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十五分鐘略懂區塊鏈技術:比特幣、以太坊及相關 Dapp, DeFi 應用

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十五分鐘略懂區塊鏈技術:比特幣、以太坊及相關 Dapp, DeFi 應用

區塊鏈

大家好,我是 jasonmel 近年來,常聽到區塊鏈、比特幣、以太坊這些好像很潮 卻又摸不著頭緒的詞 只能回一些「趕快推,不然別人會以為我們看不懂」 或是「嗯嗯!這跟我想的一樣」之類的話 來刷刷存在感 殊不知,這項新技術的背後 隱藏著能夠顛覆傳統世界運行模式的強大基因 也意味著龐大的潛在機會 好技術,不學嗎 今天,就讓我用十五分鐘 帶你快速略懂這新世代的網路技術 區塊鏈 本列車開往,未來 沿途停靠,比特幣、以太坊 jasonmel 祝您旅途愉快 區塊鏈,顧名思義 就是由許多數位資料「區塊」 串連起來的一條「鏈」 我們可以把它視為一種數位資料的儲存方式 不同於過往大家熟悉的資料庫系統 這條鏈的神奇之處 在於它以嚴謹的數學與密碼學演算法

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實現了保證歷史內容無法任意新增、竄改或刪除的特性 同時搭配 p2p 的運作模式 達成去中心化、公開透明、永久保存不死之身的優勢 也就是說,只要有心 新增、竄改或刪除傳統資料庫系統內的歷史資料 在技術上是很容易做到的 但沒有人能新增、竄改或刪除區塊鏈上的任何一筆歷史紀錄 除非能控制區塊鏈網路一半以上的節點 另外,只要發生意外或者公司組織倒閉 傳統資料庫系統是有可能遭到摧毀 而從歷史上徹底消失的 但沒有人能摧毀一條公有區塊鏈 除非能摧毀散佈全世界的區塊鏈節點 這麼史無前例革命性的創舉 就相當值得我們花點時間來深入了解了 區塊鏈的核心巧思在於鏈的設計

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而鏈的核心,則在於雜湊函式 (你還是說英文吧) 也就是 hash function 一言以蔽之 hash function 就是一個能輸入任意數位資料 進而輸出固定長度位元資料的函式 把同一筆資料餵給 hash function 所得到的輸出一定會一樣 而只要輸入不同 那怕是只有一個最小單位位元的不同 所得到的輸出就會完全不同 而這種轉換是不可逆的 也就是我們無法用輸出來反推輸入 舉 SHA256 這個 hash function 為例 當輸入是 jasonmel 的時候 我們會得到一組 256 位元的數字 以 16 進位來表示就是 2c500 開頭的這串文字 即使我們稍微小小新增、刪除、或改變輸入資料 所得到的輸出也都是天差地遠

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而當我們再把輸入改回 jasonmel 則又能得到 2c500 開頭的完全一樣的這串文字了 屢試不爽 就像全世界每個人都有獨一無二的指紋一樣 我們也可以把 hash 值視為資料的指紋 而前面說到區塊鏈不可竄改的特性 就奠基於 hash function 的特性 藉由比對 hash 值 我們很容易就能看出資料是否遭到竄改 有了這樣的認知 再來看區塊鏈的設計就清楚多了 一個簡化版的區塊鏈 就是把每一個區塊的 hash 值 塞進下一個區塊裡面 跟著下一個區塊一起 hash 再塞進下一個區塊裡面 以此類推 只要其中一個區塊被更動 後續的所有區塊都會跟著被影響 這樣假使有人試圖竄改其中某部分資料而產生出不同的鏈 我們很容易就能揪出哪個部分是被竄改過的 是有問題不可信任的 然而,當我們看到兩個不同版本的區塊鏈 要怎麼知道哪個是正版真貨 哪個是盜版假貨

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這時,我們就要有一個機制來維持一個正版的鏈 而為了維持一個正版的鏈 區塊鏈在設計上引入了 p2p 網路去中心化的想法 你沒聽錯 就是那個曾經大大打擊音樂產業的 p2p 技術 (更ㄊㄇ的ㄌㄟ! 昨天是林盃來的成大最驚險的一天! 更!) p2p 是一個散佈全世界各地、任何鄉民都能任意加入的應用層網路 我們只要在所有 p2p 網路節點上都存放完整的區塊鏈資料 就能維持一個大家都有共識的正版的鏈 一旦發現不一樣的鏈出現 就用投票的方式來 PK 看誰是正版 (選舉最大的秘密就是票多的贏,票少的輸,就這麼簡單) 如此一來 除非有人能掌握全世界一半以上的 p2p 網路節點 否則,在 p2p 網路去中心化的世界中 鄉民力量大 要撼動正版區塊鏈的地位幾乎是不可能的

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而也因為 p2p 網路有著像蟑螂一樣怎麼打都打不死的特性 要消滅這整個網路更是難上加難 也因此在 p2p 網路不死的前提之下 鏈上的資料得以永久保存 這時,還有最後一個小問題 就是人多嘴雜 p2p 網路上的各個節點 有很大機會在同一時間新增不同資料 而導致無法決定誰說了算的情形 為了解決這個發言權的問題 不同版本的區塊鏈設計出不同的共識機制來決定誰說了算 例如比特幣區塊鏈採用的很浪費電的工作量證明 Proof-of-Work 或者以太坊區塊鏈 2.0 採用的持有量證明 Proof-of-Stake 種種機制的背後 都只想達成一個很簡單的重要目標 就是盡可能讓所有 p2p 網路節點上的鄉民們 都有平等的參與機會 以此來避免有心人士霸佔講台 而獨家控制了整條鏈的發展 總而言之 區塊鏈就是 hash function 與 p2p 兩大基礎技術的強強聯手

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先將許多的資料區塊以 hash function 串連成鏈 以達到不可竄改的功效 再套上 p2p 技術來運作 而擁有去中心化、公開透明、並且永久本存的特性 這些優勢的組合前所未見 大大打開了人們的想像空間 也陸續產生出許多基於區塊鏈的延伸應用 而其中,第一個成功的區塊鏈應用 就是比特幣 Bitcoin,或簡稱 BTC 2008 年 10 月 31 日 一位自稱是中本聰的鄉民 發表了一篇比特幣系統設計的論文 2009 年比特幣區塊鏈系統正式上線運作 區塊鏈的概念才逐漸受到重視 就像當年的蘋果挑戰 IBM (沒青別說,有青才敢大聲) 只要有實力,要蹭就要蹭最大咖的 而比特幣,也就是區塊鏈所選擇的第一個戰場 蹭的就是百年巨獸金融領域 果然一戰成名,獲得極大關注迴響 簡單來說 比特幣就是使用區塊鏈來實現一個全球帳本

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概念上就只是把全世界所有的轉帳交易資訊 全紀錄在區塊鏈當中 也就是說,在這個比特幣區塊鏈當中 我們可以看到從創鏈以來所有全世界的資金轉移紀錄 某 A 帳戶支付多少金額給某 B 帳戶 某 C 帳戶支付多少金額給某 D 帳戶,等等 而其中為了確保支付動作是由帳戶本人所執行的 就必須有某種機制來提供驗證 在傳統金融體系中 這類驗證不外乎要帳戶本人提供證件、簽名、蓋章 或者當場快問快答一些私密個資等等 來重重把關 而在數位世界 這件事則可以很輕易地用非對稱式加密來解決 非對稱式加密 是由一組成對的兩個密碼所組成 我們可以用其中一個密碼來對資料加密 然後以另一個密碼來解密 以此驗證資料的確是由相配對的密碼所加密的 我們通常會把其中一個密碼私自保存,稱之為私鑰 而另一個密碼則對外公開,稱之為公鑰

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利用這樣的特性 對於每一筆支付紀錄 只要帳戶本人把那一筆資料用私鑰加密過後 所有人都可以用他的公鑰來做驗證 確認是帳戶本人所執行的動作 這就很像傳統金融體系的簽名蓋章 也因此被稱為數位簽章 由於所有金流資訊都已經被紀錄在鏈上了 一個比特幣帳戶 說穿了其實也就只需要包含這一組公鑰和私鑰就可以了 而我們常說的加密貨幣錢包 說穿了也就只是一個管理許多帳戶公鑰和私鑰的地方而已 當我們用加密貨幣錢包支付時 就是跟支付對象要帳戶地址 然後把交易資訊用私鑰加密過後 送上區塊鏈 (請支援收銀) 一旦這筆交易寫入區塊鏈 交易就算完成 不可竄改,公開透明,永久保存 有了存在區塊鏈上的全球帳本 有了公鑰私鑰組成的帳戶 要和現實世界接軌的最後一哩路

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就是和傳統金融體系互通有無 看到這樣的需求 加密貨幣交易所相應而生 有的交易所本身握有龐大數額的加密貨幣池 讓使用者直接以法幣進行買賣來賺取價差 有的交易所則提供類似股票撮合的機制 讓人以任何價格掛買賣單 賺取固定 % 數的成交手續費 總之,有了交易所 加密貨幣和法幣之間就有了簡單的互通橋樑 某種程度等同宣告 只要買賣雙方願意 加密貨幣要拿到現實生活中用來支付是完全可行的 就在比特幣區塊鏈持續蓬勃發展的同時 人們也逐漸意識到 區塊鏈的特性不只適合拿來做全球帳本 還有相當多的想像空間以及可能性 無奈的是 原有的比特幣區塊鏈設計 沒有太多彈性來進行擴充 大大限制了區塊鏈的應用發展 直到有一天 一位叫做 Vitalik 的年輕人實在看不下去了 前面提到 區塊鏈是由很多數位資料「區塊」串起來的一條「鏈」

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而除了把它用來儲存帳本資料 理論上區塊鏈也應該能存放任何形式的數位資料 也包含可執行的程式碼 不要小看這一小小的思維改變 想當年 NOKIA 3310 的年代 功能型手機能做的事就只有打電話、收發簡訊、玩貪食蛇,沒了 一旦進入到 Andriod、iOS 系統的智慧型手機的年代 人人都能在手機平台上開發各式各樣好用的 app 手機的價值才瞬間被解放出來 同理,以太坊要革的命 就是把舊有的功能型區塊鏈提升一個層次 除了支援存放任何形式的數位資料 也能讓人放上可執行的程式碼 而進入到智慧型區塊鏈的世代 這個想法於 2013 年被提出 2015 年以太坊區塊鏈正式上線 成為當今區塊鏈應用的主流 以太坊上可執行的程式碼 同樣有著公開透明與不可竄改的特性 等同有著某種程度的公信力 而被稱為 smart contract,智能合約或智慧型合約 雖然他其實沒有實質上的法律效力 這樣的程式碼再配合好看的介面包裝一下 就被稱為去中心化 app,decentralized app,或者簡稱 dapp 而如果是金融相關應用 我們會稱之為去中心化金融,decentralized finance,或者簡稱 DeFi 總之,再普通的東西只要放上區塊鏈 在名字前面套上去中心化 就開始變得很潮、很區塊鏈了

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為了支持鏈上的所有運作 在以太坊上 免不了也要有自己的一套數位貨幣 以太幣 Ether,或簡稱 ETH 而為了防止資源濫用 每當我們要執行任何一筆交易或者 smart contract 時 都要支付一筆稱為 gas 的交易費用 這筆費用就是使用以太幣來支付的 而 gas 費用的多寡將影響到該筆交易被處理的優先程度 也就是說 尖峰時段通常需要支付較高的交易費才能完成交易 實務上,尖峰與離峰時段的交易費用 甚至可以相差到幾十美金的程度 (爸爸,我需要你的錢,恩啊!) 有了足夠的彈性與 smart contract 的加持 以太坊上果然冒出許多有趣的 DeFi 應用 像是借貸、換匯 甚至在以太坊上發行加密貨幣 ICO 也是小菜一碟 見怪不怪 我們常見的一籃子 ERC-20 加密貨幣 就都是在以太坊上發行和運行的 而其他各行各業不同領域的 dapp 應用 像是遊戲、產品供應鏈追蹤溯源、數位版權分拆 法律證據保存、身分認證、物聯網等等 也逐一在以太坊上被創造實現出來

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可以說 區塊鏈獨特的不可竄改、去中心化、公開透明、永久保存的特性 透過以太坊的彈性 才得以真正落實普及到每個人的現實生活當中 除了比特幣和以太坊這兩大公有區塊鏈 許多試圖解決不同問題的區塊鏈系統相繼被提出 像是專為物聯網設計的 IOTA 以及試圖解決以太坊效能及交易費用問題的 EOS 和 TRON 時至今日 區塊鏈技術已經實際運行了十幾年 區塊鏈網路本身在技術上還沒遇過什麼重大事件 證實了這個奠基於嚴謹數學與密碼學以及 p2p 網路的設計是可行的 同時,去中心化的概念打破了傳統需要中心化機構的枷鎖 使執行運作上更正確、更透明、更節省、也更有效率 以金融領域來說 DeFi 的出現使得許多金融服務得以24h全自動有效率地運作

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省去了龐大數量銀行員的人事費用 在供需平衡自由市場的機制下 盡可能將利益直接返還給所有使用者 也由於少了人為介入 完全避免了傳統銀行被駭 或者銀行員可能出現的監守自盜的風險 然而,這麼好康的東西 怎麼還沒還沒被大眾廣泛接受 有很多原因 首先,政府的態度很重要 去中心化意味著無法監管 面對這樣無法掌控的新科技 大多數政府還是選擇先觀望或者禁止 畢竟區塊鏈也是一把雙面刃 拿來解決傳統問題固然很好 但實務上卻可能難以追查與課稅 甚至會被有心人士拿來做跨境洗錢之類違法勾當 所以大多數政府還是相當謹慎在看待這件事 另外一個問題就是幣價波動太大 就拿目前最大宗的比特幣和以太幣來說 發行以來漲跌幅都相當驚人 為了解決這個問題

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以太坊上陸續出現了錨定美元的穩定幣 USDT、USDC、DAI 等等 這也使得加密貨幣在金融體系不健全、法幣幣價波動較大的國家內 反而得以快速普及 再來就是權力和責任之間的取捨問題 前面提到 區塊鏈當中,一個帳戶最重要的就是私鑰 私鑰是唯一能動用帳戶資產的獨一無二的鑰匙 一旦私鑰不見 就再也沒有人能動用帳戶裡面的資產了 從某方面來說,這是相當安全的 幾乎保證了除了自己以外沒有人能動用帳戶內的資產 然而,正所謂「權力愈大責任愈大」 在權力完全下放個人的同時 保管私鑰的重責大任也落回到每個人身上 只要人一發生意外、或者單純的忘記遺失私鑰 就再也沒有其他人能幫忙挽回帳戶內的資產了 另一方面 加密貨幣在不同的區塊鏈網路之間是無法直接互轉的 例如比特幣就只能在比特幣網路當中互轉 以太幣及 ERC-20 貨幣就只能在以太坊網路中互轉

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假使一不小心手殘 在某區塊鏈網路上,轉帳給不同區塊鏈網路的帳戶地址 將會造成轉移的資產被凍結在不存在的帳戶地址 而永遠無法再被使用的情形 為了解決類似的問題 有些錢包或者交易所又走回中心化的老路 幫使用者管理公私鑰 甚至直接幫使用者集中管理資產 但這也同時暴露在傳統中心化應用的風險之中 一旦中心化系統被駭 或者集中管理資產的私鑰遺失 就尷尬了 (原來是被駭的部分啊) 而層出不窮的中心化機構出事事件 則加深了大眾對區塊鏈的負面印象 區塊鏈可以說躺著也中槍 儘管如此 區塊鏈仍然勢不可擋 還是有許多組織持續進行各項落地嘗試 包含一直以來 信用卡發卡公司就陸續推出綁定加密貨幣支付的信用卡 很直接地解決了當下大多數商家普遍不接受加密貨幣支付的問題

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2019 年 6 月 臉書宣布 Libra 計畫 試圖打造一套基於全球主要法幣的加密貨幣 但很顯然要得到各國政府的認可 還有一段很長的路要走 2020 年 10 月 PayPal 宣布開始支援加密貨幣 則算是近年來區塊鏈金融落地的另一大突破 就像過往各種跳 tone 的新科技 區塊鏈在打破傳統框架的同時 也得熬過現實社會各個層面的挑戰 但也就像過往的新科技一樣 他終究會把人類帶往更有效率的未來.

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