「有熊老師陪你教數學」
老師，你知道「挖礦賺錢」嗎？ — 和學生聊聊 比特幣
前幾天我的學生才在問我：「老師，你知道”挖礦賺錢”嗎？」 顯然在網路遊戲的玩家圈子裡，這個話題正熱門。 那麼，就來聊聊比特幣吧……
1) 分散式網路 — 去中心化
這麼說吧，如果你存款被銀行記在一本簿子上，那你，或者小偷，只要想辦法找到那本簿子、改一下上面的數字，就可以更動你的存款金額了，對吧
— 當然，你要改的不是你手上這本存款簿，而是銀行那邊的紀錄，而這並不容易……但還是有可能的。
但如果，銀行根本沒有記下你的存款金額，而是讓每個人留下他這一輩子所有的交易記錄；
例如「爸爸給你零用錢」是一筆記錄，你和你爸都要各自記起來、「你拿錢買早餐」是一筆記錄，你和早餐店老闆都要記下、「你到文具店買筆」、「你把錢存進銀行」這些也都記起來。
當你想知道自己有多少錢時，銀行並不是直接查看檔案(簿子)裡的某個數字，而是讓電腦快速查核所有的交易記錄，確認過有多少人給你錢、你又花了多少，加加減減之後，就知道你現在還有多少。
如此一來，你想要宣稱自己的存款不是1000，而是1001，那銀行就要知道「多的那1塊，是誰給你的？ 沒有記錄啊……」 電腦查到的、所有的交易記錄後合計，你就是剩1000。
.
又，也許你想說：「假如我是駭客，我就去改掉我的交易記錄，在我拿到老爸給的零用錢時，多拿到1塊」； 不要忘了，電腦會同時去查和你交易的人、確認他是不是有給你。
那你可能會想「既然我是駭客，就連我連我爸那邊的交易記錄一起改就好啦」，嗯…… 很聰明； 但比特幣所使用的「區塊鏈」技術比你更聰明；它事實上不是像上面講的那樣，把交易記在單一的檔案裡 (本子上)。
想像一下，如果規定你爸給你零用錢的時候，他必須在FB上說「我給我兒子1000塊零用錢」，看到這則訊息的人，電腦裡都會留下記錄； 然後你花錢買早餐時，老闆也必須大喊「火腿蛋土司，小明給我30塊！」所有聽到的人也都留下記錄……
.
諸如此類的，只要拿錢作交易，就要在網路上對所有人宣佈；而且大家也不是聽聽就算了，所有人的電腦都會幫忙記下他們聽到的訊息
— 事後，銀行就會去查他們的記錄，來確認當時你爸究竟給你多少。
那麼，當你想要竄改、讓自己多1塊錢時，你要怎麼改？ 駭進所有人的電腦嗎？
所謂「分散式網絡」，就是指你的存款不是記在一本簿子上、或一筆電腦檔案裡，而是網絡中每一個會記載事件的「節點 (伺服器)」都會可能會記下你的交易記錄； 因此而擁有「去中心化」的優點，就是你無法找到單一的簿子去竄改。
.
.
2) 區塊鏈 — 雜湊函數
上面提到的每一筆交易事件，被記錄下來後就稱為一個「區塊」；節點記住的交易記錄，就是這些交易一個接著一個串起來的，所以被稱為「區塊鏈」。
那我如果直接發送「不存在的交易」呢？
也就是偽造一段「我爸給我2000塊零用錢」的事件、也把它在FB上講出來、讓大家記住呢？
當節點「聽到」你發送的這則交易訊息後，他會向你爸的「電子錢包」要求確認，也就是所謂的「數位簽章」； 如果你打算直接竄改「已經通過認證」的交易，那就要挑戰區塊練的技術核心，一個名叫「雜湊函數」的數學式。
「雜湊函數」是一種「把原始文件經過函數轉換成亂碼」的方法，「所有人都知道它是怎麼算的」，但它的轉換，在缺少密碼時不是一對一的。
舉例來說 102÷31 = 3餘9， 319÷31 = 10也餘9 ， 當你攔截到、知道我的資料在轉換後是變成「9」時，
你明明知道我是「除以31，取餘數」； 但你沒有我手上的密碼「3」你怎麼知道我是102，還是40，還是319，還是908呢？
— 你如果有我的密碼「3」，那一下子就可以算出來。
當然，雜湊函數比這個複雜許多，以至於「換成亂碼之後，缺少密碼 (私鑰) 的話，沒有人能直接轉回去 」；以目前的電腦科技來說，暴力破解 (快速地一直猜)也需要幾百年；這就確保了資料的安全性。
**延伸一個問題： 當你拿到一個加密檔案時，「正確密碼是什麼」這個檔案本身不是應該要記住嗎？ 要不然我輸入後，他怎麼知道我輸的對不對？
那既然如此，我能不能從未解密的檔案本身，那些亂碼裡，找到線索、發現 密碼被它記在何處呢？
嘿嘿，這個問題當然已經被解決了，如果想知道「公鑰加密」、RSA加密 的計算技巧，可以去找「密碼學」、「資訊安全」的相關教科書、網路文章來看，在這裡就先不介紹啦。
.
.
3) 那挖礦又是什麼？
上面提到，你的錢無法竄改，但每一塊錢總有一開始吧，現實中，台灣的每一塊錢都是「台灣銀行發行」的； 之所以要「印鈔」，主要並不是政府想要「平白無故變出好多錢來花」。
錢被視為是「交易籌碼」、「流通的貨幣」，如果錢太少，那大家要買東西卻沒有錢可以用來交易，就會乾脆「把商品價格都調低一點」。
例如，因為「錢太少，(紙鈔印太少)」，本來國中學費5000、便當一個50塊的，後來都改成「學費500、便當5塊就好」； 那學費還是相當於買100個便當，交易的雙方其實都沒有吃虧，但就是「錢變貴」或者說便當「變得不值錢」了。
這樣一來，會造成民眾「拿到錢的，不想花了，因為錢還會再變更貴； 50塊本來只能買一個便當、後來可以買十個、未來可以買更多便當」 — 這就叫作「通貨緊縮」。
比特幣 (到現在才正式提到它) 是一種利用上述「區塊鏈」技術流通的貨幣；因為它沒有央行，如果比特幣的需求變大、或它真的因為技術問題而變少，那就會出現通貨緊縮。
.
「錢太少」不一定是因為「錢變少了」，也有可能是因為「加入 用錢來交易」的商品、服務變多了，所以對於交易籌碼的需求增加了。
或是有人拿了錢卻不花、或是有人遺失了電子錢包密碼 — 那不好意思，這些錢就再也拿不回來了，因為沒有人知道它們的資料是記在網路上何處。
總而言之，比特幣會「越來越不夠用」；所以比特幣的設計者，提供了一個「大家來挖礦」的遊戲機制，可以緩慢地生產出新的比特幣，以免它「不夠用」。
上面提到，雜湊函數可以難到「現在的科技很難破解它」，但其實它的難度可以調整 (類似把密碼縮短，會比較好猜中這樣)。比特幣官方會定時釋出一道道「難度適中的雜湊函數問題」，請所有的電腦一起來破解它；
解開來的話，系統就會同意給你 25元 (比特幣) — 你可以發佈在網路上，讓節點知道、記住這件事。。
(現實中，「大家來解 雜湊函數」 的機制，早在比特幣誕生之前就有，並不是專門為了「解決比特幣通縮」而設計的，但…它有這樣的功能沒錯啦。)
.
但要單靠一台電腦去破解這種問題，仍然是很難的，所以網路上所有的電腦會合作、互相通知
「我現在，正在一個一個猜10000~19999」、「那我負責猜20000~29999這一段」
像這樣不斷聯繫、共同破解，你猜的這一段都沒中，就再去找還沒被人猜到的一段來猜。 誰運氣好，剛好猜中答案，他就得到 25塊錢； 然後大家再接著去猜別題的答案。
透過調整題目的難度，比特幣控制住「大約 每10分鐘 會被解開一題」；也就是世界上每十分鐘會多 25塊比特幣。
因為它就像一群礦工進入礦山，大家都不知道金礦在那裡，於是各自挑一個方向開始往前挖(一直猜答案)，看誰會先挖到金礦就恭喜他這樣，所以被稱作「挖礦」。
所以簡單來說，所謂的「挖礦」就是用電腦去參與破解比特幣官方的謎題，以獲取比特幣。
.
.
4) 為什麼網遊社群，會突然流行「挖礦賺錢」呢？
上面提到，單靠你的電腦，要破解題目太慢，所以要和網路上其他人一起分工；但如果你的電腦性能好一點、運算效能是別人的N倍，
或是你買N台電腦一起跑，它們就可以同時分到N個「破解區段」的工作來做、而「剛好分到中獎的那的那段」的機會也就會提高N倍。
那還等什麼？ 升級電腦配備啊…… 呵呵，傻傻的，買電腦不用錢嗎？ 讓電腦一直維持高效運算，也要花電費啊。
其實嘛，就是因為愛玩電腦遊戲的人，會去砸錢買高等配備；他們往往不喜歡家人批評這是浪費錢、只是為了玩，所以一但聽到「幫電腦升級，可以靠挖礦賺錢」的時候，當然就會很有興趣。 所以這半年來，陸續有玩家分享他的挖礦心得，和他新架設的「挖礦機」 。
呃…站在一個求知者的角度來說，我要小抱怨一下，這些分享大多都集中在「買什麼機台，花多少、挖多快、賺多少」上面； 對於比特幣的機制、區塊鏈的技術、雜湊函數的原理大多都沒有提及
— 他們可以在網路上下載到用來破解比特幣謎題的軟體，包括與其他網路上的電腦合作的軟體，所以不需要本身去學習密碼學。
.
還要提醒一點，因為這幾年挖礦的人越來越多了，上面提到，比特幣官方限制，全世界每分鐘釋出的就只有25元 — 當挖礦的人越多、大家的電腦越好，比特幣官方出的題目就會越難。
其實現在已經有不少礦工開始表示，計算自己投入在挖礦花的設備經費和電費後，感覺並不算划算。 尤其是電費很高 — 如果要加速挖礦，那就不能買一般的電腦，而是架設專用的伺服器、準系統；那可能還要為它的散熱一直開著冷氣吹…… 就更耗電 (還要接高速網路)。
而且啊，這樣的準系統，它就是特別為了挖礦設計的，「你沒辦法拿來玩遊戲哦……」；如果你要組一台可以用來玩、用來上網的電腦，只是在你不用它的時候，讓它參與比特幣挖礦，那你一定挖得比別人慢啦。
不過，如果有學生堅持「我沒有要玩遊戲啊，就是要買一台挖礦機」那它值不值得父母投資呢？
嗯，目前還沒辦法斷言比特幣挖礦究竟划不划算；主要是受到比特幣「幣值」波動的影響； 上面講到，猜中謎底的人得到的是25元的「比特幣」，究竟這25元，能換成多少美金 (台幣)，其實是不一定的。
像上面說的，如果挖礦的人越多、電腦運算能力越好，題目就會越難，買設備挖礦也就會變得越不划算； 但上面也說了，如果未來使用比特幣能買的東西變多了、大家對比特幣這個「交易籌碼」的需求變高了，那它兌換美元的匯率也許就會上升 (當然反之，也可能會跌)。
所以，到底要不要投資、去體驗一下挖礦潮，比如說「既然是熱衷的事，就去投入一下」之類的，這個就由大家自己去決定啦~~
.
.
底下附上幾個，介紹比特幣、區塊鏈的網站。
其實區塊鏈還有很多特色、優點，和「雜湊函數」、「字節長度/功用」、「避免重複交易」有關；
例如，當小明爸給小明1000塊，把它跟別人講，我聽到了這件事；半小時後，我又聽到別人跟我說「小明爸給小明1000」，我要怎麼知道小明爸是不是給了第二次？ — 這就是所謂的「重複交易」。
「避免重複交易」所使用的技術，我沒辦法用日常舉例去說明，想知道的話，可以看看底下的連結，如果看一個還不太懂，可以再看看第二個篇文章有沒有不同的說法。
.
ps. 跟據網友的補充說明，比特幣設計「挖礦」機制不單是為了「不斷產出新幣」，更是為了發行新幣的權力不要集中在單一個人、機構身上；
透過挖礦的機制，每一個礦工都有資格、有可能發出新的、合格的比特幣，然後也沒有任何人、組織可以無故幫自己多發新幣 (導至幣值因政策下跌)。
因此，比特幣雖然有其設計者，但它的運作實際上就是靠伺服器裡已被定下的規則、無主觀意識地在運行著；並沒有一個「操控、管理、發行」比特幣的官方組織 — 所以我在文章裡以「比特幣官方」稱呼它的運行機制，其實是有暇玼的。
.
揭秘比特幣和區塊鏈：挖礦的本質是什麼？ — 壹 讀 https://read01.com/N857Dn.html
理解區塊鏈，不能不知道密碼學 https://www.hbrtaiwan.com/article_content_AR0007296.html
道高一尺 魔高一丈：比特幣是怎麼回事？ — 科學月科 http://scimonth.blogspot.tw/2014/01/blog-post_803.html
比特幣 — 維基 https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%AF%94%E7%89%B9%E5%B8%81 (頁眉圖片原檔來自維基，經修改)
雜湊函數 Hash Function <哈希函數> — 維基 https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%95%A3%E5%88%97%E5%87%BD%E6%95%B8
RSA 加密 — 維基 https://zh.wikipedia.org/wiki/RSA%E5%8A%A0%E5%AF%86%E6%BC%94%E7%AE%97%E6%B3%95
用實例給新手講解RSA加密算法
https://kknews.cc/zh-tw/news/88nx8l.html
喜欢我的文章吗？
别忘了给点支持与赞赏，让我知道创作的路上有你陪伴。
发布评论…