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「區塊鏈」到底是什麼?專業懶人包在這裡

by Janis So —— 2021-8-28

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FinTech – 金融 科技 麻吉麻吉

FinTech ( Financial technology ) 將我們所認知的傳統金融服務,轉型並透過科技的手段進行,讓企業可以提供更有效率的服務,也讓使用者可以更便利即時的操作。換一個角度切入也可以想成是,科技業漸漸佈局到以往傳統的金融業,試圖帶來一波新的衝擊性改變。不論從哪一個角度來解讀,可以知道的是 Fintech 將會是未來科技和金融業界都無法忽視的趨勢。在這個數位崛起的時代,Fintech 也不僅僅只是科技與金融,甚至市場與政府,都是這
個趨勢下需要應運出新服務的角色。而區塊鏈 BlockChain 技術的應用,也是站在金融的基礎之上進而興起。

區塊鏈源起二 

拜占庭問題

關於區塊鏈的起源有兩個故事可以討論:首先是今日土耳其的伊斯坦布爾,是當年東羅馬帝國的首都拜占庭,當時東羅馬帝國強盛、國土遼闊,在國防的配置上,每一個軍隊的駐點都相隔遙遠,將軍與將軍之間只能夠依靠信差來傳遞重要消息,因此在對外作戰的時候,拜占庭軍
內部所有的將軍和大官員需要達成一致的共識,才能夠決定是否出兵,但若軍隊中存有叛徒或是間諜更可能影響將軍的判斷,結果往往不能夠得到大多數人的意見,在已知有成員謀反的情況如何連結相隔遙遠的軍營來取得一致協議,就成了有名的「拜占庭問題 ( The Byzantine Generals Problem )

 

The Byzantine General’s Scenario/Debraj Ghosh, PhD

 

拜占庭將軍問題在網路世界的解讀是在容許入侵體系的一種模型化,後來發現區塊和區塊鏈可以解決這個問題,1982年美國計算機科學家 Leslie Lamport 把軍中各地軍隊彼此取得共識、決定是否出兵的過程,延伸至運算領域,設法建立具容錯性的分散式系統,即使部分節點失效仍可確保系統正常運行,可讓多個基於零信任基礎的節點達成共識,並確保資訊傳遞的一致性,而 2008 年出現的比特幣區塊鏈便應用了此觀念。

比特幣

第二個也就是大家所熟知的區塊鏈起源就是「比特幣」,為了比特幣而產生了區塊鏈,比特幣就是區塊鏈的第一個應用,後面的段落會再針對比特幣做詳細說明,接下來我們先來試著了解區塊鏈到底是什麼。

區塊鏈其實是公眾的電子記帳資料庫

首先,對區塊鏈需要的第一個理解是,它是一種「將資料寫錄的技術」。如同前述,區塊鏈起源於中本聰 ( Satoshi Nakamoto )的比特幣,因此區塊鏈就是作為比特幣的底層技術,是一個「去中心化的分散式資料庫」,透過集體維護讓區塊鏈裡面的資料更可靠,或是可以把它理解成是一個全民皆可參與的電子記帳本,一筆一筆的交易資料都可以被記錄。

區塊鏈技術可以說是互聯網時代以來,最具顛覆性的創新技術,依靠複雜的密碼學來加密資料,再透過巧妙的數學分散式演算法,讓互聯網最讓人擔憂的安全信任問題,可以在不需要第三方介入的前提下讓使用者達成共識,以非常低的成本解決了網路上信任與資料價值的難題。

 

 

簡化的支付驗證(Simplified Payment Verification)。/比特幣白皮書

 

去中心化和不可竄改性

區塊鏈有幾個最重要的特色,首先就是它的核心宗旨──去中心化,為了強調區塊鏈的共享性,讓使用者可以不依靠額外的管理機構和硬體設施、讓它不需要中心機制,因此每一個區塊鏈上的資料都分別儲存在不同的雲端上,核算和儲存都是分散式的,每個節點都需要自我驗證、傳遞和管理,這個去中心化是區塊鏈最突出也是最核心的本質特色。在去中心化的前提之上,每個運算節點的運作方式就會透過「工作量證明機制(Proof of WorkPOW」來進行,也就是誰先花費最少的時間,透過各自的運算資源來算出答案並得到認可它就成立,如此一來就可以實現多方共同維護,讓交易可以被驗證。

工作量證明(Proof of Work)。/比特幣白皮書

 

與去中心化類似的概念是區塊鏈的「開放性」和「獨立性」,區塊鏈技術的基礎是開源的,除了其中交易的訊息會另外被加密之外,其中所有的運算數據都是對所有人開放,任何人都可以透過公開的介面去查詢區塊鏈中的數據,系統信息非常透明。

而獨立性指的是整個區塊鏈的系統不需要依靠第三方,因此便不會受到任何外力的干預。同時也就衍生出了區塊鏈的相對「安全性」和「匿名性」,因為區塊鏈的數據是分散式的演算,因此也沒有人可以隨意修改網路上的數據,去除掉了人為操控的可能,也就讓區塊鏈本身相對安全,因為區塊鏈上的訊息不需要公開驗證,彼此之間的訊息傳遞都可以匿名進行。區塊鏈的另一大特色是其「不可竄改性」,區塊鏈中的每一筆資料一旦寫入就不可以再改動,只要資料被驗證完就永久的寫入該區塊中,其中的技術是透過 Hashcash 演算法,透過一對一的函數來確保資料不會輕易被竄改,這種函數很容易可以被驗證但卻非常難以破解,無法輕易回推出原本的數值,資料也就不能被竄改,每個區塊得出的值也會被放進下一個區塊中,讓區塊鏈之間的資料也都被正確的保障。

 

比特幣夯翻全球

再大致了解了區塊鏈的技術和概念之後,接著要和大家介紹紅遍全世界的比特幣,我們知道區塊鏈就是比特幣的底層技術,或是可以說,比特幣帶動了區塊鏈觀念的興起,去中心化的公開性讓所有人都能夠自由購入與售出,交易的匿名性和金流資料的安全性更是比特幣所依靠的基礎。

前面段落提到,比特幣是由一個名叫中本聰(Satoshi Nakamoto的人所發明,但其實現實中並沒有人知道中本聰究竟是誰,連其性別、職業或是年齡都不甚清楚,關於比特幣的討論交流全部在網上進行。比特幣的命名是「Bitcoin」,取自電腦運算的最小位元,是一套點對點(P2P形式的「虛擬貨幣」,不需要依靠特定的貨幣機構發行,對持有者而言,比特幣除了幣值相對穩定,而且在全球都能夠使用,加上它去中心化的安全性,讓它在全世界一炮而紅。

 

我不是克雷格·懷特。我們每個人都是中本聰(I am not Craig Wright. We are all Satoshi)。比特幣發明人 Satoshi
這樣的虛擬貨幣交易成本低、穩定安全,有些國家(例如俄羅斯)甚至考慮要開發國定的虛擬貨幣,但在現有的金融制度底下,大多數國家的法律還無法定義比特幣,這樣的虛擬貨幣並不受到任何政府、任何銀行控制,因此它目前也還未被合法化。比特幣將所有的交易歷史都記錄在區塊鏈之中,區塊鏈會持續延長並相互連結,且新的區塊一旦加入到區塊鏈中就不會再被移走。比特幣的交易數據需要連續得到六個區塊的驗證後成立,缺點就是這個過程稍嫌緩慢。

另外,前面提到的工作量證明機制在比特幣中被稱為「挖礦」,也就是類似於一種運算的競爭,中本聰把消耗CPU的電力和時間比與成金礦的生產過程,比特幣的每一個網路節點都需要驗證,因此使用者會需要透過自己的工作效率來證明運算結果,確認後的交易才會被打包到區塊鏈中,透過不斷重複的嘗試來符合某一個節點要求的解,這樣的技術競爭受到許多專業人士的熱愛,讓大家可以在眾多的公正平台上發掘不同硬體的計算能力。

比特幣白皮書原文
https://bitcoin.org/bitcoin.pdf
區塊鏈將成長為超級帳本 Hyperledger Fabric
目前區塊鏈的演進大約可以分為三個主要階段,第一階段也就是以比特幣作為代表,這個體系將區塊鏈建立起來,而第二階段是以以太坊為主,以太坊(Ethereum也是一個開源的公共區段鏈平台,其中以太幣(Ether也是透過專用加密技術的去中心化的虛擬貨幣,到目前為止以太幣已經是市值第二高的加密貨幣,僅次於比特幣。區塊鏈的第三階段目標就是超級帳本,以Linux基金會所創辦的「超級帳本計畫(HyperledgerProject」為例,這是第一款專門為大型企業所設計的區塊鏈模組,主要是希望讓企業可以更輕鬆的導入區塊鏈技術,也代表著區塊鏈的發展日趨成熟。

Hyperledger Fabric」有需多專門為商業導向所設計的用途,包含貨運追蹤、智慧合約等功,期待可以落實區塊鏈的應用,因為區塊鏈有共享式帳本的特性,在這個區塊鏈中所有的成員不論是上下游或是協同關係,都能夠透過區塊鏈來快速的共享大量的資源,同時也能兼顧安全性,因此這樣成熟的區塊鏈技術可以應用的層面應該值得各界期待。目前應用的情況以金融業最多,同時也不少政府部門表示對區塊鏈的運作感興趣,另外像是醫療界也能夠妥善運用區塊鏈技術,醫院中病人的數據、病歷等等都需要隱私,同時區塊鏈的不可竄改性也讓病患資料可以被保障,甚至未來能夠結合人工智慧,將病歷更進一步的導向智能諮詢、智能抓藥等功能,行動機器人醫生的需求就是大量的、可靠的安全資料,這樣的需求可以透過區塊聯技術來滿足,在醫療費用越來越高的此刻,遠
端醫療的低成本市場、結合人工智慧區塊鏈的醫療保健服務值得我們期待。

麻省理工學院(MIT採用了區塊鏈技術,讓百餘名畢業生透過智慧型手機領取他們的數位文憑,成為全球首批頒發虛擬證書的大學之一。當學生下載Blockcerts Wallet之後,它會產生一組金鑰(私鑰加上公鑰),並將公鑰傳送給MIT把它寫入數位紀錄中,再於該區塊鏈加上認證碼。區塊鏈上並沒有記錄文憑資訊,有的只是MIT建立該紀錄的時戳,最後MIT再寄出含有公鑰的數位文憑,藉由學生手機上的私鑰來進行本人驗證。
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