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Honey's Data Dinner #12
區塊鏈的過往今來(上) – 比特幣之區塊鏈運作
Beehive Data Group

Outline
1. 黄金与比特币
2. 比特币运作原理
3. 区块链兴起
4. 比特币区块链内容

對黃金的需求
為何古時候的人選黃金作為交易工具的媒介之一？
1. 金屬在元素表有49種
2. 其中較好萃取的有8種
3. 8種中2種數量尚可接受
4. 而銀會硫化，所以選黃金

比特幣 VS 黃金
結論：與黃金有相似性，可將比特幣視為一種數位黃金
黃金比特幣
來源天然礦物演算法
最早使用於西元前600年西元2009年
用途投資、避險、外匯存底、首飾、工業投資、避險、轉帳匯款、支付
流動性全球通用全球通用
可塑性可透過熔解再切割可透過數位技術再切割
耐久性礦物可永久保存數位資料可永久保存
稀有性全球限量22萬3千噸限量2千1百萬個
運輸性不方便攜帶儲存數位化方便攜帶儲存，可即使傳輸
內在價值光澤、美感、易分辨因其運輸性

比特币运作原理
使用機制說明
PKI (公開金鑰基礎建設) 以公開金鑰加密之數位簽章技術進行身份驗證
Hash Function(雜湊函數) 將區塊鏈資料縮小化以提供交易資料驗證
Timestamp Server(時間戳記伺服器) 每一區塊的雜湊值都要包含前一區塊的雜湊值，作為舊交易再驗證
Proof-of-Work (工作量證明) 利用採Hash Cash技術之POW達成共識?去中心化
P2P(Peer to Peer對等網路) 1. 開放、對等、直接參與 ?去中心化
2. 節點為用戶或礦工

非對稱加密
? 公鑰加密，私鑰解密?加密
? 私鑰加密，公鑰解密?數位簽章

比特币之交易验证机制(笔碍滨)

加密與雜湊
? 加密是將檔案轉換成具有不同長度、可逆的(雙向)的加密檔案
可用來保護檔案
? 雜湊是將檔案轉換成具有相同長度、不可逆的(單向)的訊息摘要
可用來縮小資料以進行驗證比對

比特幣之時間戳記伺服器(Timestamp Server)

比特幣之共識機制(Proof-of-Work ; POW)
導入Hash Cash雜湊現金系統概念
1. 成本函數(Cost-Functions)
2. 必需耗費CPU時間計算
3. 然而計算結果很容易驗證
4. 例如因數分解隨機參數65536，為16個2相乘
5. 算出者得到獎勵

比特幣之共識機制(Proof-of-Work ; POW)
挖礦(Mining)
1. 成本函數採可調整難度的SHA雜湊
2. 隨機參數稱為Nonce
3. 解出SHA之礦工
(1) 獎勵交易可包進新區塊
(2) 新區塊可放至自身的區塊鏈
(3) 廣播新區塊
(4) 各節點收到新區塊，驗證必通過
4. 已至區塊鏈之區塊資料不可異動

笔2笔之叠颈迟罢辞谤谤别苍迟

笔2笔之叠颈迟罢辞谤谤别苍迟
是P2P網路中檔案分享(同步)的網路程式
分享者會製作並提供一個種子，內容含分享檔之相關資訊
1. Tracker資訊
2. 塊索引資訊
3. 塊Hash值
其中已經完成的下載塊，計算出其Hash值與種子作比對

比特幣之數據同步機制(P2P)
交易資料廣播
1. 用戶廣播給礦工
2. 礦工蒐集10分鐘各筆交易
3. 礦工逐筆進行數位簽章之身份驗證
4. 礦工逐筆比對每筆交易雜湊值，確認無交易遭竄改
5. 礦工經由Hash Cash機制將交易包成一個區塊
6. 競爭成功的礦工可將區塊接到區塊鏈

比特幣之數據同步機制(P2P)
區塊廣播
1. 礦工廣播給各節點
2. 各節點經由Hash Cash機制驗證區塊
3. 各節點將區塊接到區塊鏈
4. 10分鐘間隔交易記帳完成

区块链兴起
程式運作架構改為P2P網路加共識機制
? 從中心化信任變為去中心化信任
? 所有節點皆有相同資料(區塊鏈)
? 舊區塊資料不可異動
? 透過PKI與Hash Function完成各項驗證與交易再驗證
? 透過POW等共識機制解決拜占庭將軍問題
? 適用有關所有權移轉之任何交易，也就是合約

区块链兴起
應用
? 身份識別
將身份註冊當作是一種區塊鏈交易
? DNS名稱解析
將網域名稱申請當作是一種區塊鏈交易
? Online Game
將虛寶買賣當作是一種區塊鏈交易
? 金融商品
將各式金融商品交易當作是一種區塊鏈交易

区块链兴起
優點
? 比傳統架構更難以被攻擊
需掌握51%節點以進行成功的區塊鏈分叉
? 成本低
由礦工節點負責程式執行與資料驗證(分散式運算)
? 效率高
本身機制即可成功防偽，不需層層集中控管

Q & A
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