區塊鏈

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區塊鏈（Blockchain）是一種分散式帳本技術（Distributed Ledger Technology, DLT），用於安全、透明地記錄交易或數據。

可以把區塊鏈想成一本「全世界都有副本的公開帳本」，每次有交易發生，大家都會同步記上一筆，沒人能私自改數據，除非你能同時改掉所有人的副本。

核心特點

  • 去中心化：不像傳統資料庫由單一機構控制，區塊鏈數據分佈在全球多個節點（電腦）上，所有節點共同維護，無需中央機構。
  • 區塊結構：數據以「區塊」形式儲存，每個區塊包含交易記錄、時間戳和前一區塊的加密雜湊（Hash），形成一個按時間順序的鏈條。
  • 不可篡改：透過密碼學和鏈式結構，數據一旦上鏈，幾乎無法被修改，除非控制網絡中多數節點，確保高安全性。
  • 透明性：在公開區塊鏈（如比特幣）中，所有交易記錄對參與者可見，增強信任。
  • 共識機制：節點透過算法（如工作量證明 PoW、權益證明 PoS）達成數據一致性，確保帳本可靠。

應用場景

  • 加密貨幣：如比特幣、以太坊，區塊鏈是其底層技術，用於記錄交易。
  • 智能合約：自動執行合約條款的程式碼，應用於金融、供應鏈等。
  • 其他領域：供應鏈管理、醫療記錄、投票系統、版權保護等。

Block

根據鏈上的位置、用途或特性，常見的區塊類型如下：

  • 創世區塊（Genesis Block）
  • 普通區塊（Regular Block）
  • 孤兒區塊（Orphan Block）

Genesis Block

創世區塊，又稱為區塊 0（Block 0），是「區塊鏈中的第一個區塊」，它是整條區塊鏈的起點與根基。特點如下

  1. 沒有前一個區塊的 Hash
    • 一般區塊都會記錄前一個區塊的 Hash 值來形成鏈結，但創世區塊是第一個，前面沒有區塊，因此其「前區塊 Hash」通常是預設值（比特幣為 64 個 0）。
  2. 由創建區塊鏈的開發者手動生成
    • 這與其他區塊是透過共識機制「挖出來」不同，創世區塊的數據內容與發放的初始資產分配（如初始幣量）是寫死的。
  3. 可能帶有特殊的意義或隱藏訊息
    包含初始參數、分配規則或特殊數據（如比特幣的創世區塊包含一句話：「The Times 03/Jan/2009 Chancellor on brink of second bailout for banks」）。

Regular Block

  • 定義：區塊鏈中最常見的區塊，包含交易數據並按時間順序連接到前一區塊。
  • 特點：
    • 從區塊高度 1 開始，隨著交易的打包不斷新增，這些區塊依序相連構成「主鏈（Main Chain）」。。
    • 包含交易列表、時間戳、前一區塊的雜湊、當前區塊的雜湊和共識相關數據（如Nonce、難度目標）。
    • 通過共識機制（如PoW、PoS）由節點驗證並添加到鏈上。
  • 內容：
    • 區塊頭：包含元數據，如前一區塊雜湊、時間戳、Merkle根（用於高效驗證交易）、Nonce等。
    • 區塊體：包含實際的交易數據。
  • 例子：比特幣或以太坊中的大多數區塊，記錄用戶間的轉帳或智能合約執行。
  • 作用：記錄交易，確保數據的連續性和不可篡改性。

Orphan Block

  • 又稱為「遺棄區塊」、「孤塊」。
  • 當兩個礦工幾乎同時挖出了一個區塊，最終區塊鏈只會選擇最長鏈的一方，其餘的會被捨棄，成為孤兒區塊。
  • 雖然這些區塊是有效的，但不會被區塊鏈主鏈承認。

Chain

區塊鏈根據訪問權限和參與者的範圍，鏈可分為三種類型

  • 公有鏈（Public Blockchain）
  • 聯盟鏈（Consortium Blockchain）
  • 私有鏈（Private Blockchain）

Public Blockchain

  • 定義：完全開放的區塊鏈，任何人都可以自由參與，無需許可即可加入網絡，讀取數據、發送交易或參與共識（如挖礦）。
  • 特點：
    • 去中心化程度最高：無單一控制方，所有節點平等參與。
    • 透明性：所有交易記錄公開可查，任何人都可驗證。
    • 安全性：依賴大量節點參與（如工作量證明 PoW 或權益證明 PoS），篡改難度極高。
    • 參與者：不限，全球任何擁有設備和網絡的人都可加入。
  • 例子：比特幣（Bitcoin）、以太坊（Ethereum）。
  • 應用場景：加密貨幣、去中心化金融（DeFi）、NFT（非同質化代幣）。
  • 優點：
    • 高度透明和去信任化。
    • 網絡穩健，抗審查能力強。
  • 缺點：
    • 交易速度較慢（如比特幣每秒約7筆）。
    • 能耗高（如PoW機制）。
    • 隱私性較低，數據完全公開。

Consortium Blockchain

  • 定義：由多個組織或機構共同管理和運營的區塊鏈，參與者需獲得許可，僅限特定節點參與共識和數據訪問。
  • 特點：
    • 部分去中心化：由聯盟中的預選節點控制，權限分配由成員協商。
    • 有限透明：數據訪問和寫入權限受限，僅對聯盟成員開放。
    • 高效性：交易速度快，能耗低，適合企業應用。
    • 參與者：特定組織或企業，如銀行、供應鏈公司等。
  • 例子：Hyperledger Fabric、R3 Corda。
  • 應用場景：供應鏈金融、跨機構結算、醫療數據共享。
  • 優點：
    • 交易處理速度快，成本低。
    • 隱私性較高，可控制數據訪問權限。
    • 靈活性高，可根據需求定制。
  • 缺點：
    • 去中心化程度低，依賴聯盟信任。
    • 抗審查能力較弱，可能受聯盟控制。

Private Blockchain

  • 定義：由單一組織或企業完全控制的區塊鏈，只有內部授權節點可以參與，數據訪問和共識由該組織決定。
  • 特點：
    • 中心化程度高：由單一實體管理，類似傳統資料庫但具備區塊鏈的加密特性。
    • 高效且私密：交易速度快，數據僅對內部開放。
    • 權限控制：只有授權用戶或節點可訪問或修改數據。
    • 參與者：單一組織內部員工或指定合作方。
  • 例子：企業內部使用的區塊鏈系統，如某些銀行的內部結算系統。
  • 應用場景：企業內部審計、數據管理、內部供應鏈追蹤。
  • 優點：
    • 高效，交易確認快。
    • 高隱私性，數據不對外公開。
    • 易於管理和升級。
  • 缺點：
    • 去中心化程度最低，依賴單一組織。
    • 缺乏公開透明性，信任依賴組織本身。
    • 抗篡改能力較弱，易受內部操控。

各鏈比較

特性公有鏈聯盟鏈私有鏈
去中心化程度高中低
參與者任何人聯盟成員單一組織內部
透明性完全公開有限公開完全私有
交易速度較慢較快很快
能耗高（如PoW）低低
應用場景加密貨幣、DeFi企業合作、供應鏈金融內部數據管理、審計