从比特币来谈区块链的原理
区块链起源于比特币,因此要了解区块链,必须先了解比特币。那么到底什么是比特币?比特币与区块链之间又有什么关系呢?
比特币的起源
区块链起源于比特币,比特币的发明人中本聪(SatoshiNakamoto)在2008年发表了一篇名为〈比特币:一种对等式电子现金系统(Bitcoin:APeer-to-PeerElectronicCashSystem)〉的论文,提出了称为「比特币」的电子货币及演算法,由于比特币不适合即时大量的小额交易,而且在法规上存有疑义,难以被主管机关接受,因此有人将比特币的部分技术抽离出来寻找新的应用,并且取了新名字「区块链」,这是区块链这个名称的由来。
从2009年比特币区块链开始运作,到现在已经超过10年,由于许多错误的观念被社群媒体传递,例如:可以取代传统货币即将被大量使用、总量固定只有2,100万枚具有「稀缺性(Scarcity)」所以比黄金保值,再加上少数持有大量比特币的上线刻意炒作,一种电脑撰写出来的程序竟然被炒作到每一枚价值超过6万美元。
比特币是由城市写出来的虚拟货币,其一枚价值为6万美元(甚至被炒得更高)。图/envatoelements。
迈克菲(McAfee)创办人甚至曾预言:比特币会在2020年底涨至100万美元,一时之间市场上出现了许多年轻富豪,投机气氛浓厚。那么到底比特币是什么?又是如何运作的呢?
比特币帐本(BTCledger)
话说Satoshi创造「比特币(BTC:Bitcoin)」,将记录比特币交易的「比特币帐本(BTCledger)」储存在自己的电脑里,并且给自己50BTC的「矿工奖励金」,然后他用20BTC向Alice购买一本书,并且记录在自己电脑的比特币帐本内,如图2-1所示。Alice第一次听到有这种东西,好奇地问Satoshi:这个叫什么币的听起来好酷,但是我要怎么用它呢?
图2-1:比特币帐本。图/加密货币的真相。
这个时候Satoshi告诉Alice:这个很简单,妳可以用同样的方法,支付Bob金额10BTC购买一颗苹果,我来替妳记录在我电脑的比特币帐本内。由于比特币真的可以买到东西,因此Alice很开心地收下了这种第一次听到的比特币。
后来Alice与Bob想想,不对呀!我们的财产交易纪录都储存在Satoshi的电脑里,都是他说了算,我们有什么保障呢?听到这样的质疑,Satoshi说:没关系,那你们都去买一台电脑,我把比特币帐本复制给你们,如图2-2所示,让你们手上也有一份「比特币帐本」,我们每个月底来对帐,这样总可以了吧!但是,这样真的就没有问题了吗?
图2-2:每个人都有了比特币帐本,这样就没问题了吗?图/加密货币的真相。
区块链的中心教条:51%规则
在前面的故事里,Satoshi、Alice、Bob三人都买了一台电脑,三个人同时拥有比特币帐本,每个月底来对帐,这样会发生什么问题呢?
如果Satoshi窜改比特币帐本会发生什么事?
如果Satoshi窜改比特币帐本,把付给Alice的钱改为10BTC,如图2-3所示,到了月底Satoshi和Alice对帐发现金额不符,一状告到法院,法官调阅Satoshi的帐本发现金额是10BTC,调阅Alice的帐本发现金额是20BTC,所以该相信谁呢?
因此法官只能调阅Bob的帐本发现金额是20BTC,与Alice的帐本相同,所以证明Alice的帐本是对的,Satoshi窜改帐本。但是,这样问题就解决了吗?
图2-3:如果其中一人作假帐。图/加密货币的真相。
如果Satoshi和Bob同谋窜改比特币帐本,会发生什么事?
如果Satoshi和Bob同谋窜改比特币帐本,一起把付给Alice的钱改为10BTC,然后一个人对分5BTC,如图2-4所示,到了月底Satoshi和Alice对帐发现金额不符,一状告到法院,法官调阅Satoshi的帐本发现金额是10BTC,调阅Bob的帐本发现金额是10BTC,调阅Alice的帐本发现金额是20BTC,所以证明Alice窜改帐本!?听起来是不是有点瞎呢?
图2-4:如果超过51%的人作假帐。图/加密货币的真相。
在区块链的世界里,只要使用者可以掌握超过51%的电脑(节点),错的也变对的,对的百口莫辩,则这个区块链就失去效用,称为「51%规则(51%rule)」。所以比特币并不能这样运作,那么该怎么运作呢?
比特币的实际运作方式
在前面的故事里,Satoshi、Alice、Bob三人都买了一台电脑,三个人同时拥有比特币帐本,但是却无法确保使用者不会串通窜改帐本,那么比特币该如何运作呢?
比特币的运作流程
为了解决这些问题,目前比特币实际的运作方式如图2-5所示:
- 由Satoshi发起建立第一个「节点(Node)」,节点指的是在伺服器(高级电脑)内安装「节点软体(采矿程序)」与「比特币帐本(区块链)」。
- 号召网际网路上熟悉电脑操作的自愿者在世界各地建立节点,同时在伺服器(高级电脑)内安装节点软体(采矿程序)与比特币帐本(区块链)。
- 节点与节点之间经由「对等式(Peertopeer)」网路连线软体进行资料交换,最后每一个节点(电脑)的内容都一样。
- 使用者安装手机应用程序(App)「比特币电子钱包(BTCwallet)」,并且以手机付款与收款,使用非常简单。
- 手机应用程序将交易内容回传至节点,节点再将交易内容溢散传递给所有的节点,使每个节点的比特币帐本(区块链)内容相同。
在图2-5里的比特币帐本就是「区块链」,目前全球有一万多个比特币区块链的节点,都是由熟悉电脑操作的自愿者建立,这些人又称为「矿工」,他们的电脑称为「矿机」,使用者只需要用手机应用程序就能支付,完全不必管比特币帐本(区块链)如何运作。