【幣圈】區塊鏈(Block Chain)原理及錢包助記詞

■區塊鏈技術發明者：中本聰（Satoshi Nakamoto）

區塊鏈起源於2008年的一篇網路論文「比特幣：點對點的電子交易系統」，作者中本聰（Satoshi Nakamoto），至今沒人知道他到底是何方神聖，這篇論文概述了一個去中心化的交易系統，並透過加密技術實現這樣的系統。

■什麼是區塊鏈技術？

區塊鏈是什麼？

區塊鏈是一種「分散式的數據庫系統，任何人都能在區塊鏈網路中查看透明的資訊，同時又無法輕易竄改資訊內容」。區塊鏈就像是一個由數據塊（Block）組成的鏈條（Chain），這些數據塊按照時間順序相互連接，每個數據塊都包含了先前數據塊的加密摘要，如果想要接續整條數據鏈，就必須計算出前一個數據塊的加摘要，這樣的結構使得區塊鏈在數據的安全性方面具有獨特的優勢。除此之外，區塊鏈共具有以下6點特性：

1.   去中心化（Decentralization of Blockchain）

2.   不可竄改性（Immutability of Blockchain）

3.   可追朔性（Traceability of Blockchain）

4.   透明性（Transparency of Blockchain）

5.   匿名與隱私性（Privacy of Blockchain）

6.   密碼學加密（Encryption of Blockchain）

區塊鏈技術被廣泛應用於加密貨幣領域，由多個分散、不同的節點進行運作，這些節點共同維護著區塊鏈網路的運行，因此在概念上可以將其視為由「共識機制」打造出的「分散式帳本技術」。簡單說，區塊鏈的原理就是利用多個分散的設備（節點），將大量的交易資料儲存於每個區塊，區塊間利用密碼學加密，再進行鏈接，使資料不易被竄改，又保持可追朔性及透明性。而由大量分散的節點進行運作又可以取代掉中心管理、控制的機制，做到去中心化（無中心機制）。

■區塊(block)=節點(node) : 是打包交易資料的結構

節點（node）是提供、 維護「共同總帳」的單位 ，不同的節點之間以網狀的方式相互連結，成為獨立自主的電腦網路，這個概念我們也可以稱之為「去中心化」。

每個區塊鏈都運行在一個共識機制上，共識機制是網路中所有節點的協議

●區塊的結構

區塊的結構主要為4個部分: 

1.上一個區塊的哈希值（Hash）:哈希是一種密碼學的加密方式，上一個區塊的哈希值是上一個區塊的資料濃縮，確保上一個區塊的資料不會被竄改。

2.時間戳記（當前時間）：紀錄區塊被確認的時間（被礦工挖到/完成交易的時間）

3.數筆交易資料：區塊鏈的主要功能就是紀錄交易的帳本。

4.Node：礦工挖礦的機制產生的隨機數，確保資料的不可篡改性。

鏈是許多區塊(block)單線連成的一串鏈。

https://www.jsjkx.com/CN/article/openArticlePDF.jsp?id=19426

●區塊鏈的運作 : 比特幣的轉帳流程

 比特幣帳本就是一個區塊,用比特幣轉帳為例,說明區塊鏈之運作如下:

1.   一個使用者欲發起一筆交易。

2.   透過 錢包 （管理私鑰的工具）輸入交易資訊 :

To, Amount, 手續費, OP_Return …。

3.   以 私鑰 簽署交易。

4.   廣播 「加上簽名的交易封包」 至鄰近的比特幣節點們。

5.   節點接收到新交易時，會先至 UTXO Pool  檢查交易發起地址是否能動用足額 UTXO ，若無則該交易會即刻被丟棄。

＊註：圖中以一個 Balance 值來做標註，但其實這個 Balance 可能是多個 UTXO 的集合，Steve 的 18 可能其實是 0.25+10.75+2+5 四個  錢堆 。

6.   若檢查後確認有足額，則該交易會被放入到  Tx Pool  中。

（按造 手續費給的多寡 由高至低排序）

7.   等待出塊的同時，各節點會 A. 廣播接收到的交易 B. 接收未在 Tx Pool 內的交易

8.   礦工節點們（有在用電腦算力找 nonce 值，拼出塊獎勵的節點）會 撈取手續費較高的交易們來運算並打包成新區塊 ， 用電腦算力計算 nounce 值。

9.   成功找到找到 nonce 值，出塊的礦工會獲得 出塊獎勵 及該區塊所有打包交易給的 手續費 。

10.     該礦工節點將新的區塊廣播至全世界的其他節點們。

11.     其他節點 同步  <595266 區塊高度（最新的區塊）>….資料，繼續廣播與接收新交易 。

12.     礦工節點再從 Tx Pool 中撈取未出塊的交易們（生成 Merkle Root ）運算並打包成新的區塊。

以上，便是區塊鏈運作的方式。

 ●區塊的電腦程式格式

其中包括：

1. 表頭（header）

→“previousblockhash”：前一個區塊的雜湊值（hash value）。

→“difficulty”：雜湊（hash）必須小於「困難指數（difficulty）」。

→“time”：代表這個區塊形成的時間，以 unix 作業系統格式表示。

→“nonce”：計算雜湊值所使用的參數。

→“merkleroot”：儲存「交易（transaction）」的「摘要（summary）」。

2. 交易

→“tx”：儲存「交易」的欄位，每一個區塊可以儲存多筆交易。

3. 其他欄位

→“confirmations”：代表這個區塊已被 35561 個節點確認過了！

→“height”：代表這個區塊在比特幣區塊鏈中的排序為第 277316 個。

4. “hash”：利用雜湊演算法（hash algorithm）計算出雜湊值。

●區塊鏈的三種鏈型

鏈 : 指區塊(即是節點)與區塊間資料傳輸的通道,如同公路,航道。

鏈有三總類型 : 公有鏈(公鏈) 聯盟鏈 私有鏈

■摘錄⎾ 快速搞懂區塊鏈˩區塊鏈原理

https://github.com/EtherTW/Taipei-Ethereum-Wiki/blob/master/slides/introduction_to_blockchain.pdf

■加密貨幣錢包

●加密貨幣錢包三要素 : 私鑰、公鑰、地址 

加密貨幣是一種新型態的數位資產，可以把它想像成新台幣、美元。我們平常將現金（法定貨幣）放在銀行帳戶，而像比特幣、以太幣、美元穩定幣（例如 USDT、USDC）這種加密貨幣也需要儲存在加密貨幣錢包（Cryptocurrency Wallet）裡。

在構建加密貨幣錢包時，私鑰（Private Key）、公鑰（Public Key）和地址（Address）三者是不可或缺的元素，用以確保錢包的安全。

1.私鑰（不可公開）

私鑰加密 = 交易發起者數位簽章

私鑰解密 = 加密貨幣錢包控制權妥善保管，不得公開

2.公鑰（可以公開）

公鑰解密 = 確認是由付款方本人發起交易

公鑰加密 = 確保資金只有收款方能使用

3.地址（Address）

猶如銀行帳號，用來接收別人轉帳可以公開

 ●錢包助記詞

在去中心化體系裡是用助記詞生成私鑰及公鑰,下列幾個網站提供的工具,可用輸入的助記詞生成私鑰及公鑰 :

1.助記詞轉換器：https://iancoleman.io/bip39/#english

2.私鑰公開金鑰比特幣地址生成工具：

    https://royalforkblog.github.io/2014/08/11/graphical-address-generator/

3.比特幣腦錢包紙錢包工具：https://www.bitaddress.org/ 

【TIPS】加密貨幣錢包分類

1.交易所錢包 : 交易所錢包的私鑰（助記詞）是被中心化機構所掌控。

如 MAX、XREX、BitoPro、幣安、OKX、Bybit 等交易所錢包。

2.熱錢包（Hot Wallet）: 熱錢包允許你自行保管你的私鑰（助記詞），私鑰被儲存在線

上軟體內，使用時需連接網路。

如小狐狸Metamask、TrustWallet、CoinbaseWallet 等

熱錢包。

3. 冷錢包（Cold Wallets）: 冷錢包允許你自行保管你的私鑰（助記詞），私鑰被儲存在

實體硬體內，使用時不會連接網路。這種錢包可預防類似 FTX

交易所倒閉。如CoolWallet、Ledger、Trezor、SecuX、

OneKey等冷錢包。

選用錢包的建議:

1.日常用來「頻繁交易」的加密貨幣，可以存放在功能多且使用上較為方便的交易所錢包。

2.其它用來「長期持有」不常動用的加密貨幣，則建議儲存在自己的熱錢包／冷錢包中較為穩妥。

【視頻】私密金鑰、公開金鑰、地址、簽名、助記詞 區塊鏈錢包的原理 

【參考資料】精通乙太坊電子書

https://cypherpunks-core.github.io/ethereumbook_zh/