墨耘｜比特幣是什麼？比特幣的源起、運作與特性

■ 比特幣是什麼？

■ 比特幣的源起

■ 比特幣如何運作？

1. 區塊鏈礦工們是如何驗證交易紀錄？
2. 怎麼決定由哪個礦工來編寫新區塊？
3. 是什麼阻止了駭客竄改區塊鏈紀錄的可能？

Ｑ１礦工們是如何驗證交易紀錄？

數位簽章（Digital Signature）

依先前的例子，Ａ支付 10 個比特幣給Ｂ，礦工們是怎麼驗證這筆交易紀錄的？事情並不會太複雜，礦工們只需要確認一個環節，就能知道交易的真實性 ，即「這筆交易到底是不是Ａ自己發起的」就可以了。

想要理解這點，我們必須先知道錢包「私鑰、公鑰與地址」之間的關係。在區塊鏈世界裡，加密貨幣錢包相當於我們現實生活中的銀行戶頭，而每個錢包都擁有著以下元件：

• 私鑰 銀行戶頭印章（私下保管，只有自己知道）。
• 公鑰 解密印章的工具（公開透明，大家都能知道）。
• 地址 銀行帳號。

回到例子，整個流程大致如下：

Ａ從自己的錢包發送了 10 個比特幣到Ｂ的錢包地址，並且用Ａ自己的私鑰在該交易紀錄上進行數位簽章（Digital Signature），這是一種電子簽署及加密的機制。

當礦工們想要驗證這筆交易的真實性時，會利用Ａ提供的公鑰來檢查，看看到底是不是Ａ發起的交易、是不是Ａ利用「印章」簽的名，以此來得知交易的真實性。如果驗證正確，這筆交易將成立並且被寫入區塊內。

此時若出現一位Ｃ，中途把該交易解密後竄改內容，會因為Ｃ沒有Ａ的私鑰可以重新簽章，所以當其他人利用Ａ的公鑰做確認時，會出現無法驗證情況，礦工們就會拒絕這筆交易。

由上可知，在去中心化的金融世界裡，私鑰就是控制錢包的唯一依據，失去了私鑰就等於失去了錢包的控制權，所以妥善保管私鑰非常重要。

Not Your Keys, Not Your Coins. It’s That Simple.

＊

Ｑ２是怎麼決定由誰來編寫新區塊？

工作量證明（Proof of Work）

比特幣區塊鏈透過一種叫做「工作量證明」（Proof of Work, PoW）的共識機制，來決定是哪一位礦工來編寫這個區塊，並且拿到獎勵。

簡單描述，礦工們在利用公鑰驗證完所有交易後，每位想編寫區塊鏈的礦工必須貢獻自己的電腦資源，去解出一道難解的數學題，這道數學題的特點就是完全沒有任何捷徑，礦工得土法煉鋼，使用電腦算力嘗試一個又一個可能性（try and error）才能找到正確答案；而第一位找到正確答案的礦工，完成了「工作量證明」就有資格建立新區塊，進行打包記帳事宜，並且獲得新一批發行出來的比特幣作為獎勵報酬。

獲得新發行的幣就好比是獲得剛出土的礦藏，所以上述過程被稱為「挖礦」（mining）。因為數學題目本身的設計，有越多的電腦資源也代表著挖礦實力越強，有越高的機會解開題目，建立新的區塊。

＊

Ｑ３是什麼阻止了竄改紀錄的可能？

最長鏈原則（The Longest Chain Rule）

在比特幣區塊鏈的規則中，為了防止有人竄改紀錄，存在一個「最長鏈原則」（The Longest Chain Rule）。意思是礦工們在編寫區塊鏈的過程中，永遠會去尋找最長的一條鏈來繼續延伸區塊。究竟這個原則是怎麼運作的呢？

繼續沿用前例，當「Ａ支付 10 個比特幣給Ｂ」這個交易紀錄被礦工寫在區塊鏈上以後，Ａ後悔了（不想付錢了），於是聘請了一個駭客，想要把交易紀錄刪除。那麼他必須創造出一個支鏈，連在記錄了 「Ａ支付 10 個比特幣給Ｂ」的區塊之前，並開始向後創造區塊。

不過因為「最長鏈原則」，世界上其他比特幣礦工都會以最長的鏈子（也就是最原始的那條）繼續延伸下去。除非Ａ能夠以一己之力，持續不斷地創造出新的區塊來讓自己的鏈子變成最長——必須擊敗所有礦工們加起來的電腦運算資源，也就是掌握 51% 的算力——否則Ａ永遠無法得逞。因此「最長鏈原則」限制了任何刪除或竄改交易紀錄的可能。

那萬一Ａ控制了全世界 51% 以上的算力去竄改紀錄怎麼辦？

如果Ａ真的有能力操縱如此龐大的運算資源，就只為改一條交易記錄，實在是太不划算了。基於經濟誘因考量，把資源拿去挖礦反而賺更多錢，如此一來Ａ也加入礦工行列，反而鞏固了區塊鏈網路的安全性。

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