上一課我們知道,比特幣之所以能做到「去中心化」,是因為它依賴一個「公共帳本」。這個帳本,就是鼎鼎大名的「區塊鏈」。
區塊鏈這個詞聽起來充滿了技術性,但它的核心概念,其實是為了解決一個人類最古老的問題:「如何在沒有信任基礎的人群中,建立信任?」
傳統帳本的「信任」問題
在傳統的世界裡,我們的信任都交給了「中心化」的機構。
- 情境: 您要轉帳 1 萬元給朋友。
- 流程: 您登入銀行 App -> 銀行在其私人的、中心化的資料庫裡,將您的餘額 -10,000,將您朋友的餘額 +10,000 -> 交易完成。
- 信任的基石: 您和您朋友都信任這家銀行會「公正地」記帳。
- 潛在的風險: 但萬一…
- 這家銀行的資料庫被駭客攻破並竄改了呢?
- 這家銀行(或背後的權力)不允許您進行這筆交易呢?
區塊鏈:一個全民記帳的「公開帳本」
區塊鏈,就是為了解決這個「中心化信任」問題而誕生的天才設計。
您可以把它想像成一個透明的、無法被撕毀的「超級大帳本」,它被複製了成千上萬份,分散儲存在全世界所有願意參與記帳的人的電腦裡。
當您要轉帳給朋友時,您不是通知銀行,而是向全世界「廣播」這筆交易。所有記帳者(節點)都會收到這個訊息,驗證無誤後,同時在他們各自的帳本上寫下這筆紀錄。
這個分散式的公共帳本,就是由三個關鍵部分組成的:
區塊 (Block) – 裝滿交易紀錄的「帳本頁」
您可以把「區塊」想像成這本超級大帳本中的「一頁」。
這頁紙上,記錄了過去大約 10 分鐘內(以比特幣為例),全世界發生的所有交易紀錄。它就像一個透明的資料夾,把這段時間的交易打包在一起。
在技術上,一個區塊是一個數據結構 (Data Structure),它將一批待確認的交易打包在一起,並包含了時間戳記以及「雜湊值」。
鏈 (Chain) – 用密碼學串聯的「防偽封條」
這就是區塊鏈最巧妙、也是確保「不可竄改」的設計。
當一頁帳本(一個區塊)寫滿了,我們要把它加到整本帳本裡。為了防止有人事後回去偷改前面頁數(例如第 50 頁)的內容,系統會使用一種方式:密碼學。
這個方式會把第 50 頁的所有內容,壓縮成一組獨一無二的「數位指紋」。然後,系統會把這個「指紋」蓋在第 51 頁的開頭。
這就形成了一個「鏈」:第 51 頁的開頭,蓋著第 50 頁的指紋。第 50 頁的開頭,蓋著第 49 頁的指紋… 一路串回第一頁。
如果一個駭客想偷改第 50 頁的任何一個字(例如把他朋友的 1 元改成 100 元),第 50 頁的「指紋」就會立刻改變。這會導致第 51 頁開頭的指紋對不上,第 51 頁的指紋也會跟著改變,進而導致第 52、53 頁… 整個鏈條全部對不上。駭客必須有能力同時改掉全世界成千上萬台電腦上的所有後續帳本頁,這在現實中是不可能的。這就是「牽一髮而動全身」。
這個「數位指紋」在密碼學上稱為「雜湊值 (Hash Value)」。每個區塊都包含了前一個區塊的雜湊值,從而以密碼學的方式將所有區塊按時間順序串聯起來,確保了數據的不可竄改性 (Immutability)。
挖礦 (Mining) 與共識機制 (Consensus Mechanism) – 誰有權利「記帳」?
既然這是「全民記帳」,那問題來了:在同一時間,全世界可能有好幾個人都想記帳(都想把新的這頁紙加進去),我們要聽誰的?
比特幣的發明「工作量證明 (Proof-of-Work, PoW)」,就是一套用來決定「誰來記這一頁帳」的競賽規則。
系統出了一道非常非常難的數學題,全世界的電腦(稱為「礦工」)都去猜答案。誰第一個猜對了,誰就獲得了「這一頁」(這個區塊)的記帳權,並能把這個新區塊廣播給所有人,加到區塊鏈上。
作為獎勵,系統會發給這位辛苦的礦工一些全新的比特幣。這個過程,就好像在挖掘數位黃金一樣,因此被稱為「挖礦」。
在專業定義上,「共識機制」是一套定義好的規則,用於確保分散式網路中的所有參與者,都能對帳本的唯一真實版本達成共識。PoW 是一種透過消耗大量算力(工作量)來爭取記帳權,並以此確保網路安全的機制。
區塊鏈的種類
並不是所有的區塊鏈都像比特幣一樣,對全世界開放。根據其開放權限,主要分為三類:
- 公有鏈 (Public Blockchain):
- 定義: 任何人都可以讀取、任何人都可以發送交易、任何人都可以參與記帳(挖礦)。
- 特性: 真正的「去中心化」,透明度最高,但也最耗能。
- 範例: 比特幣。
- 私有鏈 (Private Blockchain):
- 定義: 完全由單一機構控制。讀取和寫入的權限都由該機構內部決定。
- 特性: 本質上是「中心化」的,但利用了區塊鏈的不可竄改性,效率極高。
- 範例: 企業內部的審計系統、供應鏈管理。
- 聯盟鏈 (Consortium Blockchain):
- 定義: 由一群事先選定的組織(例如一個產業聯盟中的 10 家銀行)共同治理,權限介於公有與私有之間。
- 特性: 實現了「部分去中心化」,在特定群體內共享帳本。
- 範例: 供應鏈金融、跨銀行清算。
重點回顧
- 區塊鏈的誕生是為了解決傳統金融的「中心化信任」問題。
- 區塊 (Block) 就像一頁「帳本頁」,負責打包交易。
- 鏈 (Chain) 透過「雜湊值」(數位指紋)將區塊串聯,確保了資料不可竄改。
- 共識機制(如 PoW 挖礦)是一套競賽規則,用來決定誰有權記帳,並確保所有人帳本的一致性。
- 區塊鏈分為公有鏈、私有鏈、聯盟鏈,以適應不同的應用場景。
恭喜您!您現在已經理解了加密貨幣背後最核心的技術——區塊鏈。這個「去中心化的公開帳本」,是所有加密貨幣得以運作的基石。
接下來,我們要回到這項技術的第一個、也是最著名的應用。
下一課,我們將深入探討:加密貨幣的始祖 – 比特幣 (Bitcoin) 詳解。