第二章 文獻探討
第一節 區塊鏈
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第二章 文獻探討
第一節 區塊鏈
一、
起源
區塊鏈的概念首次在 2008 年末由中本聰(Satoshi Nakamoto)發表在比特 幣論壇中的論文《Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash system》[1]提出。
論文中區塊鏈技術是建構比特幣數據結構與交易信息加密傳輸的基礎技 術，該技術實現了比特幣的挖礦與交易，不過比特幣區塊鏈並非一項全新的 技術，而是將跨領域過去數十年所累積的技術基礎結合。比特幣起初因為其 高度的隱蔽性和不可追蹤性受到了網路匿名用戶的青睞，雖然博得了眼球，
但比特幣至今仍沒有成為一種主流貨幣，過高的波動性和各國監管層對其複 雜的態度抑制了比特幣的發展。但其背後的數據結構-區塊鏈卻得到了快速 的發展。
二、
區塊鏈技術概述
比特幣區塊鏈的技術大致上是由以下四種技術構成:
(一) Public Key Cryptography(PKC)(公開金鑰加密機制)
(二) Difficulty 加上 Hashing 的條件式雜湊函數機制
(三) Chain(鏈)
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(四) Proof Of Work(POW 共識演算法)
透過 PKC 技術讓交易雙方可以對資產所有權支配權的確認，且是採用 可驗證的匿名制，可以知道資產是不是對方的，但不會知道對方是誰。
區塊鏈將大量交易透過條件式 Hash 機制封裝成區塊(Block)，並將前一 個區塊的 Hash 值放入後一個區塊當中形成鏈，形成紀錄的不可竄改性。
全球節點同步進行運算中的交易資料不同步問題，則透過 POW 共識演 算法解決，篩選工作量(運算量)比較大的分支區塊鏈接到主要區塊鏈上，建 構資料同步機制。
圖 2 POW 示意圖
(資料來源:杜宏毅 Blockchain 的前世今生與未來)
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解決一個由 Leslie Lamport 等人所提出的拜占庭將軍問題[2]。1982 年 Leslie Lamport 把軍中各地軍隊彼此取得共識、決定是否出兵的過程，延伸至運算 在 1997 年所發明 Hashcash(雜湊現金)[3]，為一種工作量證明演算法(POW)，透過此演算法讓區塊鏈網絡中的節點對交易達到共識，此演算法仰賴成本函 數的不可逆特性，達到容易被驗證，但很難被破解的特性。
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在區塊鏈中每筆交易，採用橢圓曲線數位簽章演算法(Elliptic Curve Digital Signature Algorithm，ECDSA)，可追溯回 1985 年 Neal Koblitz 和 Victor Miller 分別提出橢圓曲線密碼學(Elliptic curve cryptography，ECC)[5][6]，首 次將橢圓曲線用於密碼學，建立公開金鑰加密的演算法。相較於 RSA 演算 法，採用 ECC 好處在於可以較短的金鑰，達到相同的安全強度。到了 1992 年，由 Scott Vanstone 等人提出 ECDSA[7]。
四、
區塊鏈的發展
區塊鏈仍在持續發展，為了有更廣泛的應用，以及應用在商業、金融等 嚴謹的領域當中，區塊鏈有了更進一步的發展。
現在新的區塊鏈平臺大多采用了新的共識演算法(POS、DPOS、PBFT)，
共識演算法的改進，不再需要消耗大量算力來達成共識了。峰值一般能到達 3000TPS(Transactions Per Second)，比特幣的處理能力 7TPS，這個已經有大 大的提高了。對比 VISA 的平均處理值為 2000TPS、峰值 56000TPS，雖然 達不到尖峰時段的業務處理量，還是可以滿足一般金融類業務。
區塊鏈 2.0 的概念也隨之產生，其核心理念是把區塊鏈作為一個可編程 分布式信用基礎設施，支撐智能合約應用，已與過去比特幣作為一個虛擬貨 幣支撐平台區別開來，還沒有特定的定義，最具代表性的是以太坊平台以及 Hyperledger(超級帳本)專案。
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智能合約(smart contract)這個術語至少可以追溯到 1995 年，由跨領域法 律學者 Nick Szabo 提出[8]，他在自己的網站發表的幾篇文章中提到了智能
Fabric 也延續智能合約的概念開發出 Chaincode(鏈碼)機制。
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比特幣 以太坊 Fabric
虛擬貨幣 YES YES NO
允許制 NO NO YES
匿名制 YES NO NO
不可竄改帳本 YES YES YES
智能合約 NO YES YES
共識演算法 POW POW、POS Solo、Kafka
Channel 機制 NO NO YES
表 1 區塊鏈特色比較表
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大約 7TPS 的處理速度；另外交易的確定性(finality)也無法保證，每個區塊 都是沒有最終確定的。為了克服上述不足，迫切需要設計適合商用的區塊鏈參與 Hyperledger 項目的公司，不僅有 IBM、Intel、Cisco 等科技巨頭，
還有摩根大通、荷蘭銀行等金融銀行，以及 R3、ConsenSys 等區塊鏈公司。
目前全球已經有超過 200 家全球知名企業及機構宣布加入 Hyperledger 項 目，不管是從程式數量還是從社區參與度來看，Hyperledger 都是最大的區 塊鏈開源項目。
二、
頂級項目介紹
作為一個聯合項目， Hyperledger 由面向不同目的和場景的子項目構 成。目前包括 Fabric、Sawtooth、Iroha、Blockchain Explorer、Cello、Indy、