區塊鏈是什麼？五分鐘看懂應用及原理

隨著近幾年來虛擬貨幣的興起，大家一定都聽過區塊鏈這個詞，但可能從來都不了解到底區塊鏈是什麼、以及為什麼大家都在討論它。

在這章中，我們就來花個簡單的五分鐘，快速了解什麼是區塊鏈，包括它的原理、應用、以及缺點！

區塊鏈解決什麼問題

在了解到底什麼是區塊鏈之前，我們先來講一下它到底為什麼會存在？它解決了什麼問題？

直接講結論，區塊鏈解決的是經濟體系中的信任問題。

我們知道現在的經濟體系，背後都有一個中立的公家機關所支持。我們所做的所有經濟活動，都是因為有這個可以信任的第三方存在，才有意義。

比方說，人們之所以用美金去購買/交換物品，是因為美金有價值，而美金之所以有價值，是因為背後是美國政府的維持。

或著說，我們會跑到銀行存錢，是因為我們相信在取錢時銀行會給我們之前存在裡面的錢，而為什麼我們會相信銀行，是因為銀行背後有政府的支持。

但問題來了，如果這個第三方，變得不能夠被信任呢？比方說銀行那著我們的錢去做非法勾當、政府透過不法手段控制貨幣價格等等。

區塊鏈就是為了這個問題而生的。

什麼是區塊鏈

現在知道區塊鏈解決什麼問題了，我們來了解到底什麼是區塊鏈！

我們來顧名思義一下，區塊鏈，其實就是一條由很多個「區塊」所串接起來的鏈子。就如下圖一樣

只是這些「區塊」，會包含三個東西：

  1. 資料
  2. 哈希值
  3. 前一個區塊的哈希值

資料

這裡的資料依據區塊鏈的種類會包含不一樣的訊息。舉個最常見的例子，如果這個區塊鏈是用在交易比特幣，那麼這個資料就會是「誰轉給誰多少比特幣」。

哈希值

哈希值，英文叫 Hash Value。每一個區塊都有一個獨特的哈希值，我們可以想像成每個區塊的識別碼，相當於人的指紋。

哈希值是由一個 哈希演算法 所計算的，這個演算法實際怎麼運作我們這裡先不討論。但我們要知道這個演算法會將區塊的資料作為輸入，並輸出一組哈希值。

因此，如果我們改變區塊的資料，該區塊的哈希值也會相應改變。

每個區塊會有兩個哈希值，一個是自己本身的哈希值，另一個是前一個區塊的哈希值。

要儲存前一個區塊的哈希值是為了確認所連接到的區塊是正確的。

了解哈希值後，我們就可以知道區塊鏈會長這樣

工作機制

現在我們知道區塊鏈長什麼樣子了，接下來我們來了解一下它的關鍵工作機制。

在這一章中，我們只會簡單的帶過基本觀念，更加深入的原理我們會在其他章講解。

區塊鏈有兩個非常重要的關鍵機制：

  1. Proof of Work 工作量證明
  2. Peer-to-Peer Network 點對點網路

Proof of Work

英文常常會簡稱 PoW，中文叫做工作量證明。

這個機制會要求使用者進行一些費力耗時的工作，讓區塊的製作更為緩慢，以此確保每個區塊的合理與正確性。

以比特幣來說，要增加一個新的區塊，大概需要花費 10 – 15 分鐘來進行這個 PoW 流程。

這個機制讓區塊很難被竄改，因為如果有人隨意篡改了某個區塊，那麼這個區塊之後的每個區塊，他都要花至少 10 分鐘進行 PoW。這基本上是不太可能的。

P2P Network

P2P Network 中文叫做點對點網路。

在區塊鏈的網路中，我們每一個使用者都是一個點。我們每一個使用者，手上都擁有一模一樣的區塊鏈。每當有新的使用者加入這個網路時，他也會得到一個與當前區塊鏈相同的複製版本。

現在我們來想像一下，如果有一個新的區塊嘗試加入當前的區塊鏈，那麼所有使用者都會對這個新的區塊進行核對，以確保這個新的區塊沒有被損毀或竄改。

如果每個使用者都說：「ok，這個新的區塊在我這邊沒問題。」，那麼這個新的區塊就會被加進當前的區塊鏈。

如果有超過一半的使用者說：「這個區塊在我的區塊鏈上不正確」，那麼這個新的區塊就不會被加入。

這近一步確保了區塊鏈的安全性，因為如果有人想要竄改一個區塊，那麼他就必續竄改超過一半的點（人）上的相對應區塊，這是非常困難的。

應用領域

終於我們了解了區塊鏈的樣貌，以及他的運作邏輯。

接著我們來看看我們可以把它應用在哪些領域上，但在這之前，讓我們先來看看區塊鏈的發展歷程。

發展歷程

區塊鏈的技術從發明到現在有幾十年的時間，一般大家把這些時間畫分為三個階段。

第一代 – 比特幣

第一代的區塊鏈技術最大的受惠者就是加密貨幣，也就是大家耳聽能詳的比特幣。

然而在這個時候，大家基本上只著重在於虛擬貨幣的交易、以及所帶來的投資報酬而已，基本上沒有人在關注區塊鏈的實際應用價值。

第二代 – 智能合約

隨著區塊鏈技術越來越成熟，大家開始思考該技術在比特幣以外的應用。

隨之出現的就是 智能合約 的概念，這讓區塊鏈的應用延伸到各種的金融衍伸品。

新一代的虛擬貨幣，以太幣，也是在這個時代產生的。

第三代 – 擴及各層面

到了這個時代，大家已經開始想要將區塊鏈技術應用在各個方面，包括醫療、經濟、藝術等等。

接下來，讓我們來看看區塊鏈該如何應用在其他領域。

金融銀行業：

  • 增强安全性： 我們知道區塊鏈擁有很强大的加密技術，因此它可以确保金融交易的安全性和完整性。我們可以通過將交易紀錄保存在區塊鏈上，以防止遭人為惡意竄改。
  • 簡化流程： 傳統銀行的業務需要經過多層中間商的驗證，導致成果延遲和降低效率。區塊鏈可以通過智能合約自動化流程，實現更快速簡潔的交易，減少人工干預。
  • 降低成本： 採取區塊鏈技術可以幫助公司降低中間商、對賬等等相關的成本。智能合約也可以在自動執行，最大程度減少管理和營運成本。

供應鏈管理：

  • 透明度和可追溯性： 區塊鏈實現了供應鏈產品的端到端可見性和追溯性。每一次交易或貨物運輸都記錄在區塊鏈上，允許利益相關方跟蹤產品從起源到最終消費者的旅程。
  • 減少仿冒和欺詐： 借助區塊鏈的不可變帳本，企業可以驗證產品的真實性和來源，減少仿冒產品進入供應鏈的風險。不可變的記錄確保信息一經記錄，就無法更改或篡改，增強了信任和誠信。
  • 高效的庫存管理： 區塊鏈促進了庫存水平的即時監控，實現了積極的庫存管理和優化。智能合約可以根據預先定義的條件自動化重新訂購流程，確保最佳的庫存水平，同時減少了缺貨和庫存過剩。

醫療保健行業：

  • 私密數據管理： 區塊鏈技術為儲存和管理敏感的醫療保健數據提供了安全和去中心化的平台。病患的記錄、病史和治療信息可以安全加密並存儲在區塊鏈上，確保患者的隱私和保密性。
  • 簡化理賠處理： 區塊鏈可以通過智能合約自動化驗證和理賠處理過程。智能合約可以執行預先定義好的規則和條件，確保理賠的及時處理，同時降低了管理開支和欺詐風險。

限制與缺點

講了這麼多區塊鏈的優點後，那它有什麼缺點呢？

交易速率

前面我們知道區塊鏈的其中一個關鍵技術：工作量證明 PoW，會增加製作一個區塊的時間成本。

以比特幣為例，每秒鐘區塊鏈只能處理約 4.6 筆交易。相較於現今每秒能處理約 1700 筆交易的 VISA 系統，其交易速率是慢上非常多。

高能量消耗

我們知道，每一個區塊的增加都需要每個存在於網路中的節點去驗證，這除了會增加每筆交易的成本以外，還會增加總體電力的消耗，更近一步 增加環境的負擔。

遺失資產的風險

大部分儲存在區塊鏈上的個人資產都會透過一組特別的密碼來保護。這組密碼不是我們平常常見的那種 8 位數由英文或數字組成的密碼，他有可能是很多個不同的英文單字組成的。

區塊鏈是一個分散式系統，因此不像平常你可以打電話到一個特定機構說你忘記密碼了。

如果我們遺失那組密碼，那麼現在是沒有任何方式可以取回的，這也代表你也同時遺失了儲存在那個區塊鏈上的資產。

錯誤的資訊

我們知道，一但資料被加入區塊鏈中，那麼資料就非常難被竄改。

雖然這增加了整個系統的安全性，但這其實是一把雙面刃，因為我們就無法改寫從一開始就是錯誤的資料。

總結

這章我們學到了什麼是區塊鏈，包括它的運作原理、他的用途、它的缺陷等等。

相信讀完這篇文章後，下次和朋友聊到區塊鏈時你們一定也可以參與討論！

接下來有時間的話我還會再寫寫有關虛擬貨幣或是更底層運作原理的文章，那這次就這樣囉！

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