替换二维码
替换二维码
LOCAL FALLBACK / MINI CHAINREADY
players1
pending tx0
height0
ACTION → TRANSACTION → BLOCK → STATEMAKE CONSENSUS VISIBLE
LIVE / OBSERVE THE CHAIN18 / 19
READ A BLOCK EXPLORER
一笔链上操作，到底看哪里？
01
Transaction Hash
交易的唯一指纹，也是排查问题的入口。
02
From / To
发起账户与目标账户或合约地址。
03
Block / Status
是否已执行、被哪个区块纳入、确认到什么程度。
04
Logs / Gas / State
合约发生了什么，以及为共享计算付了多少成本。
TX INSPECTORSUCCESS ✓
TX HASH0x—
FROM0x71C4…PLAYER
TO0xB10C…CHAIN_GAME
BLOCK#0
METHODplay(uint256 move)
GAS USED—
EVENTWaiting for a confirmed move…
STATE ROOT0x—
DON'T TRUST THE UI — VERIFY THE RECEIPTREAD THE STATE TRANSITION
TAKEAWAYS19 / 19
THREE THINGS TO REMEMBER
区块链不是“信任消失”，
而是信任换了位置。
01
从相信管理员，转向验证密码学与公开规则。
02
Bitcoin 让价值转移不再需要中央清算方。
03
Ethereum 让共同状态开始执行可组合的程序。
真正的工程问题不是“能不能上链”，而是“去中心化带来的价值，是否值得它的成本？”
QUESTIONS?
APPENDIX / SOURCESA / 01
PRIMARY REFERENCES
继续深挖：从原始资料开始。
YOUR NOTESBitcoin notes (PDF)
BITCOIN PAPERhttps://bitcoin.org/bitcoin.pdf
BITCOIN DEV GUIDEhttps://developer.bitcoin.org/devguide/
ETH TECHNICAL INTROhttps://ethereum.org/developers/docs/intro-to-ethereum/
ETH ACCOUNTShttps://ethereum.org/developers/docs/accounts/
SMART CONTRACTShttps://ethereum.org/developers/docs/smart-contracts/
提示：技术参数与网络状态会变化；正式引用时优先查看协议与官方开发者文档的最新版本。
APPENDIX — NOT PART OF MAIN TIMINGREAD THE PRIMARY SOURCES
END OF TALK / 022
SCOTT LI · KOALA TECH
THANK YOU FOR LISTENING
谢谢！
欢迎提问、讨论，也欢迎不同意见。
END
VERIFIED
VERIFIED
TRUST → PROTOCOL → SHARED STATE
SCOTT LI · KOALA TECHQUESTIONS & DISCUSSION