比特币 Bitcoin 与区块链技术

比特币可以说是大家耳熟能详的虚拟货币之一，其中背後所运用的技术核心为区块链，甚至有比特币造就了区块链一说。

不过也有人对此提出不同看法，认为区块链是从拜占庭将军问题衍伸而成的一个系统机制。

不论怎麽看，比特币与区块链技术，可说有着密不可分关系。

比特币创始人至今仍是一个谜，只知道它是一个名为中本聪的不具名作者，在 2008 年所创造了比特币这项专案，直到 2009 年时，才开始发布使用，而比特币运作原理，与拜占庭将军问题，还有区块链可说不知鸡生蛋，还是蛋生鸡。

比特币与拜占庭将军问题

要深入了解比特币前，势必要先理解一下什麽是拜占庭将军问题，会比较容易理解为什麽比特币这套系统，要进行这样子设计。

拜占庭将军问题是指，拜占庭将军率军出征，在包围城镇状态下，部队都四散各地，为了能够达到统一指令效果，因此使用投票方式来进行协议，票多者作为後续行动方针。

在传递这些投票讯息，多半由信使担任，但只要信使有叛徒，或将军本身是叛徒，那麽将可分裂大家行动结果，如假设各两个部队，分别要进攻与撤退，最後关键一票，势必左右全军动向，如果中间出现叛徒，便会发生告诉要进攻的两个部队要继续进攻，因为有三票是进攻，而对於撤退部队也如法炮制，这样便能让行动结果出现分歧，造成整个大部队四分五裂，达到破坏效果。

同理在一个分散式电脑系统，也有可能出现像拜占庭将军问题这样的情况，藉由故意传递错误讯息，造成系统瘫痪，或间接控制系统趋向某种结果，而比特币本身也是使用分散式系统，倘若出现这样的情况可在预料之内，毕竟只要有心人士恶意窜改了某些纪录，势必对整个系统造成不利影响。

比特币为了解决拜占庭将军问题，采用了工作量证明(Proof-of-Work)来解决，如此一来就能避免有心人士破坏，造成比特币区块链中的纪录遭到篡改，下面将介绍区块链运作原理，而区块链也可说为比特币运作核心。

区块链与比特币关系

区块链主要运作原理，核心技术是使用了分散式帐本技术(Distributed Ledger Technology)来达成。

什麽是分散式帐本技术呢？

可以想像成一家银行将所有完整的交易纪录帐本，分散出去给各个存户保管，假设有十万存户，这些存户每个人手上，所拥有帐本中纪录是一样的，大家彼此都可以透过帐本进行对帐，如果万一银行这本主要帐本不幸遭窜改，大家便可用手中的副本帐本来对帐，看一笔记录有问题。

区块链去中心化机制

可以发现区块链的分散式帐本技术，可以达到去中心化作用，而去中心化概念，可以想成我们原本都需要仰赖向银行这样的脚色，银行蒐集了客户所有交易纪录集於一身，而我们都只知道自己与自身相关交易对象纪录，倘若纪录没有及时到银行补摺，这中间若发生一些争议事件，如资料遭窜改、盗领，若中心端不认帐，可能会求助无门、死无对证。

因为有心人士只要将银行这个中心化脚色的防线攻破，便可为所欲为，尽管现在各种防御机制、资料备份...等相关措施都十分齐全，但倘若发生万一，纪录的资料要恢复原貌，便会花去不少时间，且追溯金流走向较为耗时。

而采用了去中心化机制的区块链，万一发生任何窜改事件，因为去中心化关系，尚有其它副本可供对照与追溯，如果要不被发现纪录遭到窜改，就得一次攻破这些副本，否则很快就会被察觉，这也就是区块链中，所谓具备了不可窜改之特性。

比特币透过区块链去中心化机制，在每个使用者交易纪录，遍布整个比特币网络情况下，想要透过修改交易纪录方式盗取比特币，可说相对不易。

区块链运作机制

区块链技术与比特币运作机制，可说息息相关，毕竟比特币技术核心就是区块链技术，而区块链技术的运作机制可分成三个部分，分别为区块、节点还有矿工，我们常说比特币挖矿，就是因为大家抢着担任了矿工这个脚色来牟利。

区块 (Blocks)

区块链之所以会这样称呼，就是因为它由区块所串接而成，而区块的内容物，包含了资料(Data)、随机数(Nonce)还有杂凑值(Hash)，可想成当交易记录资料，在要保存至区块时，为了安全，会把资料上锁，而随机数与杂凑值，便分别扮演了钥匙与锁的脚色。

而想要解开这道锁，便需要寻找出正确随机数这把钥匙，才能查看区块中的资料，而锁的产生，则是根据当下区块资料，与前一个杂凑值这道锁，两者共同运算出来，倘若资料遭到窜改，势必也影响到後续杂凑值结果，杂凑值这道锁一改变，其原本的随机数这把钥匙，也就无法使用了，因此形成了连锁状态，触一发动全身。

节点 (Nodes)

而节点则通常作为一个区块链存放地点，日常生活中，电脑通常被用於当成节点的主要装置，当然只要能够连上网路，且拥有足够储存空间，基本上就能作为一个节点运作，节点主要用於接收整个区块链上的相关异动资讯，且副本越多，想要窜改整个区块链中交易资料也相对不易。

区块链节点又有许多种类，每一个种类也都分别扮演不同脚色，这边介绍常见两个节点类型，主要常见节点类型分为完整节点(Full Nodes)与轻量节点(Lightweight Nodes)，完整节点在这个区块链分散式网络中，有如服务器脚色，主要用於与其它节点维持区块链网络中彼此共识，还有验证交易，并储存整个区块链作为副本。

而轻量节点则用於日常生活交易操作，且十分仰赖完整节点提供必要资讯，通常会询问完整节点，哪一个区块是最後的区块，并通知大家要开始进行交易流程，完整节点与轻量节点，两者所需要资源，与所扮演脚色并不相同，当然还有其它脚色节点，有兴趣朋友可自行参阅。

矿工 (Miners)

矿工在区块链中，是负责开疆辟土，创造区块的脚色，它们提供自身运算能力，为了取得所谓的「区块链帐本纪录权」，与取得後所发放的奖励，无不使出浑身解数运算，最後胜出者，便能获该区块链一定数量的虚拟货币做酬劳，随着虚拟货币对上现实货币价值水涨船高，也吸引了不少人投入当矿工的行列。

比特币挖矿

其实比特币挖矿，就是矿工利用区块链特性，寻找出区块中随机数这把钥匙，不过要找到这把钥匙十分不简单，因为钥匙与锁，光排列组合就高达了四十亿以上，且解开了一题，还有後面一题，直到最後全部解完，才能取得「区块链帐本纪录权」，这样的行为，就是一种工作量证明(Proof-of-Work)机制的应用。

而比特币会针对挖矿者多寡，调节挖矿难度，避免交易产生时，却没有区块可写入交易资料的窘境，如果想要窜改像比特币这种工作量证明机制的区块链资料，必须获得整个比特币网络运算量百分之五十一，才能获得多数节点承认运算结果，这样的代价十分高昂，通常不易实现。

比特币使用工作量证明缺点

可以发现，比特币使用了区块链技术作为後盾，再搭配工作量证明机制，可说让这一套加密货币在运作上，架构相对单纯且可靠，而且人人都可以投入挖矿行列，只要投入越多运算能力，相对可以获得报酬也就相对越高。

也因为比特币的这一点，所耗用运算能力越高，背後代表着消耗电力资源也越高，有人统计过比特币网路一年耗用能源，已经高於挪威，直追纽约州的用电量，无论是在环境生态、还是电力网路，可说一场浩劫。

此外也有技术专家针对比特币挖矿，设计了专用型晶片，针对比特币挖矿演算法，可有效提高运算能力，并藉此垄断比特币网络运算量，让其原本诉求去中心化设计理念背道而驰，反而经由这样垄断，发起 51% 攻击以修改资料，此外也有人为了提高获利，开发出特制携带型比特币挖矿装置，利用窃电方式，藉此牟利。

比特币对於世界贡献

其实各界对於比特币问世，可说褒贬不一，不过就比特币对於电脑科技在推动上，可说有着显贡献，特别是背後所运用的区块链技术，让後面许多加密货币，还有其它相关运用，如雨後春笋般冒出，也更促使金融资讯技术改革路上，向前迈进了一大步，可说功不可没。