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区块链的51%原则 比特币帐本的运作方式是什么

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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(Satoshi Nakamoto) 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: A Peer-to-Peer Electronic Cash System) 〉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(BTC ledger)

话说Satoshi 创造「比特币(BTC:Bitcoin) 」,将记录比特币交易的「比特币帐本(BTC ledger) 」储存在自己的电脑里,并且给自己50 BTC 的「矿工奖励金」,然后他用20 BTC 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10 BTC 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10 BTC,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10 BTC,调阅Alice 的帐本发现金额是20 BTC,所以该相信谁呢?

因此法官只能调阅Bob 的帐本发现金额是20 BTC,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10 BTC,然后一个人对分5 BTC,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10 BTC,调阅Bob 的帐本发现金额是10 BTC,调阅Alice 的帐本发现金额是20 BTC,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:

  1. 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) 」。
  2. 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)。
  3. 节点与节点之间经由「对等式(Peer to peer) 」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。
  4. 使用者安装手机应用程序(App) 「比特币电子钱包(BTC wallet) 」,并且以手机付款与收款,使用非常简单。
  5. 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。

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