區塊鏈入門：比特幣、錢包、帳本運作原理
在這幾年話題性不斷提升的區塊鏈，其實已有30 年歷史，不過區塊鏈的概念在 2008 年才透過比特幣首次被大眾所認識。關於區塊鏈、比特幣或是最近討論度極高的 NFT，這些到底是什麼？
本篇文章將透過區塊鏈入門，跟大家分享什麼是區塊鏈，區塊鏈是如何運作，比特幣跟區塊鏈有什麼關聯，挖礦、公鑰私鑰又是什麼？讓我們一起入門了解區塊鏈吧。
#1 區塊鏈是什麼？
區塊鏈（Blockchain）是一種透過程式密碼串接加密，將數據資料紀錄在網絡節點之間的技術，可以說是共享的、公開的、去中心化，也無法被隨意竄改的「分散式帳簿」。簡單來說，就是一種讓交易的每一個過程、每一筆帳，都能更加透明、安全地被記錄下來的技術。
我們生活中一般是由中心單位提供服務給使用者，像是銀行提供存錢、交易的服務，銀行就是中心者的角色；然而區塊鏈並非由某一單位、某個人提供，而是由所有人共同提供、共同使用。
區塊鏈的「去中心化」的特性，使得記錄在區塊鏈上的數據資料極難被竄改，能夠在不需要受信任的第三方的情況下，進行商業網絡中記錄交易和追蹤資產的過程，比如說：A 跟 B 買了一套軟體， B 轉帳 500 元給 A ，這筆交易將記錄在此貨幣所有使用者的帳本上，不論是 A 或 B 甚至是第三者，都無法任意竄改這筆交易紀錄。
不論是有形的資產如房地產、汽車，或是無形的專利或著作權，幾乎任何有價值的東西都可以在區塊鏈網絡上進行追蹤和交易，且交易的過程與轉移經過參與者驗證，無法單方任意修改，從而降低交易或轉移間產生的風險和成本。
#2 區塊鏈與比特幣的關聯
區塊鏈是加密貨幣（如：比特幣）的基礎技術。2008 年底一名署名為中本聰的個人或團體，發表了一份名為 《比特幣：一種對等式的電子現金系統》的白皮書，解釋了一種名為比特幣的新型數位加密貨幣背後的原理及相關的演算法，並且在 2009 年發表了比特幣軟體正式啟動了比特幣系統。到目前為止沒有任何人承認自己就是中本聰，且經大家多方推測也沒有一個明確的結論。
中本聰的目標是創建虛擬貨幣，使世界上任何地方的兩個陌生人之間，不需要再透過像銀行、信用卡公司或第三方支付，也能夠完成交易。中本聰認為銀行和政府擁有太多權力，他們為了自身利益可能形成利益勾結。因此，中本聰運用區塊鏈技術建立了比特幣，一種不受中央銀行或政府控制或運營的新型貨幣，此後的每一種加密貨幣都是由該白皮書中提出的想法而演變。
#3 區塊鏈的 5 大特性、3 大優勢
區塊鏈能使交易的每一個過程，更加透明、安全地被記錄下來。這是因為以下特性：
- 去中心化
傳統的政經結構中必然有的中央政府或銀行的角色，這些在區塊鏈中不復存在。因此在區塊鏈中並沒有一個集權的中心可以左右各種交易的進行，加上分散式帳本的概念，讓參與者都能共享該網路上的紀錄，也能各自擁有與網路相同紀錄的副本，因為沒有一個所謂中心資料庫，對分散帳所做的任何更改或添加，需要被多數參與者認同才成立，讓駭客攻擊變得極為困難。 - 共識性
在各個區塊鏈系統中，參與者都使用相同的演算法來付出「勞力」以取得「獎勵」，例如：比特幣的獲得就是藉由「工作量證明」的共識演算法。 - 匿名性
區塊鏈系統中的參與者不須具名，僅使用一組「英文+數字」的代碼作為該參與者的名稱，只要不跟別人透露，就沒有人能夠知道這組「英文+數字」背後的人是誰。 - 不可竄改性
區塊鏈中每個參與者都可以擁有網路上記錄的一份副本，每個副本與網路上交易紀錄間會相互比對，若其中有人想要竄改紀錄中某一個節點，竄改後的結果會與各分散的帳本間產生差異，因此被竄改過的節點就會不被認可而失效，除非竄改者能同時控制並竄改該區塊鏈中 51% 以上的副本，不過要能這樣做到，是需要投入非常多的資源和金錢，甚至遠大於可以竄改後所獲得的利益，因此這樣的結構可以有效防止紀錄被竄改。 - 可追溯性
區塊鏈中的各節點紀錄完成後會形成新的區塊，並成為區塊鏈新的延續，每個區塊都有時間的紀錄，每塊加密貨幣從被開採出來的履歷也都會按照時間被記錄在區塊鏈中，因此每個參與者都能完全檢視每個紀錄，每一個加密貨幣的來龍去脈也完全可以被所有人追溯。
區塊鏈也因這些特點，使其至少具有以下 3 大優勢：
- 更高的安全性
交易安全且私密 所有網絡的參與者都需要就數據準確性達成共識，並且所有經過驗證的交易都是永久記錄、不可變的，且不能任意刪除的。 - 更高的效率
交易紀錄公開化 通過在網絡中參與者之間共享的分散式帳簿，免去了浪費時間的記錄核對，並透過一組存儲在區塊鏈上的規則—智能合約自動執行，加快交易速度。 - 更大的信任
提高數據準確性，交易難以被竄改 透過區塊鏈，網絡中的參與者除了會準確及時收到數據，不需第三方驗證也不會有額外的手續費產生而能降低成本，並且區塊鏈的去中心化架構使得資料難以被竄改。
#4 「去中心化」、「安全性」—區塊鏈最重要的性質
「分散式帳本」架構達成區塊鏈的去中心化，使其不存在一個中央集權組織，每個參與者有相同的權利義務和獲得獎勵的機會。依據去中心化的分散式帳本結構，也造就區塊鏈的「抗勾結性」、「抗攻擊性」的高安全性。（這是相對於中心化話來說，像是銀行、企業和政府，就有可能會因為利益而出現相互勾結的問題。）
另外，紀錄資料所生成的新區塊，是按照時間順序線性來儲存，想像上會像是一條鏈，才被稱為「區塊鏈」，新的區塊會被加在區塊鏈的「末端」。並且，在將一個區塊加在區塊鏈的末端之後，除非得到大多數節點網絡的共識，否則無法更改此區塊的內容，區塊的生成與記錄過程也不可逆。這是因為每個區塊都包含自己的「密碼」，以及其他區塊的「密碼」和紀錄時間軸。
假設在區塊鏈網絡上運行節點的駭客想要更改區塊鏈，並從其他人那裡竊取加密貨幣。被駭客更改的副本就不再與其他人的副本保持一致，當其他人相互交叉引用副本時，這個駭客版本的鏈將被視為非法而被丟棄，這就如同搶劫一個人和搶劫一大群人的差別，使得區塊鏈受到駭客的可能性大幅降低。
#5 區塊鏈、加密貨幣的運作
區塊鏈與加密貨幣是如何運作呢？簡單來說，大致流程如下圖：
- 公開帳本
帳本就如同存摺一樣，記錄了所有交易發生的細節，誰跟誰交易，這塊錢如何產生，曾經有哪些人擁有，誰轉給誰等等。如果是一般銀行的存摺，產生了爭議就只能跟銀行核對，如果銀行資料有錯誤，誰對誰錯就比較難以釐清；但區塊鏈的存摺不但存有所有交易的紀錄，而且是對所有人公開，所有人也都可以擁有副本。一旦有爭議，所有連線的電腦都可以跟這本存摺進行核對––這就是區塊鏈的公開帳本。 - 加密貨幣、錢包
加密貨幣是一種無需透過政府、銀行等中央貨幣發行的貨幣；是使用加密技術建立的新交易媒介，使人們能夠安全地購買、出售或用來交易。 與可以保管實際現金的錢包不同，加密錢包在技術上並不是存放加密貨幣的地方。加密錢包有硬體（如：USB） 的形式也有軟體 app 的形式，存儲了區塊鍊的私鑰，只要需要發送、接收和使用比特幣和以太坊等加密貨幣，都須透過加密錢包的私鑰，以此能確保存放在區塊鏈的資產或數據資料等的加密安全性。 - 公鑰、私鑰
公鑰和私鑰也稱為非對稱密碼。在公鑰密碼學中，每個公鑰只匹配一個私鑰。它們一起用於加密和解密資訊。如果您使用某人的公鑰對資訊進行編碼，則他們只能使用匹配的私鑰對其進行解碼，因此有助於確保交換數據的安全性。如果不使用相應的私鑰，則無法解密使用公鑰加密的消息。- 公鑰（Public Key）
一些人將公鑰描述為網絡上的企業地址。首先，公鑰是公開的，可以與系統中的每個人共享數據資料。任何人都可以查詢到並廣泛分享。 - 私鑰（Private Key）
是類似密碼的概念，私鑰就有點像是，公司大樓前門的鑰匙的副本，而這個副本只有你或特定的人擁有，以確保在不開放的情況下，只有持有鑰匙的人可以從前門進入。
- 公鑰（Public Key）
- 挖礦、節點
所謂的「挖礦」其實是一種比喻：指礦工透過龐大的去中心化網絡「開採」的過程。區塊鏈中的加密貨幣的每一筆交易都會記錄在分散式帳本上，新的資訊會定期收集在一個區塊中，並傳達到其他節點。節點就像是獨立自主的電腦，透過節點之間以網狀的方式相互連結，並儲存在節點間的區塊中。而礦工透過強大的電腦演算法，驗證儲存數據資料、確保不斷增長的帳本準確性，並獲得系統給予的加密貨幣做為報酬。
#6 區塊鏈可以應用在哪裡？
區塊鏈技術除了在加密貨幣之外，還有許多用途：
- 產品的生產及履歷驗證產品生產
防止假產品流入市面透過區塊鏈的運用，供應商可以使用區塊鏈來記錄材料的來源，使公司不僅可以驗證其產品的真實性，也有越來越多地食品行業採用區塊鏈來追蹤從農場到消費者的食品路徑和安全性，驗證標有「有機」、「本地」和「公平貿易」的產品真實性。另外，像是新冠肺炎疫苗，也就能夠透過區塊鏈驗證疫苗的生產，並可以防止假疫苗流入市面。 - 個人醫療紀錄及保險紀錄
防止個人資料外洩及保險詐騙提供醫療保健的醫院等醫療機構，透過區塊鏈能夠安全地儲存患者的醫療紀錄。所有醫療紀錄完成並簽名後，就可以寫入區塊鏈，使患者的醫療紀錄無法被竄改，並且可以更廣泛地被使用（例如：在國外醫院也可以調閱國內的就醫紀錄）。這些個人健康紀錄用私鑰編碼並存儲在區塊鏈上，限定特定對象能夠查看，從而確保隱私。 - 投票
利用節點驗證防止舞弊行為使用區塊鏈投票，具有消除選舉欺詐和提高選民投票率的機會，選票也幾乎不可能被篡改。
區塊鏈也能夠提升選舉過程的透明度，並減少因任何因素（如：重新計票）而需增加的選舉人員成本，開票過程更能夠達到即時開票。 最常見的運用就發生在區塊鏈社區中，所謂的去中心化管理制度（DAO）即是使用這個技術。 - 著作權保護
持有權證明、著作權回饋與保護網路的普及增強了資料獲取的便捷性，卻也使著作權爭議成為了難解的議題。將區塊鏈技術應用在著作權保護，是當前最流行的應用情境，也就是所謂的非同質化代幣（ – NFT）。NFT 與同質化代幣（如：比特幣、以太幣等），均屬於應用區塊鏈技術生成的加密貨幣。利用區塊鏈的加密技術，以及公開與不可攥改的特性，NFT 將資產加上獨一無二的識別代碼形成證明，並將資產的持有權寫進區塊鏈當中。在這樣的應用下，不僅能保護持有人，也得以驗證資產的真偽、創作者、創作日期，以及資產的交易歷史，創作人也能取得長期回饋，例如：畫家的作品不再只有一次性收益；可以透過 NFT 的交易收取「創作費」，也就是未來每一幅畫的每一筆交易，畫家都可以收取創作費用。
#7 區塊鏈是否改變了世界？
區塊鏈確實已為世界帶來改變，許多企業公司透過區塊鏈調整產業鏈，越來越多的技術應用，使企業和政府運營更加準確、高效、安全並降低成本。
然而，沒有人能真正預測這項技術的未來。當我們準備進入區塊鏈的第三個十年時，問題不再是傳統公司是否會趕上區塊鏈技術，而是何時才能趕上。如同這一兩年很紅的 NFT 和資產的代幣化，未來幾十年將是區塊鏈的在應用上更為廣泛跟重要性增長的時期。
