區塊鏈的運作技術介紹

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區塊鏈發展至今,主要特點在於它具備了兩項特性,第一為區塊鏈具有不可竄改特性,而第二則為區塊鏈是一個去中心化的系統。

這兩項特點賦予了區塊鏈在應用方面,立下了強大的根基。

何謂區塊鏈?

區塊鏈英文名為 Blockchain,若要用一句話從技術面來描述區塊鏈特徵,那就是區塊鏈為採用了「分散式帳本」技術,使大家在共同持有的情況下難以偽造。

區塊鏈這個技術特徵,同時達成了去中心化與不可竄改特質。

區塊鏈技術核心中的核心是「分散式帳本」技術,只要透過這項技術,就很容易用來追蹤交易與紀錄資產,IBM 更將區塊鏈定義為「具共享且不可竄改的帳本」。

試想一下,在銀行開戶時,銀行都會提供一本存款簿給每個客戶,用以登載客戶們各自的交易紀錄,從區塊鏈視角來看,它就是所謂的帳本。

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區塊鏈在進行每一筆交易時,都會將大家手中存款簿及時同步登記,所以這家銀行所有客戶手上存款簿裡,都記載著一切交易紀錄,只要遭到惡意竄改,就能很快把異常紀錄給揪出來。

區塊鏈在安全性上,相對傳統中心化的機制還要安全不少。

區塊鏈技術核心 - 分散式帳本技術

既然提到了區塊鏈,那就不得不提到分散式帳本技術,而分散式帳本技術英文全名為 Distributed Ledger Technology,常用縮寫就取前面三個字母,叫做 DLT。

分散式帳本技術顧名思義,就是把帳本分散出去,但除了分出去以外,還會及時把資料同步更新至每一本帳本上。

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過往使用非區塊鏈技術情況下,所有交易與紀錄,都是由銀行端所把持,這便稱之所謂中心化,中心化所帶來最大風險,就是當銀行內帳本遭到惡意竄改,也很難有外部人員發現,這也是為何銀行系統,會不斷成為駭客所矚目的攻擊目標。

區塊鏈採分散式帳本技術以去中心化

若使用區塊鏈技術,因分散式帳本特性,達成了去中心化效果,現實中如銀行這類角色重要性將大大降低,因為分散式帳本關係,紀錄交易的功能,分散到各個客戶手中,不須特定單位才能運作,交易紀錄人人都有,而非只有單獨存放在銀行之內。

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這樣情況下,如有心人想修改區塊鏈中記錄,就得把所有分散式帳本持有人的紀錄全數一併竄改,難度比中心化這種單一或少數目標困難許多。

想要透過非法、非正規方式改寫資料,可以說比登天還難,畢竟人人手中都有一樣的帳本,可進行彼此比對,如遭修改勢必很快就會被發現。

區塊鏈技術運作方式

區塊鏈技術運作,是基於零信任基礎下而設計的,也就是能夠讓就算彼此都不相識的人們,能夠在安全無虞情況下,彼此分享資料,而不用擔心資料是否中間遭到竄改,造成不必要誤解與風險。

而區塊鏈技術最主要是由三個重要角色所構成,如果有在研究挖礦的朋友,對下面這三個名稱應該會特別熟悉,這三個角色分別為區塊、節點與礦工,下面將一一對這三個區塊鏈重要角色進行介紹。

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區塊

區塊英文為 Blocks,其實區塊鏈的名稱,就是由此而來,而區塊鏈本身就是由區塊所組成的,那麼區塊鏈中的區塊,到底是什麼做的呢?其實區塊主要由三個要素,分別為資料(Data)、隨機數(Nonce)、雜湊值(Hash) 所組成。

資料

至於區塊鏈中區塊的主角就是資料了,資料可把它當成帳本,這些帳本都很重要,因此要把它放到區塊這個保險箱裡面。

隨機數

既然區塊鏈中的區塊,是一個放資料的保險箱,那麼保險箱勢必也得需要有一把鑰匙才行,因此當區塊鏈中的區塊被創造時,便同步生成這把鑰匙。

雜湊值

有了保險箱、也有鑰匙,那麼也得要有個鎖把它給鎖住,雜湊值就是扮演了鎖這個腳色,每個區塊,都會具備相對應的鑰匙與鎖,而鎖會根據區塊中存放的資料,還有上一道鎖而產生。

區塊鏈中的區塊要怎麼被打開?

要打開區塊鏈中的區塊,要做的工作就是找出鑰匙,想要找出鑰匙,得透過算數學方式來取得,而一個個的區塊,因為上面每一道鎖,都會相互影響,假設第一題算錯了,後面答案也就跟著錯下去,跟鏈鎖一樣,所以才會稱之為區塊鏈。

如果區塊鏈中資料被改變,也會影響到鎖,假設第一道鎖被影響,相對後面區塊上的鎖勢必也會跟著一起被影響,原本的鑰匙就開不了鎖,這時就能知道資料遭到竄改。

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節點

節點英文名稱為 Nodes,主要功能是拿來放區塊鏈的副本,它不一定要是一台電腦,像是過去就有一支主打加密貨幣手機問世,當區塊鏈主要正本紀錄有任何變動時,便會同步到其它節點中副本,而副本數量越多,相對想要偷偷竄改紀錄成功機率就低,畢竟一次要改兩個副本,跟一次改兩百個副本,要花的功夫可說全然不同級數。

礦工

常常聽到區塊鏈礦工的代名詞就是挖礦,其實挖礦就是利用運算能力,在區塊鏈中進行新區塊創造,而挖礦的實際動作,則是使用區塊鏈上相對應特殊程式,去解區塊上的數學題,也就是找出區塊上能夠開鎖的鑰匙。

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別小看在區塊鏈上解數學題,因為光鑰匙與鎖匹配排列組合算下來,可以高達四十億種,加上每個區塊都有所屬的唯一鎖與鑰匙,彼此之間又有相互連鎖影響,挖礦的礦工必須從頭開始解,要是區塊鏈越長,勢必花在解鎖時間也越久。

挖礦是什麼?

所謂挖礦,就是礦工在區塊鏈上,爭先將區塊鏈上的數學題解開,藉此獲得獎勵的行為。

而且就算是第一名順利把題目解開的礦工,還要跟其它節點對答案,對完答案確定沒問題後,礦工就會把區塊打開,接著才可把資料放到區塊這個保險箱中存放,這就是所謂取得「區塊鏈帳本紀錄權」,俗稱挖到礦,取得這權力後,便能獲得相對應數量虛擬貨幣當成酬勞。

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