区块链

别误会了,区块链不等于比特币!解说什么是竞争式区块链、分配式区块链

字号+ 作者:JRChian 来源:techbang 2017-12-11 09:32

比特币最近又涨到了新高,你也可以听到各种虚拟货币打算ICO。也因为比特币的关系,“区块链”这个名词常常伴随着比特币一起出现,区块链似乎和比特币画上了等号


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比特币最近又涨到了新高,你也可以听到各种虚拟货币打算ICO。也因为比特币的关系,“区块链”这个名词常常伴随着比特币一起出现,区块链似乎和比特币画上了等号。但是区块链是一种分布式的储存技术,比特币是在区块链的技术,再加上了区块链的通讯协议和加密技术,才成为现在炙手可热的虚拟货币。

 
话说重头区块链
 
什么是区块链?简单的说区块链是一种分布式的数据库系统,它是为了要解决目前这种中央式储存带来的问题。虽然听起来区块链是很新的东西,但事实上,区块链的技术早在2001年,麻省理工学院的论文就已经发表出来了。
 
我们现在大部分的数据储存和交换,都是由中央式服务器来负责,各种设备连到这台服务器存取、交换数据。这样的运作方式在设备少、数据量小的情况下也许问题不大。但是在物联网时代,各种设备都可以上网传输资料时,显然使用这种“中央服务器”的数据传输和管理方式,会有很多的问题。
 
例如大家在谈论的智慧城市,也许透过路灯上的传感器来监控温度、湿度甚至是空气质量…的数据。那么,整个城市成千上万的路灯,如果每10秒就会传送一次数据,那么数量庞大又密集的这些数据,要如何处理和处存呢?只要想想看每次有热门的商品和票券要开卖时,电商的购物平台承受不住瞬间涌入的流量,当场崩溃一样。因此,未来万物皆相连的时代,如果还是这种中央化的服务器,一定不可能应付未来这种巨量的信息传输。
 
而MIT早就预料到未来将会出现这样的问题,因此早在2001年就发表了区块链的技术。区块链基本上就是一种分布式数据库的技术。把原本储存在单一服务器中的数据,透过区块链的技术,分散在世界各地的储存空间里。哪一台机器有多余的空间可以存放数据,这时数据就会被丢到那一台设备去储存,而不必全部挤在同一台服务器前等待回应。
 
早期微软的网络芳邻就是使用MIT的算法,网络芳邻可以允许把文件夹开给100个人,这100个人都可以对这个文件夹的档案做读写,所以使用区块链去做纪录,最后再把这个区块合并在一起,这和现在的区块链的结构是一模一样的。
 
比特币
 
而2008年出现的比特币,则是区块链的其中一种应用。
 
其实比特币,并不单单只是加密算法而已,它一共包括了三样东西:一是区块链的底层技术、二是区块链的通讯协议、三是加密技术。把这三样东西加起来,才是比特币的应用。
 
关于比特币的新闻我们都看了很多,即然要成为交易的“货币”,比特币首先要解决的就是“可信任”的这个问题。纸钞我们可以拿去验钞机验,可以拿去银行检定真伪;但比特币只是一串的数值代码,如果被人修改了呢?如果交易双方都不认账呢?
 
于是比特币用了“挖矿”这个方式来解决交易信任的问题,那就是请网络上这些计算机来帮忙做“公证”。
 
举个例子来说,今天在办公室里有个人要把他的二手iPhone X卖给我,讲好了卖人民币100元,于是我把100元当场付给他,但对方今天手机没带来,说明天再拿来。万一明天他没拿来,然后说:“我从来没说过要卖啊!也没拿你的100元。”那怎么办?
 
为了避晚这种事情发生,所以我请30位办公室里的同事帮我做见证:“你们都有听见啰,他说那支iPhone X要用500元卖给我,而且我钱给他了。”大家都说:“对啊!对啊!我们都看到了。”万一对方不完成交易,你上法院去告他时,这30个人就是你的人证。
 
而比特币的机制也是如此,当一笔交易需求产生时,全世界网络上安装相关程序的计算机来帮我们“公证”(透过各种密码学上的复杂算法),大家都承认这笔数据是正确无误之后,这些公证后的纪录,就会被切成很多块,放入区块中,再储存起来。
 
而当下一笔交易要产生时,前一次交易的文件头等信息,又会被加入下一笔交易中,成为计算的一部份内容。也因为这样的设计,一个区块连着一个区块,成为一条长长链,而在这条链中,也纪录了从创始区块以来的所有交易纪录。因此可以查询到所有的资料。
 
如果你现在才要加入比特币的行列,光是下载相关的软件数据,就达到70、80GB左右的容量。这包含了比特币从第一笔到现在为止所有的交易纪录。
 
竞争式区块链
 

而区块的产生方式,主要有“竞争式”和“分配式”两种。比特币的区块链产生的“挖矿”,是大家最熟悉的“竞争式”产生,而且目前使用挖矿来产生区块的,也只有比特币,其他都不是。
 
以比特币来说,大概每15分钟产生一个区块,但这15分钟里如果有交易产生了,这些未经过公证的数据会被丢到“交易确认池”里先等待,因为要等公证的人进来看。等了10分钟左右,有100个人进来了,这时产生一个区块让这100个人去抢,看谁的计算机运算的最快,谁最可以拿走这个区块,并且得到交易费。而其他没抢到区块的99个人,就负责在旁边帮做公证,证明这笔交易是正确无误的。这种区块链产生的方式,叫做Proof of Word(POW:工作量证明)。
 
之后,这笔经过公证后的记录,就会被切成很多块,存在不同的位置,你必须把这些切成很多份的数据组合起来,才是一份完整的数据(当然这些数据会有相对应的备份机制,确保某些计算机损坏时,这些资料仍然可以被正确的还原)。
 
之后,当第二个区块链产生时,就会加入前一个区块交易讯息的hash值,使得每一个区块都会和前一个连接在一起,形成一条长链。如果你不知道前一个区块的相关数据,就没办法生成之后的区块,因此每个区块会按照时间顺序接连的串在一起。也因为这种「区块」加「链」的结构,让这个数据库从创始区块开始之后,所有变动历史数据都被完整的保留了下来。
 
而这样的设计也形成一种几乎无法篡改、也没法伪造的数据库。以目前区块链大约每15分钟产生一个区块的时间点来说,黑客必须要在15分钟之内,骇掉世界上参与这次公证的超过50%的计算机才有可能修改这个数据库,这几乎是没有办法办到的事情。
 
但这种竞争式的区块产生方式,一来交易很不实时,必须要等10~15分钟正式的结果才会被确认;二来竞争式的区块方式,考验着大家的计算机运算能力,愈新的计算机,运算能力愈强,为了让大家有公平竞争的机会,于是竞争式的区块产生方式有一个专有名词叫“Difficulty”,在设计这种区块链系统时,必须像打电动一样加入“困难度”不同的设计,来让运算能力不尽相同的计算机在挖矿时,有个较公平的机制。
 
简单说,你能得到多少的货币,取决于你对于这次交易的贡献,你的计算机计算能力愈强,你就能拿到愈多的货币分配。所以才会有许多专门的「挖矿机」出现。如果你的计算机不够强,基本上挖不到什么矿。

 
分配式区块链
 
但目前竞争式的区块链最大的问题主要是,1、只有运算能力够强的计算机可以抢到区块,2、耗费了大量的能源在计算这些数据,3、共识机制的时间太长。
 
不同于竞争式的挖矿,另一种区块链产生的方式是用“分配”的。今天进来一个人,我就分配一个区块(或是两个区块)给他,而不需要像POW一样大家抢,这种方式叫做Proof of stake(POS:权益证明)。POS是根据你持有的货币数量和时间来进行分配,像是发股息一样,因为你持有愈久愈多,愈容易分配到货币,而和计算机性能没有关系。
 
POS虽然改善了POW的许多缺失,但相对于发展较为成熟的POW来说,发展不到两年的POS还在不断的演化当中。甚至也有混合式的机制产生,把POW和POS结合起来的方式。
 
智能合约
 
区块链里还有一个很重要的技术叫智能合约(Smart Contrct)。看到合约这两个字,有些人也许会误会智能合约好像和法务有关之类的。但其实智能合约更像是通讯协议的概念,是可以自己定义的。例如你去快餐店买儿童餐会送玩具,这是一开始就约定好的交易条件,所以当“我买了儿童餐”后,你就要要“给我玩具”。
 
因此智能合约的内容,是各企业可以在创造自己的区块链时,根据自己的行业和情境去设计和定义,当满足某些条件时,就自动执行某些程序或完成某些交易,并用区块链加以公证和储存。

 
什么是ICO?
 
ICO是“Initial Coin Offering”的缩写,指的是“首次代币发行”,想要理解ICO,大家可以拿熟悉的IPO来对比。IPO是“首次公开募股”,是公司第一次把股份卖给一般的大众。IPO交易的东西是股票,而ICO交易的东西则是“虚拟代币”,自己做代币,然后放到网络上去卖。这是一种集资的方式,例如我开公司,想募资1000万,于是我做了1000万个代币放到网络上去卖,一个卖1元。这基本上就是ICO。
 
正因为ICO是集资的一种方式,但过去ICO有太多的诈骗,因此在许多国家ICO都是不合法的只有少数国家把ICO列入管理,可以合法募资。今年7月,美国证券交易委员会把ICO Token列入管理,这意味着在美国的ICO募资是由政府监督管理的,想要在美国ICO,他需要提交的数据各审核的门坎等同于等同IPO,需要有会计师的背书,也要有大型投资机构的介入,这对于投资人来说会比较有保障。
 
至于合法ICO的代币能不能买呢?那就和上市的股票能不能买的意思是一样的,投资者仍然要看这家公司的营运状况以及各种条件来判断这是不是一间值得投资的公司。
 
实时交易?
 
但刚才说了。利用挖矿产生共识的方法,目前有时间上的延迟。对于交易来说,至少需要等待10分钟以上的才能完成。因此目前新的区块链都在解决“如何达到近乎实时”的交易的能力。因为在未来的许多交易环境中,可能无法容忍这种10分钟、15分钟的延迟,就算不能真的做到实时,但如果能把这时间缩短至十分之一秒或是千分之一秒就可以完成,那么就能有更大的应用空间。
 
Jollen说:“新的区块链都在解决,『如何达到近乎实时』的交易能力。”
 
区块链 3.0
 
区块链1.0通常指的就是像比特币这样的加密货币,区块链2.0则是各种金融科技(FinTech)的应用。而到了区块链3.0,其实就是订制化自己的P2P区块链数据化结构,订制自己的区块产生方式,订制自己交易信息的内容,以及去打造自己的区块链。
 
像是如果要把区块链应用在IOT物联网,就必须要打造全新的区块链系统,这种全新打造的区块链系统,有个名字,分布式账册(Distributed ledger),而能不能打造自己的区块链系统,是未来能不能迎接区块链3.0的重要指标。
 
那么分布式账册和区块链的关系是什么呢?分布式账册就像一个平台,让大家可以上去写APP。就像现在各种应用程序商店一样,不同的功能,不同的行业,不同的使用情境,所以每支APP的功能和设计都不尽相同,而这也是未来区块链的情况,现在的应用程序商店里有多少APP,未来就会有多少区块链的应用。
 
Jollen甚至示范了用GoPro当作直播的区块链平台。GoPro是体积相当小的运动摄影机,Jollen把它Hack掉来当作直播工具当然是一种技术展示,但是当使用区块链的技术来架构一个直播平台时,意味着使用者未来可以不需要透过服务商的服务器,就可以达到直播的目的。他举例:“如果我们用区块链做视讯直播,那么后就不用透过直播平台。直播客自己可以定价,观众付费后,直播客把私有区块链给你,这会大幅度改变现有的各种机制。”
 
这个小小的示范就可以给大家带来很多想象和应用的空间;如果区块链可以应用在直播平台上,那么自然在其他的领域都有各种的可能性。






 

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