比特币与加密货币技术

这门课学什么

课程从技术上讲比特币如何运作。内容包括哈希与签名、去中心化共识、工作量证明、交易脚本、钱包、挖矿、匿名性和监管。3 个单元配编程作业。

内容摘要

这门课从计算机科学角度讲比特币怎样运作。它不讲投资，只讲技术和机制：哈希和签名怎样保证账本不可篡改，没有中心机构时节点怎样达成共识，矿工为什么愿意干活，以及这套系统在哪些地方仍然脆弱。课程对应纳拉亚南（Arvind Narayanan）等人合著的《比特币与加密货币技术》（Bitcoin and Cryptocurrency Technologies）。

全课 11 讲，分 3 个阶段。第 1 阶段是第 1–3 讲，讲原理：密码学基础、去中心化共识与工作量证明，以及交易、脚本、区块和点对点网络的细节。第 2 阶段是第 4–7 讲，讲实际运行：密钥存储与钱包、挖矿的硬件和经济学、匿名性与混币，以及社区治理和政府监管。第 3 阶段是第 8–11 讲，讲延伸：替代挖矿谜题与权益证明、把比特币当作应用平台、山寨币生态，以及区块链适合去中心化哪些东西。

课程有 3 个编程作业：ScroogeCoin（实现交易验证规则）、Consensus from Trust（在信任网络上模拟共识）和 Blockchain（维护区块链并处理分叉）。每个作业预计约 3 小时。

学完以后，学生能解释一笔比特币交易从签名到被写入区块的全过程，能评估钱包和交易所的安全措施，能分析挖矿激励和常见攻击，并能对区块链项目的去中心化宣称做出技术判断。

纳拉亚南是课程的署名讲师。每段视频围绕一个具体问题展开，例如“比特币真的匿名吗”。注意课程录制于 2015 年前后，不涉及以太坊智能合约、闪电网络等后来的发展。

为什么值得学

课程已有 86 万多人注册。它由研究者讲授，不是推销者，是加密货币的标准计算机科学入门。

课程信息

学校

普林斯顿（Princeton）

讲师

阿尔温德·纳拉亚南（Arvind Narayanan）

学期

self-paced

平台

Coursera

费用

免费

难度

中级

学时

11 个单元，Coursera 估计约 2 周 × 每周 10 小时

先修

需要基础编程能力，懂一点密码学更好。

材料

视频、作业

许可证

未注明

课程大纲 · 共 11 节

大纲依据：Coursera 模块列表（11 讲，每讲一个模块；结构取自 api.coursera.org onDemandCourseMaterials.v2 与课程页）（查看原始页面 ↗）

1. 1
   密码学与加密货币导论Introduction to Crypto and Cryptocurrencies

   讲密码学哈希函数、哈希指针、数字签名和以公钥作为身份，并用它们搭出两种简单的加密货币。作业是 ScroogeCoin。

2. 2
   比特币怎样实现去中心化How Bitcoin Achieves Decentralization

   讲分布式共识的难点，以及区块链怎样在没有身份的情况下靠激励和工作量证明达成共识。

3. 3
   比特币的运行机制Mechanics of Bitcoin

   讲交易结构、比特币脚本及其应用、区块和点对点网络，并讨论协议的局限和改进办法。

4. 4
   怎样存储和使用比特币How to Store and Use Bitcoins

   讲热存储与冷存储、密钥分割与共享、在线钱包与交易所、支付服务、交易费和兑换市场。作业是 Consensus from Trust。

5. 5
   比特币挖矿Bitcoin Mining

   讲矿工的任务、挖矿硬件的演变、能耗与环境问题、矿池，以及挖矿的激励和策略。

6. 6
   比特币与匿名性Bitcoin and Anonymity

   讲匿名的定义、怎样对比特币用户去匿名化、混币和去中心化混币，以及 Zerocoin、Zerocash、Tor 和丝绸之路案例。

7. 7
   社区、政治与监管Community, Politics, and Regulation

   讲比特币社区怎样达成共识、核心软件由谁维护、谁有话语权，以及反洗钱和纽约 BitLicense 一类监管。作业是 Blockchain。

8. 8
   替代挖矿谜题Alternative Mining Puzzles

   讲挖矿谜题的基本要求、抗 ASIC 谜题、有用工作量证明、不可外包谜题和权益证明。

9. 9
   比特币作为平台Bitcoin as a Platform

   讲把比特币当作只追加日志、智能财产、多方彩票、随机源和预测市场的用法。

10. 10
    山寨币与加密货币生态Altcoins and the Cryptocurrency Ecosystem

    讲山寨币的历史、它和比特币的相互影响、一个山寨币的生命周期，以及侧链。

11. 11
    比特币的未来The Future of Bitcoin?

    讨论区块链作为去中心化工具的路线：能去中心化什么，什么时候去中心化才是好主意。

普林斯顿的其他经典课

• 算法（上） · Algorithms, Part I
• 算法（下） · Algorithms, Part II
• 计算机科学：有目的的编程 · Computer Science: Programming with a Purpose
• 计算机科学：算法、理论与机器 · Computer Science: Algorithms, Theory, and Machines
• 解析组合学 · Analytic Combinatorics
• 算法分析 · Analysis of Algorithms

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