區塊鏈是什麼?關於區塊鏈你至少該知道這些事

最後更新:2021-10-15

區塊鏈-是什麼

區塊鏈是什麼?

有許多人看了一堆文章還是霧煞煞,
這次讓市場先生由淺入深,不會講太多艱澀難懂的技術面原理,
帶各位讀者從歷史發展、應用、限制到最新的演進一次搞清楚什麼是區塊鏈。

區塊鏈技術產生的 加密貨幣 也是越來越多投資人關心的項目,
而區塊鏈的本質其實是要透過去掉中心化的中間,使得企業或政府能夠有更準確、更安全、更高效、且成本更低的運作模式。

事實上,區塊鏈技術其實早在1991年就被提出了,
當我們開始進入區塊鏈第30年的當代,
這不再是區塊鏈是否會成為全新趨勢的時候,而是該思考區塊鏈什麼時候會取代傳統模式的課題。

對於區塊鏈趨勢,市場先生整理出幾項你至少該知道的事:

區塊鏈是什麼?原理是什麼?

區塊鏈就是一種紀錄資料的技術,區塊鏈藉由密碼學串接來保護內容的文字記錄,讓這串記錄極難被竄改,藉由這個特性進而實現各種應用;

這些文字記錄稱為區塊Block,每個區塊包含前一個區塊的加密雜湊值(hash value,可以想像是一串難以破解的亂數密碼)、時間戳記、交易數據,這使得區塊鏈擁有難以竄改的特性。

不過除非你是工程師、需要設計這套系統,否則你只需要理解它的原理,以及如何應用。

要理解區塊鏈是什麼、為什麼極難被竄改時,要從區塊鏈「去中心化」特性下手。

相較於傳統所有傳輸、認證過程都需要經過一個統一中央伺服器,這會導致紀錄的資訊內容在過程中可能會被竄改,區塊鏈使用的是點對點的架構(P2P),

能通過分散式的帳本(也能理解為節點),使得區塊鏈上的資料不存在一個核心個體內,而是獨立存在許多分散的節點上,而且這些節點還會不斷的互相驗證彼此的資料,如此便能有效降低資料竄改或竊取的可能,這也就是所謂的去中心化。

舉個A想要轉帳一定金額給B的例子,來解釋區塊鏈的去中心化意義:

中心化模式

假設A、B都擁有同一個銀行帳戶,此時該銀行就像是一個資料庫,會記錄每人的帳上有多少錢。
那麼當A發送100塊錢台幣時給B帳戶時,該銀行的資料庫就會紀錄: A-100,B+100的結果。

區塊鏈的去中心化模式

當A發送1個比特幣給B時,區塊鏈上的所有節點都有機會去競爭記帳的權利,區塊鏈系統會在這些節點選出一個最快、最好的節點,讓他在這段時間記帳後便會形成一個區塊Block,區塊內就會紀錄:交易時間、交易歷程、雜湊值等資訊。

而首先記帳的節點,接著會把這個區塊傳遞給其他節點,在核實區塊內容無誤後才會放進自己的帳本,直到所有區塊鏈上的節點都有一致的交易資訊。

關鍵小節:

區塊鏈本質上就是一個去中心化的資料庫,且是由密碼學加密後產生相關聯的資料區塊,
每一個資料區塊中會紀錄一對時間內「全網交易」的資訊,
如此便可用於驗證同時生成下一個區塊。

區塊鏈特性是什麼?

當理解了區塊鏈的去中心化含義,就能把區塊鏈看做一本共享的、公開的大帳本。

網絡的每個節點都保存著帳本的副本,帳本的每一頁是一個區塊,儲存一段時間內所有數據的加密信息,
且每一頁皆包含前一頁的頁碼(意即前一個區塊的地址),所以在理論上每筆數據都能追溯至本源。

也就因此,區塊鏈主要會有以下幾個特性:

1.資料記錄難以竄改

由於每個區塊鏈上的節點都有總帳的副本,任一節點若想要竄改數據,就得修改網絡上每個節點的帳本,

另一方面,在新增一個區塊,都得透過算法取得網絡 51% 以上節點的認可,

這使得區塊鏈上的資料具備很高的可信度,且永久保存、幾乎不可能隨意刪改,即是這個區塊鏈應用的創始者也無法竄改。

2. 去除中介機構

因為區塊鏈P2P、去中心化的本質,因此在任何需要第三方驗證的服務(如金融轉帳匯款、第三方支付等),

都能以區塊鏈技術來做為驗證交易的技術,在去掉中介機構的同時,就能減免去中間產生的費用。

3. 資訊透明

在同一個區塊鏈上的資料,都會是相同的,
這也代表了這些資料都有著公開、透明的特性,這能保證區塊鏈上的參與者,都能共享這些難以竄改的正確資料,

如此特性也使得區塊鏈技術,能夠減去過去一些需要程序複雜的程序(如對保過程或金融開戶,都得層層核對資料正確性),
資料的透明性也就有助於減少大量的人力與紙上作業,甚至發展出所謂的智能合約應用,
這也會在接下來的文章做更詳細的介紹。

關鍵小結:

區塊鏈的去中心紀錄模式,很容易讓人直覺地認為是浪費頻寬及運算資源的方式,
但區塊鏈其實就是透過這種「高冗餘」的方式,來建構極高的安全性與資料的正確性

儘管區塊鏈是一門相當複雜的技術,但區塊鏈能夠為用戶帶來更高的隱私安全、更低的處理費用與更少的錯誤產生,當然它也會產生一些缺點,
市場先生這邊整理出區塊鏈的優缺點如下:

區塊鏈優點

  • 無人工參與與中介便能提高資料準確性
  • 不需第三方驗證就能降低成本
  • 去中心化使得資料的竄改顯得很困難
  • 交易安全、私密且效率極高
  • 資訊透明
  • 能為政府不穩或低度發展的國家,提供更安全可信賴的銀行替代方案與個人資訊保存的方法

區塊鏈缺點

  • 像是比特幣這類採取工作量證明(PoW)的區塊鏈需要耗費大量的資源(如電力、算力)
  • 目前交易流動較低
  • 存在著非法使用的可能
  • 各國法規的限制與不適用

區塊鏈系統的模型架構有哪些?

為了更有助於你理解區塊鏈,
這邊市場先生想再提一點關於區塊鏈系統是包含哪些技術模型,讓你可以更清楚它是如何運作的。

區塊鏈模型結構

區塊鏈系統其由下而上、可拆解成6層不同的模型來理解,每個架構都有相對應的功能:

6種區塊鏈的模型架構
名稱 定義 舉例
資料層 封裝了加密後的公私鑰、時間戳記等資訊的鏈式結構,是整個區塊鏈技術中的最底層。
比特幣每個區塊會包含1MB大小的資訊,其中包含區塊頭(Block Header)、交易數量(Transaction Counter),以及每一筆被包含在這個區塊中的交易資訊(Transactions)。
網路層 分散式組網機制、資料傳播機制與資料驗證機制等,區塊鏈中每個節點間如何互動的機制。
就像過去的P2P傳輸技術,如應用於BT和eMule之類的P2P下載軟體。
共識層 區塊鏈中各個節點的共識機制演算法,這決定了由誰來記帳、記帳方式等核心功能。 比特幣使用的工作量證明機制PoW
激勵層 發行與分配獎勵給參與區塊鏈的節點的機制,主要出現在公有鏈之間。
參與比特幣的礦工若取得第一個紀錄新帳本的權力,就能獲得該區塊的比特幣;其他礦工也能選擇跟進紀錄該帳本,也能額外獲得手續費。
合約層 封裝各類腳本、演算法和智能合約,來讓特定事件能夠自動運行於區塊鏈之中。
乙太坊在比特幣的基礎上,還內置了程式語言協定,理論上可以實現任何應用功能。
應用層 區塊鏈的各種應用場景和案例。
搭建在乙太坊上的各類區塊鏈應用,像是能正常運行的智能合約。
資料整理:Mr.Market市場先生

一般來說,具備最底下三層(資料層、網路層、共識層)才能被視為真正的區塊鏈;

而激勵層、合約層和應用層則不是每個區塊鏈都須具備的,像是激勵層則多存在於公有區塊鏈中,因為需要藉著完善的獎勵機制,才能促進區塊鏈中的節點持續投入資源(持續記帳)在其中。

區塊鏈的類型有哪些?

根據《寫給未來社會的新帳本——區塊鏈》一書的定義,

目前的區塊鏈能依照參與的節點不同,或是應用功能的不同分成以下幾種:

公有鏈

公有鏈就像是一個完全公開的帳本,全世界的任何人都能任意、隨時隨地加入與讀取區塊鏈上的資料,也代表任何人都能在這條區塊鏈上發送交易,並獲得其他節點的交易有效確認。

  • 優點:不可篡改、匿名公開、去中心化。
  • 缺點:效率較低
  • 舉例:比特幣、以太坊。

私有鏈

意指被某個組織或機構控制的區塊鏈,它仍具有不被竄改的特性,但只提供特定人存取內容,
因此會先預設好能加入的節點身份是否組織內部的權限,或是開放給特定的人士。

相關應用像是企業公司內部的資料庫管或審計,
對於公司內的節點這條區塊鏈是去中心化的,但對於鏈外的節點則會覺得這是中心化的區塊鏈,這取決於它設計時驗證與維護是否來自足夠多的節點。

  • 特點:交易速度快(內部節點比公有鏈少)、交易成本極低、仍保有不可篡改性。
  • 缺點:部分中心化的風險(被竄改、被駭)、若有代幣流通則容易被操控。

聯盟鏈

聯盟鏈其實就是私有鏈的延伸,只是私有鏈通常是屬於一間公司、或一個組織的,而聯盟鏈裡則是服務一個聯盟或是行業別。

聯盟鏈因此適合於機構之間的交易、結算或清算等 B2B 應用。舉例來說,由15個銀行公司組成的一個聯盟鏈,其中每間公司都代表一個節點,若是要某個區塊加入這條鏈中,則是要獲得其中的10個或數以上的機構進行確認;如此就能作為銀行間進行支付、結算、清算的系統。

許可鏈

許可鏈指這條每一個節點都需要許可,才能加入區塊鏈系統之中,因此私有鏈與聯盟鏈都是屬於許可鏈的一種。

混合鏈

混合鏈就不是簡單區分成公有鏈、私有鏈這種節點都一模一樣的架構,而是混合鏈上有些節點只能查看部分資料,有些被特許的節點則可下載完整的區塊鏈資料,或是有些節點只負責參與記帳。

區塊鏈的發展脈絡是如何?

區塊鏈的去中心化及難以竄改的安全性,讓我們得以在沒有中心化的伺服器管理下,能夠安全地傳輸資料,這項特性使得它有著難以忽視的發展潛能。

更重要的是,區塊鏈技術是能夠藉著像是智能合約等可程式設計的機制,讓預先設定的指令來做出一系列複雜的動作,甚至能夠加入外部條件來做出反應,這也所謂區塊鏈的可程式化設計優勢

因此,區塊鏈的發展自然是可以預見的,而區塊鏈專家Melanie Swan將區塊鏈的發展,劃分為以下3個階段:

區塊鏈的發展脈絡

區塊鏈1.0:以比特幣為代表的加密貨幣

比特幣的出現成就一個可信賴的、去中心化的自由貨幣交易系統,使只要有網路就能達到交易雙方直接流通。

這等同於區塊鏈加密貨幣是一種全新的數位支付系統,去中心化降低交易成本同時,卻還能保證安全性;

這對於傳統金融有一定的顛覆性,也有人提出,這最終可能讓全球性的貨幣統一。

區塊鏈2.0:區塊鏈的金融服務

加密貨幣的特性使得區塊鏈第一時間融入金融服務,甚至在區塊鏈裡加上智能合約,基本上都能取代目前的傳統金融服務;像是股票、私募股權等金融領域之中,像是交易所開始嘗試使用區塊鏈技術,來進行股權登記、轉讓。

目前商業銀行基於區塊鏈的應用領域主要有:

  • P2P交易(如跨境支付、期貨合約買賣)
  • 身份登記(如反洗錢名單)
  • 所有權(如‘土地所有權、股權的驗證與轉移買賣)
  • 智慧管理(利用智慧合約做自動支付利息、分紅等)

區塊鏈自然在金融領域的應用上顯得最即時、最進步,讓我們將傳統銀行服務,與比特鏈區塊鏈實行情況作比較。

金融服務 傳統銀行 比特幣
交易時間 傳統銀行基本上都是在周間09:00~17:00,並且會在國定假日間休息 365天24小時完全沒有休息
轉帳費用
  • 刷卡交易:按每筆交易總額收取,如國外信用卡交易需收1.5%的海外消費手續費。
  • ACH存款自動轉帳:轉帳到非自家銀行的帳戶時,國內通常會每次收取20元不等的手續費。
  • 跨國電匯:會有SHA、BEN、OUR、全額到行等費用。
比特幣的轉帳費用是由交易者與記錄帳本的礦工來決定的,基本上會在0~50美元,這將能夠創造一個開放合理的市場,如果交易者將費用設置的太低,便不會有礦工來記錄,交易也無法進行。
轉帳速度
  • 刷卡交易、ACH存款自動轉帳:銀行通常會在24~48小時來完成金額清算。
  • 跨國電匯:24~48小時
依照區塊鏈網路的壅擠情況而定,大約都在15分鐘到1個多小時。
KYC實名認證 法律上會要求客戶在在開立帳戶前,或購買金融產品前做到KYC程序,這意味著銀行會記錄客戶的身份。 任何人都能在沒有身分證名、不被驗證的情況下參與比特幣區塊鏈的活動。
數位交易環境需求 至少需要合法的身分證名、銀行帳戶以及一部手機。 只要有能夠連上網路的裝置或手機。
用戶隱私 銀行會將客戶的所有訊息(包含身份與資產資料)存儲在銀行的私人服務器上,如果銀行伺服器被駭,等同個人帳戶也會被侵害。 比特幣去中心化的交易,使得其隱私得到最高的保障。雖然全部的比特幣交易都是可追溯的,但如果購買比特幣的人在購買時是匿名的,也無法確定是誰實際擁有該比特幣。
安全性 除了銀行伺服器的資料安全外,若客戶沒有採用更安全的雙重驗證,或是使用安全的方式連網,都可能造成帳戶的安全性問題。 比特幣的區塊鏈結點越多,他就越安全、越難以竄改。但仍會有儲存上的問題,若有持有大量比特幣或是長期持有的打算,就建議儲存在冷錢包之中。
交易驗證 銀行保留拒絕交易的權利。 比特幣用戶可以依照任何形式來完成交易,僅需符合該國家在匯款上的法律規定即可。
資料整理:Mr.Market 市場先生

 

區塊鏈3.0:區塊鏈應用在其他行業

區塊鏈除了在金融領域被廣泛運用外,也開始漸漸在法律、零售、醫療等領域,未來更可能在更多領域中作用。

區塊鏈的邏輯能夠解決不同組織間的信任問題,去中心化的模式也能夠優化點對點的效率,發展到最後也可能跟本地顛覆現有的資本主義型態,使全球協作模式成為可能。

關鍵小結

從區塊鏈1.0到3.0的定義中,或許感覺這是一種「漸進式」、「遞進式」的發展,但其實只是應用範圍的不同。事實上,不管是1.0的加密貨幣、2.0的金融領域到3.0的各種領域,區塊鏈技術都在平行地在發展著,可以想見未來各種區塊鏈應用會越來越多、越來越完善。

區塊鏈目前的應用有哪些?

雖然現下的區塊鏈發展,很容易將區塊鏈與加密貨幣劃上等號,但區塊鏈更應該被理解成一種可靠的數據儲存方式,

也正如上節區塊鏈3.0所述,區塊鏈開始被應用到許多領域之中,以下則列出目前常見的區塊鏈應用場景有哪些:

銀行金融

區塊鏈能大幅度運用在銀行金融的應用自然不必多解釋(區塊鏈2.0)。傳統的金融機構每週只有5天的營業時間,代表著若你是週五的晚上七點存入支票,得到隔週一早上才能在銀行帳戶收到這筆款項。

反觀從不用休息的區塊鏈,隨時隨地連上網路都能進行資金的轉移與交易。交易者基本上只要花10分鐘就能添加一項交易到區塊鏈上。此外,銀行也能解決信任問題,與更多機構之間進行快速安全的資金轉移交誼,像是股票交易清算可能要長達三天,而轉移資金越大也可能在轉移的過程帶來巨大的保管風險。

法國管理顧問公司凱捷(Capgemini)就曾估算過將區塊鏈應用到銀行金融之中,全球的消費者每年可以節省高達160億美元的銀行與保險費用。

貨幣

像是比特幣這種以區塊鏈為基礎的加密貨幣,能夠讓加密貨幣在不受中央機構監控的情況下運行。

這不僅降低了被操縱的風險,更消除很多交易中介處理費用,這也使得加密貨幣能夠為那些貨幣不穩,或是金融基礎設施不發達的國家與地區,提供更穩定、值得信賴的貨幣。

舉例來說,一些飽受戰爭、或是不被國際承認的國度之中,他們的公民並沒有可信賴的銀行組織能夠用來儲存才幣,這時候若能使用加密貨幣錢包來儲存貨幣,就能與其他節點進行公平的交易。

醫療衛生

區塊鏈在醫療領域的利用多數在於儲存醫療紀錄之上,當病人的病歷生成後寫入後寫入區塊鏈中,未來便能以提供私鑰的方式,將這份不可被竄改的個人健康紀錄開放給特定的人存取,像是不同的醫生、甚至是保險員可以透過病歷資料來決定是否核保。

財產所有權記錄

現在的產權紀錄過程相當繁瑣,且因為是人工申辦的方式也有產生錯誤的風險,而財產權若能直接在區塊鏈上儲存、驗證,就能更有效率地來轉移、追蹤,遇到財產糾紛時也能提供最準確的資料來近行條解。

另一方面,在幾乎沒有政府或金融基礎建設的國家,幾乎不可能有房地等財產證明方式,如果生活在這些區域的能夠利用區塊鏈技術,也就能建立透明、可信賴的財產權所有時間文件。

智能合約

智能合約就是為一個運行在區塊鏈的代碼,能夠讓合作雙方或多方在線上簽署合約後,符合特定條件後就會異動強制執行。

舉例來說,在旅遊時想租一間房間時,房東與房客可以在區塊鏈上建立一筆智能合約,內容可能是租戶支付押金後,會在租賃日期時得到房門密碼;若房東沒有提供密碼,智能合約則會強制自動地將押金退還。可以發現這個過程中,少去調解員、律師等費用。

想更了解智能合約,請閱讀:智能合約是什麼?

產品供應鏈朔源

面對以特殊目的作為號招特色的產品(如有機、當地、公平貿易等),可以利用區塊鏈技術來記錄朔源,像是台灣的奧丁丁就將區塊鏈運用在農作物的朔源之中,讓消費者可以清楚得知手上的產品完整的產製過程與安全。

投票

正如2018年美國Virginia州,就曾以區塊鏈系統來進行投票,只要有手機就能聯網進行投票,這使得區塊鏈投票幾乎不可能被竄改,也能同時保有選舉透明度,也減少了舉辦選舉是需要耗費的人力資源,這能使的區塊鏈投票具備去除選舉賄選、提高選民投票率的潛力。

市場先生提示:不是所有事情,都適合用區塊鏈技術解決

對於區塊鏈技術,我認為要思考的一個重點是:「這件事情,是否真的需要用到區塊鏈?」

區塊鏈技術能運用在許多場景,而新的應用也持續再被發現。但這並不代表所有的事情,用區塊鏈技術來解決都是最安全、最有效率。

比方說,你戶籍登記在哪裡?公司註冊在哪裡?這些當然也可以用區塊鏈技術來記錄、防止被竄改,但這有意義嗎?實際上並沒有意義,傳統的方式也運作得很好。

區塊鏈技術有它最適合解決的問題類型,通常是現有的機制缺乏足夠信任,或者交易成本過高的問題,才可能評估看看區塊鏈技術是否能改善。
但並不是所有事情,運用區塊鏈技術解決就一定會更好。

理解這點,我們才能去分辨許多宣稱運用區塊鏈技術的新事物,是否真的存在價值,讓我們能區別哪些真的有效益,哪些可能只是議題炒作。

快速總結:區塊鏈是什麼?

  1. 區塊鏈可以理解成一種安全性極高的資料庫,能夠將任何訊息儲存在區塊中而鏈接在一起。隨著新數據進入區塊鏈中並達到區塊容量限制,它就會與前一個區塊連接起來,使得數據得以按時間順序鏈接。
  2. 目前最常見的區塊鏈用途,還是在金融類的交易上。
  3. 就比特幣這種去中心化的區塊鏈貨幣,沒有任何單一個人或團體控制。
  4. 去中心化意味著輸入區塊鏈上的紀錄是不可逆的,像是任何一個比特幣的交易紀錄都會被永久記錄下來,且任何人都能查看。

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撰稿:劉呈逸 主編:市場先生

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