區塊鏈是什麼？該技術如何運作？

區塊鏈技術是一種進階資料庫機制，允許在業務網路中分享透明的資訊。區塊鏈資料庫會將資料存放在連結於同一鏈的區塊中。資料在時間順序上具有一致性，因為在無網路共識的情況下，不能刪除或修改此鏈。因此，可以使用區塊鏈技術建立不可更改或不可變的總帳，以追蹤訂單、付款、帳戶以及其他交易。

何謂區塊鏈

在進一步說明之前，必須釐清一些觀念。人們經常談論「區塊鏈」，但區塊鏈不是一個單一實體。區塊鏈有許多類型，儘管有些區塊鏈較受歡迎，例如乙太坊和比特幣區塊鏈，但可以隨時建立新的區塊鏈。此外，當提到「區塊鏈」時，通常指的是整個技術，而不是某個區塊鏈的特定範例。

區塊鏈最早是 2008 年中本聰（Satoshi Nakamoto）提出的概念，當時他發表了一篇論文《 比特幣：一種點對點電子現金系統 》（Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System），並於 2009 年解釋區塊鏈如何應用於分散式帳本平台，將區塊鏈網路上產生的交易分散紀錄在每個節點當中，形成對等式網路（peer-to-peer network），就算單一節點故障，也不至於造成整個系統崩潰。

區塊鏈是用於記錄和儲存資料的去中心化系統。它作為一種資料庫，以作為多數 加密貨幣 的關鍵應用而廣為人知。簡單來說，區塊鏈是一種由大家共同持有，無法偽造的「分散式帳本」技術（Distributed Ledger）。例如，當我們將錢存入銀行的時候，銀行會提供一本存摺給我們，存摺上面記載了每筆交易和餘額，這本存摺就是所謂的「帳本」。在使用區塊鏈的情況下，所有的人手中都會有一筆同步更新的帳本。有當交易發生時，交易紀錄會即時更新在所有人的帳本上。

對於技術原理來說，區塊鏈上的資料，以鏈結方式連結在一起，因此才有 Blockchain 這個英文名稱。區塊鏈是由一個一個的區塊組成的，每個區塊之間，是透過加密技術串連起來的。資料，也就是帳本，會分成一塊一塊，存在每一個區塊中。

區塊鏈上的每筆資料都經過加密，紀錄資料的帳本串連在一起。再加上分散式帳本技術，讓大家手中都有一份帳本，又有節點記錄副本。所以只要有資料被竄改過，一經比對就會馬上被發現。也就是說，區塊鏈上的資料，因為有著環環相扣的特性，而無法被任意更改。

區塊鏈技術如何運作？

顧名思義，區塊鏈由一系列「區塊」（Block）組成。术语「區塊」係指區塊鏈程式碼中的資料儲存單元。區塊鏈最初會先產生出一個創始區塊（Genesis Block），每一個區塊都有唯一的加密雜湊值（Hash），在每一個區塊中包含了前一個區塊的雜湊值，以環環相扣的方式，形成鏈狀的資料結構。例如創始區塊是 0001。如果增加第二個區塊 0002，0002 會包含 0001 的雜湊值。這就是鏈狀結構的形成方式。

到目前為止，一切順利。但接下來我們需要更好地了解區塊鏈的特別之處。

區塊鏈的特性

去中心化

與儲存在單個伺服器上的普通資料庫不同，區塊鏈會以去中心化（Decentralization）的方式，分散在對等式網路上。分散式系統與集中管理不同之處在於，分散式系統不需要第三方管理員，是由所有參與者共同維護的，每個參與者都有自己本機複製的帳本，透過共識機制確保所有參與者對建立的事物達成一致性，進而形成去中心化。

去中心化顧名思義，就是沒有中央實體壟斷掌控，可擔任公正的第三方，與儲存在單個伺服器上的普通資料庫不同。例如要付錢時不必透過銀行，銀行之間的轉帳也不用金資中心紀錄交易。但這樣就沒有任何中央機構記錄每筆交易。區塊鏈是透過分散式帳本記錄所有交易，由所有節點中的參與成員共同維護與更新資料，所有資料都經過加密，並且不能竄改，值得所有人信任，參與成員可即時追蹤與掌握鏈上資料的轉移與交易。交易不再透過中心，也省下中間的時間和手續費。

例如，據稱比特幣的區塊鏈去年超過 13000 個節點。這就是人們將加密貨幣及其區塊鏈描述為去中心化的意思。由於這個系統和區塊的編碼方式，一旦增加了資訊，就很難從鏈上删除資訊。

不可篡改

區塊鏈由每一個獨立的區塊鏈結而成，獨立的區塊之間又彼此緊密相關，形成區塊鏈「不可篡改」的特性。關鍵在於每一個區塊都含有上一個區塊的雜湊值，因此任何人想要竄改某一特定區塊中的交易紀錄時，必須連同其他區塊一同竄改，前後相連牽一髮動全身，且儲存在多個分散節點中，使得區塊鏈上的資料幾乎不可能被任意篡改。

匿名性

區塊鏈上沒有個人資訊，這些資訊經過加密，主要是使用數字和字母組成的代碼呈現，這樣區塊鏈上就不會出現各種身份識別資訊、電話、電子郵件資訊的現象，以保護使用者的隱私。

區塊鏈的類型

公有鏈

公有鏈是指任何人都能存取的區塊鏈，是最常見的區塊鏈。公有鏈是去中心化程度最高的區塊鏈，不受機構控制，整個帳本對所有人公開透明。任何人都能在公有鏈上查詢交易、發送交易、參與記帳。加入公有鏈不需要任何人授權，任何人都可以自由加入或者離開。多數加密貨幣（例如比特幣、以太坊）都在在公有鏈上運行，交易和活動日誌完全公開，相對來說最沒有隱私。

私有鏈

區塊鏈公開透明的特性不適合應用於企業，一般企業內部會有許多機密往來，因此衍生出私有鏈的概念。私有鏈是指區塊鏈記帳權限僅在一個人或者一個機構手裡，並且參與記帳的權限由機構內部制定，讀取權限可開放也可任意限制。適合應用在單一企業或是單一機構內部作為機密傳輸的媒介，常見的是 Quorum 私有鏈。

私有鏈適用於希望在沒有公有鏈極度分散的情況下使用該技術的公司或組織。這些區塊鏈可以在一個工作場所的多個設備上維護，而不是分散在世界各地的節點上。 網路安全非常重要 ，這種區塊鏈方法可以實現更高程度的安全和隱私。私有鏈適用於公司或組織內部，許多大型的金融機構偏好使用私有鏈。

聯盟鏈

考量到企業之間也有透過區塊鏈傳輸的需求，為了降低交流的成本，並提高效率，便發展出聯盟鏈的架構。聯盟鏈由多個機構共同管理維護，參與區塊鏈的節點是事先選定的。例如，幾個企業或政府機構可以負責維護區塊鏈網路上的節點。聯盟鏈也只對聯盟內部成員開放全部或部分功能，鏈上資訊的讀取、寫入以及記帳規則都按照聯盟共識來設定。

聯盟鏈也是部分去中心化，與私有鏈類似，但由企業或機構各自擔任節點共同合作維護一條區塊鏈，經過許可的聯盟成員才能使用，可以做為同業機構間的可信任交易平台，一方面可以保有私有鏈的隱私性，另一方面又能維持多節點共識治理，所以有更高的可擴展性。

認許制區塊鏈

對於企業來說，認許制區塊鏈（Permissioned Blockchain）也是一個不錯的選擇。認許制區塊鏈結合了私有鏈和聯盟鏈的特性。這種區塊鏈需要透過中央管理員或使用自動驗證過程授予存取權限。私有鏈也可以是認許制區塊鏈，反之亦然。常見的認許制區塊鏈是 HyperChain。

區塊鏈的範例和應用實例

區塊鏈最常見的兩種創新技術是加密貨幣和 NFT。

加密貨幣

比特幣、以太坊和狗狗幣等加密貨幣都使用區塊鏈記錄交易。每次這些虛擬貨幣交易時，交易紀錄都會保存在區塊鏈上的一個區塊中。

這表示如果您可以找到某人儲存在區塊鏈上的加密錢包，就可以查看其加密交易的歷史記錄。您可能不知道誰擁有錢包，但仍然可以查看錢包的交易紀錄，因為區塊鏈是高度透明的。當人們談論加密貨幣無法追蹤時，通常指的是錢包擁有者通常無法追蹤的事實，而不是交易記錄。儘管交易記錄是公開的，但由於一種稱為雜湊演算法的加密程序，交易者的資訊是保密的。

NFT

過去的一年，NFT 已成為一股巨大的網路熱潮。NFT 指的是「非同質化代幣」（Non-Fungible Token），這些「代幣」本質上只是區塊鏈上的位置。其主要特性是不可替代性、不可分割性，且每一個 NFT 都是獨一無二的。也因為基於上述特性，所以 NFT 逐漸成為藝術界的拍賣方式之一，能更方便標記作品所有權，且有更好的防偽效果。

人們一直以投機方式過度炒作這些代幣。他們透過將自己擁有的某個媒體（例如他們建立的影像）連結到區塊鏈上的一個位置來製作 NFT 代幣。然後將該位置和相關媒體的所有權販售給其他人。

買家可以轉售 NFT 代幣以試圖獲利，而數千萬美元已經透過這種方式進行交易。不過，在您想追隨潮流購買 NFT 藝術品之前，應該要知道，NFT 市場已逐漸成為駭客的目標，網路釣魚詐騙與竊盜事件頻傳。例如全球交易量最大的 NTF 交易平台 OpenSea，在 2022 年 2 月發生多位使用者遭到網路釣魚詐騙，導致超過 200 萬美金的 NFT 代幣遭竊。

內部公司區塊鏈

有些企業開放使用區塊鏈技術進行內部記錄儲存，前提是網路的所有節點都在其控制之下。這是一種很好的方法，可以在保持資料完整性和準確性的同時解決一些透明性問題。

透過認許制區塊鏈和聯盟鏈等系統，多個企業或政府機構可以維護單個節點網路。這允許記錄資訊並在區塊鏈上分享，而無需公開。甚至企業和組織能使用區塊鏈即服務（BaaS），透過第三方提供的雲端服務，在雲端建置自己的區塊鏈網路。

區塊鏈技術的優點

資料整合性

區塊鏈建構在對等式網路系統中，難以篡改儲存在區塊鏈上的資料。一旦資料加入到鏈上，就難以移除或變更，而且所有變更都被追蹤並永久紀錄於帳本上，因此可以對資料的完整性和準確性絕對信任。

提高透明度

大多數區塊鏈非常透明，允許外部觀察者查看儲存在鏈上的資料。這對於加密貨幣尤為重要。透過區塊鏈錢包追蹤金流，比透過私人銀行帳戶追蹤更加容易。區塊鏈為所有交易提供安全穩定的紀錄，以便更容易識別和防止詐騙。

去中心化控制

區塊鏈基於去中心化的原理，不必依賴 銀行或信用卡公司 等中間機構來處理資料和資金。相反地，分散式帳本系統可避免任何個人或實體對區塊鏈過多控制。因此，區塊鏈系統消除了信任單一組織的風險，還透過減少中間機構和第三方而降低整體成本和交易手續費。

區塊鏈技術的缺點

資料無法變更

儘管資料無法篡改是區塊鏈的優點，但這相對也是缺點。例如交易錯誤無法撤銷、忘記加密貨幣錢包密碼無法重設密碼。根據區塊鏈分析公司 Chainalysis 估計，全球約有 20% 的比特幣，存在於使用者忘記或遺失密碼的比特幣錢包中而無法使用。

缺乏監管

由於區塊鏈技術較少監管措施，如果儲存在區塊鏈上的資料被盜用，很難追回被盜用的資料。如果使用者手機上的區塊鏈錢包遭盜用，不會有銀行或中央機構協助取回這筆錢。這是為什麼多數大眾難以信任加密貨幣及其相關技術的主要原因。

透明度太高

透明度太高也是一個缺點。因為公有鏈上的資料都可公開存取，而且每筆交易資料都是公開透明的，所以不是儲存敏感資訊的好地方。儘管雜湊演算法能隱藏資料擁有者的資訊，但資料本身對窺探者來說仍然是可見的。因此使用區塊鏈儲存政府記錄或醫療數據會受到一些質疑。

區塊鏈的未來

區塊鏈已從單純的加密貨幣演變成現今廣泛的應用，因此有人定義出區塊鏈 1.0、區塊鏈 2.0 及區塊鏈 3.0 的演進階段。

• 區塊鏈 1.0 是區塊鏈發展的起源，主要用來紀錄交易及分散式帳本應用，最常見的是比特幣和以太坊等加密貨幣。

• 區塊鏈 2.0 發展出智能合約（Smart Contract），多了功能開發的用途，可以應用在遊戲開發、非同質化代幣（NFT）或去中心化金融（DeFi），讓金融資產交易更加更多元化。

• 區塊鏈 3.0 是以區塊鏈為基礎打造去中心化的網路生態系統，能夠廣泛用於金融以外的領域，整合 物聯網 （IoT）、機器學習和深度學習，滲透人們日常生活中，區塊鏈 3.0 與區塊鏈 2.0 的差別為應用普及與複雜的程度，目前區塊鏈 3.0 尚不普及，最新的應用為元宇宙（Metaverse），在元宇宙中可擁有虛擬身份並可為玩家帶來逼真的沉浸式體驗，虛擬貨幣則是元宇宙中的主要貨幣。

區塊鏈有很多潛在用途，已徹底改變了貨幣和資料擁有權。不過，儘管出現一些區塊鏈的相關創新應用，但短期內不太可能大規模採用。

區塊鏈最大的好處是去中心化和透明性，相關創新應用也不斷推陳出新。儘管這項技術繼續受到歡迎，並可能不斷發展以適應產業和政府的需要，但其全部潛力尚未實現。