今年年初美國正式通過比特幣 ETF 項目，首度讓加密貨幣項目走向大眾，讓更多對對這領域不熟悉的人可以購買此金融商品，在今年 7/23 美國也跌破大家眼鏡大反轉，正式通過以太幣的 ETF 項目，許多金融機構也在今年開始紛紛砸重金投資區塊鏈項目，並思考實體金融的下一步發展，究竟這些鯨魚背後在盤算什麼？以及區塊鏈技術、加密貨幣未來可能會怎麼改變世界的發展？Good Guy 編這就與讀者們分享 😉
讀者們在讀完這篇文章後，會了解以下 5 個方向
什麼是區塊鏈？
區塊鏈 (Blockchain) 是一種新型的分散式數據庫技術 (Distributed Ledger Technology，DLT)，通過密碼學和共識機制，實現了在無需中央權威機構 (去中心化) 的狀態下，安全的記錄、存儲和傳輸數據。其核心是將數據以區塊的形式按照時間順序鏈接起來，形成一條不可篡改、可追溯的數據鏈。
技術架構
區塊 (Block)
定義：每個區塊包含了區塊頭 (Block Header) 和區塊體 (Block Body)
- 區塊頭結構
- Previous Hash (前一個區塊的 hash 值)：確保區塊鏈的連續性和不可篡改性。
- Timestamp (時間戳)：記錄區塊生成的時間。
- Difficulty Target (難度目標)：用於調節挖礦難度。
- Nonce (隨機數)：在挖礦過程中使用的變量，用於找到符合難度要求的 hash 值。
- Transaction List (交易列表)：該區塊中包含的所有交易記錄或數據。
- 區塊體
- Transaction List (交易列表)：該區塊中包含的所有交易記錄或數據。
核心特點
- Decentralization (去中心化)
- 分散式網路：區塊鏈網路由眾多節點組成，每個節點都保存著完整的區塊鏈數據副本，並且地位平等。
- 共識機制：通過特定的算法 (如PoW、PoS) 使得節點之間就數據的有效性達成一致，無需中央權威進行認證。
- 分散式網路：區塊鏈網路由眾多節點組成，每個節點都保存著完整的區塊鏈數據副本，並且地位平等。
- Immutability (不可篡改性)
- 數據完整性：任何對已存在區塊的修改都會改變該區塊的 hash 值，進而影響後續所有區塊，需要獲得網路中超過 51％的計算能力才能成功篡改，成本極高。
- 安全機制：透過密碼學和鏈式結構確保數據不可逆轉和不可刪除。
- 數據完整性：任何對已存在區塊的修改都會改變該區塊的 hash 值，進而影響後續所有區塊，需要獲得網路中超過 51％的計算能力才能成功篡改，成本極高。
- Transparency and Traceability (透明度和可追溯性)
- 公開賬本：交易數據對所有節點公開，可隨時查詢和驗證。
- 追溯能力：每筆交易都有詳細的記錄，可追溯到最初的來源，增強了系統的信任度。
- 公開賬本：交易數據對所有節點公開，可隨時查詢和驗證。
- Security (安全性)
- 密碼學保障：使用公鑰和私鑰進行加密和簽名，確保只有合法擁有者才能發起交易。
- 抗攻擊能力：分散式結構降低了單點故障和被攻擊的風險。
- 密碼學保障：使用公鑰和私鑰進行加密和簽名，確保只有合法擁有者才能發起交易。
- Smart Contract (智能合約)
- 自動執行：智能合約是部署在區塊鏈上的自動化程序，按照預設條款自動執行交易，無需人工介入。
- 透明可信：智能合約的代碼和執行情況對所有參與者公開，增強了信任。
- 自動執行：智能合約是部署在區塊鏈上的自動化程序，按照預設條款自動執行交易，無需人工介入。
區塊鏈的共識機制是什麼？
工作量證明 (Proof of Work，PoW)
定義
工作量證明是一種共識算法，要求參與者 (礦工) 透過解決複雜的數學難題 (通常是 Hash 運算) 來競爭新增區塊的記錄權，最先找到正確解答的礦工將獲得記錄權和區塊獎勵。
概念
- 挖礦過程： 礦工需要找到一個隨機數 (Nonce)，使得區塊頭的 Hash 值滿足協議設定的難度目標 (ex. Hash 值的前若干位為零)。
- 競爭性： 所有礦工同時進行計算，誰先解出難題，誰就能將區塊添加到區塊鏈上。
- 難度調節： 為了維持穩定的出塊時間，網路會根據整體算力自動調節難度。
- 安全性： 攻擊者需要控制超過50%的計算能力才能對網路造成威脅，這在實際中成本極高。
特點
- 高安全性： 由於計算成本高，篡改數據的成本也非常高。
- 去中心化： 任何人都可以成為礦工，增加了網路的分散性。
- 高能源消耗： 挖礦需要大量電力，某個程度來說會對環境造成影響。
- 低交易速度： 由於出塊時間較長，交易處理能力有限。
- 硬件要求高： 需要專業的挖礦設備 (如 ASIC 礦機) 才能有效參與。
應用案例
- Bitcoin (比特幣)：最早採用 PoW 的加密貨幣，使用 SHA-256 Hash 算法。
- Litecoin (萊特幣)： 採用 Scrypt Hash 算法，旨在提高交易速度。
權益證明 (Proof of Stake，PoS)
定義
權益證明是一種共識機制，通過節點持有的代幣數量和持有時間 (權益) 來決定其參與區塊生成的權利，持有更多代幣的節點更有可能被選中生成新的區塊。
概念
- 質押代幣： 節點需要將一定數量的代幣鎖定在網路中，作為參與共識的資本。
- 選擇出塊者： 協議根據節點的權益 (持幣量和持有時間) 以及一定的隨機性選擇下一個區塊的生成者。
- 獎勵機制： 成功出塊的節點獲得交易手續費作為獎勵，而不是新生成的代幣。
- 懲罰機制： 如果節點試圖作惡，可能會被扣除部分或全部質押的代幣。
特點
- 能源效率高： 不需要大量計算，降低了能源消耗。
- 速度較快： 出塊時間可縮短，提高交易處理能力。
- 資源集中風險： 持有大量代幣的節點可能掌控網路，導致中心化。
- 經濟激勵： 節點有動機維護網路安全，以保護其質押的資產。
應用案例
- Ethereum 2.0 (以太坊2.0)： 從 PoW 過渡到 PoS 機制，旨在提高網路可擴展性和效率。
- ADA (Cardano)： 使用 Ouroboros PoS協議，強調安全性和可持續性。
委託權益證明 (Delegated Proof of Stake，DPoS)
定義
委託權益證明是一種基於投票的權益證明共識機制，代幣持有者通過投票選出一組代表 (Delegates) 來負責區塊生成和驗證，提高了交易處理速度和網路效率。
概念
- 投票機制： 所有代幣持有者可將其權益委託給他們信任的代表，投票權重取決於持有的代幣數量。
- 代表職責： 被選出的代表按照固定的順序輪流生成和驗證區塊。
- 動態調整： 代表名單可隨時根據投票結果進行調整，確保網路的民主性和靈活性。
- 獎勵分配： 代表通常會將部分區塊獎勵分配給支持他們的投票者。
特點
- 高效率： 由於代表數量有限，區塊生成速度快，交易確認時間短。
- 可擴展性強： 適合高頻交易和需要快速確認的應用場景。
- 降低去中心化程度： 代表數量有限，可能導致權力集中。
- 社群參與度高： 代幣持有者積極參與網路治理，增強了社群凝聚力。
應用案例
- EOS： 採用 DPoS，共有 21 個超級節點 (代表) 負責出塊，強調高性能和商業應用。
- Steem： 社群媒體平台，使用 DPoS，鼓勵使用者創作內容並參與社區治理。
區塊鏈的運作流程
交易的發起與廣播
交易發起
- 用戶使用 Web3 錢包生成一筆交易，指定接收方地址、交易金額等。
- 使用私鑰對交易進行簽名，確保身份驗證。
交易廣播
- 簽名後的交易被廣播到區塊鏈網路，傳遞給其他節點。
交易的驗證與打包
- 交易驗證：
- 節點檢查交易的有效性，包括簽名驗證、餘額檢查、防止雙重支付等。
- 節點檢查交易的有效性，包括簽名驗證、餘額檢查、防止雙重支付等。
- 交易打包：
- 合法的交易被放入內存池 (Mempool)，等待被礦工打包進區塊。
區塊的生成 (PoW)
- 礦工競爭：
- 礦工節點從內存池中選擇交易，組成候選區塊。
- 通過共識機制 (ex. PoW) 競爭記帳權。
- 礦工節點從內存池中選擇交易，組成候選區塊。
- PoW 過程：
- 礦工需找到一個隨機數 (Nonce)，使得區塊的 Hash 值小於當前網路的難度目標。
- 這需要大量的計算嘗試。
- 礦工需找到一個隨機數 (Nonce)，使得區塊的 Hash 值小於當前網路的難度目標。
- 成功挖礦：
- 首先找到符合要求的礦工將新區塊廣播到網路中。
- 區塊中包含了一筆「Coinbase」交易，獎勵給礦工一定數量的新幣和交易手續費。
- 首先找到符合要求的礦工將新區塊廣播到網路中。
區塊的生成 (PoS)
- 驗證者選擇
- 在 PoS 區塊鏈中，節點需要質押一定數量的加密貨幣才能成為驗證者，參與區塊生成。
- 系統會根據驗證者質押的幣齡 (幣量 x 持有時間) 或其他因素 (ex. 隨機選擇) 來選擇下一個區塊的生產者。
- 質押越多代幣、持有時間越長的驗證者，被選中的概率越高。
- 在 PoS 區塊鏈中，節點需要質押一定數量的加密貨幣才能成為驗證者，參與區塊生成。
- 區塊提議
- 被選中的驗證者會提議一個新的區塊，其中包含已驗證的交易數據、前一個區塊的Hash 值、時間戳等資料。
- 被選中的驗證者會提議一個新的區塊，其中包含已驗證的交易數據、前一個區塊的Hash 值、時間戳等資料。
- 區塊驗證
- 其他驗證者會驗證提議區塊的有效性，包括檢查交易簽名、確認交易有效性、確保區塊數據的完整性等。
- 其他驗證者會驗證提議區塊的有效性，包括檢查交易簽名、確認交易有效性、確保區塊數據的完整性等。
- 共識達成
- 如果大多數驗證者都認可這個區塊，則達成共識，該區塊會被添加到區塊鏈中。
- 不同的 PoS 區塊鏈可能採用不同的共識算法，例如：Tendermint, Casper, Ouroboros。
- 如果大多數驗證者都認可這個區塊，則達成共識，該區塊會被添加到區塊鏈中。
- 區塊獎勵
- 生成區塊的驗證者會獲得區塊獎勵，通常是 newly minted 的加密貨幣。
- 區塊獎勵的分配方式可能因區塊鏈而異 ex.
- 固定獎勵： 每個區塊的獎勵是固定的。
- 動態獎勵： 根據質押量、區塊大小等因素調整獎勵。
- 交易費用： 驗證者還可以獲得區塊中包含的交易費用。
- 生成區塊的驗證者會獲得區塊獎勵，通常是 newly minted 的加密貨幣。
- 區塊鏈更新
- 新的區塊被添加到區塊鏈的末尾，所有節點都會更新他們的區塊鏈副本，以保持數據同步。
- 新的區塊被添加到區塊鏈的末尾，所有節點都會更新他們的區塊鏈副本，以保持數據同步。
- 與 PoW 的區別
- PoS 不需要像 PoW 那樣進行大量的計算，因此更加節能环保。
- PoS 的區塊確認速度通常比 PoW 更快。
- PoS 可能存在富者越富的問題，因為質押越多代幣的驗證者更容易獲得獎勵。
- PoS 不需要像 PoW 那樣進行大量的計算，因此更加節能环保。
區塊的驗證與添加
- 區塊驗證：
- 其他節點接收到新區塊後，驗證區塊的有效性，包括：
- 區塊 Hash 值是否符合難度要求。
- 交易的有效性和簽名正確性。
- 區塊結構和格式是否正確。
- 其他節點接收到新區塊後，驗證區塊的有效性，包括：
- 區塊添加：
- 驗證通過後，節點將新區塊添加到本地的區塊鏈中，更新帳本狀態。
共識達成
- 長鏈原則：
- 區塊鏈採用長鏈 (工作量最大的鏈) 作為主鏈，防止分叉。
- 如果出現分叉，節點將選擇鏈長較長的一條，另一條將被遺棄。
- 區塊鏈採用長鏈 (工作量最大的鏈) 作為主鏈，防止分叉。
- 最終一致性：
- 隨著更多區塊的添加，過去的區塊被不斷確認，篡改的難度指數級增長，達成網路的一致性。
區塊鏈運作流程 6 大步驟小總結
- A 需使用他的私鑰對交易作數位簽章，證明他是該加密貨幣的合法擁有者，並授權這筆交易。
- 透過密碼學技術將多比交易資料打包成 block (打包過程由礦工 (poW) or 驗證者(PoS) )。
- 打包好的 Block 會廣播到整個區塊鏈網路中，讓所有節點知道這筆交。
- 區塊鏈網路中的其他節點會驗證這個區塊的有效性，包含驗證交易簽名、檢查餘額、防止雙重支付等。
- 當區塊被網路中的大多數節點驗證通過後，它會被添加到區塊鏈中，成為一個永久的記錄 (不可被竄改)。
- A 的加密貨幣成功轉移到 B (B 的帳戶餘額會增加，A 的帳戶餘額會減少)。
區塊鏈的應用場景
區塊鏈技術已經超越了加密貨幣的範疇，廣泛應用於各個行業，為傳統產業帶來了顛覆性的變革，以下是區塊鏈在各個領域的主要應用場景。
金融服務
跨境支付
- 現狀挑戰
- 傳統跨境支付通常涉及多個中介機構，如銀行、清算所和匯款服務商，導致手續費高昂、結算時間長 (通常需要數天)，並且缺乏透明度和可追溯性。
- 傳統跨境支付通常涉及多個中介機構，如銀行、清算所和匯款服務商，導致手續費高昂、結算時間長 (通常需要數天)，並且缺乏透明度和可追溯性。
- 區塊鏈解決方案
- 去中心化交易：利用區塊鏈的分佈式帳本技術，可以實現點對點的跨境支付，無需中介機構。
- 即時結算：交易可在數分鐘內完成，顯著縮短了結算時間。
- 降低成本：減少中介環節，降低手續費和匯率損失。
- 提高透明度：交易記錄可在區塊鏈上查詢，提高了交易的透明度和可追溯性。
- 去中心化交易：利用區塊鏈的分佈式帳本技術，可以實現點對點的跨境支付，無需中介機構。
- 實際案例
- Ripple (瑞波)
- 提供基於區塊鏈的跨境支付解決方案，與全球多家銀行和金融機構合作，實現快速、低成本的國際匯款。
- Ripple (瑞波)
清算與結算
- 現狀挑戰
- 金融市場的清算和結算流程複雜，涉及多方協調，存在延遲和操作風險。
- 金融市場的清算和結算流程複雜，涉及多方協調，存在延遲和操作風險。
- 區塊鏈解決方案
- 實時同步：交易各方可同時訪問並更新共享的區塊鏈帳本，實現實時清算。
- 降低風險：減少操作錯誤和欺詐風險，提高交易的安全性。
- 自動化流程：透過智能合約自動執行結算條款，提高效率。
- 實時同步：交易各方可同時訪問並更新共享的區塊鏈帳本，實現實時清算。
- 實際案例
- 摩根大通 (JPMorgan Chase)：Onyx Digital Assets: 摩根大通開發了 Onyx Digital Assets 平台，利用區塊鏈技術進行數字資產的交易和結算。
智慧合約
定義
智慧合約是運行在區塊鏈上的自動化合約，當預定條件滿足時，自動執行合同條款。
優勢
- 自動執行：無需第三方干預，降低人為錯誤和欺詐風險。
- 降低成本：減少對律師、經紀人等中介的依賴，節省成本。
- 透明度和可信度：合約內容和執行情況可在區塊鏈上查詢，提高信任。
應用場景
- 金融衍生品：自動結算期權、期貨等金融產品。
- 保險：自動理賠流程，根據事件觸發賠付。
- 房地產：自動處理房產交易、過戶和資金結算。
實際案例
- Ethereum (以太坊)：首個支持智慧合約的區塊鏈平台，大量去中心化應用 (DApps) 基於其開發。
- Propy：這家公司提供基於區塊鏈的房地產交易平台，使用智能合約來執行房產交易，並記錄所有權。
- Allianz：這家德國保險巨頭正在探索使用智能合約來簡化保險流程，例如航班延誤保險。
版權和數字內容管理
這個項目就是幾年前在幣圈很夯的 NFT。
現狀挑戰
數字內容易被盜版和未經授權使用，創作者難以保護自己的知識產權。
區塊鏈解決方案
- 時間戳證明：在區塊鏈上記錄創作的時間和內容，作為版權的證明。
- 智慧合約：自動管理內容的授權和使用，當內容被使用時，自動執行版稅支付。
- 防止侵權：不可篡改的記錄使侵權行為容易被追蹤和證明。
實際案例
- Ascribe：一個區塊鏈平台，允許創作者登記、授權和跟蹤數字藝術品的使用。
- MediaChain：利用區塊鏈技術為音樂和媒體內容建立共享的數據庫，後被 Spotify 收購。
什麼是加密貨幣？
加密貨幣 (Cryptocurrency) 是一種利用密碼學 & 區塊鏈技術創建的數字資產，其用意作為交換媒介和價值儲存目的。它們通過分散式網路運行，不依賴於中央銀行 or 金融機構，實現了去中心化的貨幣體系。加密貨幣的誕生始於 2009 年的比特幣，由一位或一群化名為中本聰 (Satoshi Nakamoto) 的人士創建。
加密貨幣的核心特點
Decentralization (去中心化)
- 定義：加密貨幣的運行和管理不依賴於任何中央機構或中介，而是由全球的節點網路共同維護。
- 優勢：避免了單一節點故障，提高了抗審查性和系統的韌性。
- 挑戰：缺乏中央監管可能導致市場波動和監管難度增加。
Anonymity / Pseudonymity (匿名性)
- 定義：使用者的身份資料不直接與交易地址關聯，保障了一定程度的隱私。
- 技術實現：透過使用公鑰地址進行交易，而不需要提供個人身份資料。
- 限制：完全匿名的交易可能被用於非法活動，引發監管機構的關注。
- 解決方案：一些加密貨幣和交易所實施了 KYC (了解您的客戶) & AML (反洗錢) 措施。
Global Accessibility (全球性)
- 定義：加密貨幣可以在全球範圍內無國界地傳輸和交易，只要有網路連線即可。
- 優勢：促進了跨境支付和國際貿易，降低了匯款成本和時間。
- 挑戰：各國監管政策不同，可能影響加密貨幣的全球使用。
Irreversibility (不可逆轉性)
- 定義：一旦交易被區塊鏈網路確認，便無法撤銷或修改。
- 優勢：防止了交易欺詐和雙重支付的可能性。
- 風險：使用者需謹慎操作，因為誤發送資金或被詐騙後無法追回。
加密貨幣的分類
Bitcoin (比特幣)
- 概述：第一個加密貨幣，旨在提供一種點對點的電子現金系統。
- 特點：總量限定為2100萬枚，採用PoW共識機制。
Ethereum (以太幣)
- 概述：支持智能合約的區塊鏈平台，以太幣是其原生代幣。
- 特點：允許開發和部署去中心化應用 (DApps)。
Stablecoins (穩定幣)
- 概述：與法定貨幣或其他資產掛鉤，旨在減少價格波動。
- 範例：USDT、USDC、DAI。
Privacy Coins (隱私幣)
- 概述：強調交易隱私，隱藏交易金額和地址。
- 範例：Monero (門羅幣)、Zcash (大零幣)。
其他類型
- Altcoins (山寨幣)：除了比特幣之外的其他加密貨幣。
- Tokens (代幣)：基於其他區塊鏈平台發行，用於特定應用或服務。
運作機制
交易流程
- 發起交易：使用者使用私鑰簽名，指定收款地址和金額。
- 廣播交易：交易被傳播至整個網路，等待驗證。
- 交易驗證：礦工或驗證者檢查交易的合法性，防止雙重支付。
- 區塊打包：有效的交易被打包進區塊，添加到區塊鏈中。
Gas 費用
在以太坊 (Ethereum) 等支援智能合約的區塊鏈平台上，Gas 是用於衡量交易或智能合約執行所需計算資源的單位。使用者需要支付 Gas 費用才能執行交易或運行智能合約，Gas 費用的主要有以下目的。
- 激勵礦工或驗證者：他們處理並驗證交易，維護網路運行。
- 防止網路濫用：避免惡意使用者透過發送大量複雜的交易或智能合約來耗盡網路資源。
新貨幣的生成
- Mining (挖礦)：在 PoW 系統中，礦工通過計算哈希值競爭生成新區塊，成功者獲得區塊獎勵。
- Staking (質押)：在PoS系統中，持幣者質押代幣以參與共識，獲得新幣作為獎勵。
加密貨幣的優勢
降低交易成本
減少了對銀行和支付處理商等中介的依賴，降低了手續費。
提高交易速度
國際轉賬可以在數分鐘內完成，而傳統銀行轉賬可能需要數天。
金融包容性
為無法獲得傳統銀行服務的人群提供了參與全球經濟的機會。
安全性
除了去中心化帶來的安全性，加密技術本身也對加密貨幣的安全性至關重要。ex. Hash 函數、數位簽章等技術被用於確保交易的完整性和真實性，防止竄改和偽造。
透明度
所有交易都記錄在公開的區塊鏈上，這技術的公開透明特性使得所有交易紀錄都可追溯和審計，這增加了加密貨幣的信任度和可驗證性。
可編程性
智慧合約的應用使得加密貨幣不僅可以作為交換媒介和價值儲存，還可以用于構建各種去中心化應用 (DApps)，例如 DeFi、NFT 市場、去中心化自治組織 (DAO) 等。
加密貨幣的挑戰
價格波動
加密貨幣市場波動劇烈，可能帶來高風險的投資損失。
監管不確定性
各國對加密貨幣的態度和法律框架不同，可能影響其合法性和發展。
安全問題
黑客攻擊、詐騙和私鑰丟失可能導致資產損失。
可擴展性
一些加密貨幣在處理大量交易時面臨性能瓶頸，需要技術改進。
應用場景
支付和匯款
用於在線購物、跨境支付和小額支付，降低成本和提高效率。
投資和交易
作為一種投資資產，在交易所買賣，進行套利和投機。
智能合約 & DApps
開發去中心化應用，如 DeFi、NFT 市場、遊戲等。
避險資產
在某些經濟不穩定的國家，加密貨幣被用作對抗通貨膨脹的工具。
未來展望
Web3
加密貨幣是 Web3 的重要組成部分，Web3 是一個去中心化的網際網路，使用者可以控制自己的數據和身份。
元宇宙
加密貨幣和 NFT 可以用於構建元宇宙的經濟體系，例如購買虛擬土地、數位資產等。
跨鏈互操作性
不同的區塊鏈平台之間實現互操作性，可以促進加密貨幣的流動性和應用。
技術發展
Layer 2 解決方案(ex. Optimism, Arbitrum )、跨鏈技術和新共識機制有望提高可擴展性和效率。
主流採用
越來越多的企業和機構投資者進入市場，加密貨幣可能成為主流金融體系的一部分。
央行數字貨幣 (CBDC)
各國央行研究發行自己的數字貨幣，可能影響加密貨幣的生態。
法律完善
監管框架的成熟將有助於市場的健康發展，保護投資者利益。
總結
區塊鏈作為一項去中心化的分散式帳本技術，透過將數據以區塊的形式鏈接，形成不可篡改的記錄鏈，其安全性、透明性和不可逆性，為各領域帶來了革新。
區塊鏈的共識機制，如工作量證明、權益證明和委託權益證明，確保了網路的安全性及穩定性。而其應用場景的多元性，涵蓋了加密貨幣、NFT 數字資產證明管理，醫療健康展現了其巨大的潛力。
加密貨幣，作為區塊鏈技術下的衍伸產品，是一種使用密碼學原理來確保交易安全和控制貨幣單位創造的數位貨幣，其去中心化、安全、匿名和全球性的特性，Good Guy 編相信在不久的未來，區塊鏈技術會為傳統金融體系帶來很大的變革，讓人類世界有更安全的數位金融體系。
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