區塊鏈

區塊鏈的概念是由 Satoshi Nakamoto 在 2008 年所提出。區塊鏈是一種共享式的公開帳 本，採用分佈式分類帳技術，將資料散布於各個區塊中，使資料無法被單一實體所掌控，

讓交易資料具備安全、透明、可永久記錄等特性。區塊鏈本身維護不斷增長的記錄列表 稱之為區塊，每一個區塊中包含了時間戳記與前一個區塊的鏈接，透過這種方式可以使 區塊中的資料不能被追溯與修改。比特幣則是一種區塊鏈技術的實際應用，其原理是由 數個節點組成一個網路，當其中某一個節點發起一筆交易時，這節點會將此交易傳遞給 其它的節點，而所有節點皆可以透過共識演算法決定誰可以驗證這筆交易。

2014 年區塊鏈技術有著顯著的提升，稱之為 Blockchain 2.0，指的是分佈式區塊鏈資料 庫的新應用術語。第二代區塊鏈衍伸出了實現可撰寫程式語言於區塊鏈上的一種應用，

即一種區塊鏈上的程式語言，允許使用者撰寫更為複雜的智能合約，從而創建一些商業 化的應用，這些應用還能包含到貨時一併遞交發票，分享憑證，甚至當股息到達一定水 準之後，系統會將利潤自動發送至股票所有者。Blockchain 2.0 技術超越了一般傳統交易 模式，達成了沒有中介機構作為貨幣和信息仲裁者的價值交換核心。不但可以排除人為 因素涉入全球經濟，也可以保護隱私和人民，並提供確保創作者獲得知識產權的能力。

圖 2.1 區塊鏈示意圖，本圖取自【5】

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2.1.1 Consensus

Proof of Work：工作量證明是為了讓每個參與的節點能共同參與交易的驗證。也是一個

能多方共同維護並共享同一份交易紀錄的帳本。在工作量證明中，記帳節點需要使用一

Proof of Stake：權益證明是數位貨幣另一種共識機制，與基於工作量證明的加密貨幣不

同(如:比特幣)。此種演算法並不在於解決複雜的加密問題，也不是透過驗證交易和創建 新區塊而獲得獎勵。權益證明的演算法中是以確定性或偽隨機的方式選擇下一個區塊，

而選擇一個參與者帳號的機會取決於其手上的貨幣價值。通常所有的硬幣都是在開始創 建的，硬幣的總數從不改變。因此，在權益證明的演算法中，並沒有所謂的區塊獎勵。

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圖 2.2 Proof of Work vs Proof of Stake，本圖取自【13】

2.1.2 Consistent Hashing

Consistent Hashing 又稱為一致性雜湊算法，是由麻省理工學院的 Karger 及其合作者於 1997 年所提出的一種分散式雜湊表（Distributed Hash Table, DHT）的實現算法，使得分 散式雜湊表（DHT）可以在 P2P 環境中真正得到應用。以下為判定雜湊算法好壞的四個 定義：

(1) 平衡性（Balance）：平衡性是指雜湊的結果能夠盡可能分佈到所有的緩衝中，這樣 可以使得所有的緩衝空間都得到利用，很多雜湊算法都能夠滿足這一條件。

(2) 單調性（Monotonicity）：單調性是指如果已經有一些內容通過雜湊分派到了相應的 緩衝中，又有新的緩衝加入到系統中，雜湊的結果應能夠保證原有已分配的內容可

6 有沒有，如此疊代。這樣的方式容易形成廣播風暴，因此，一般會設置 TTL（Time to live），

來限制廣播傳播的範圍來解決這個問題。

2.1.4 Digital Signature

數位簽章是透過橢圓曲線加密技術的公私鑰來實現。其中包含著兩個概念：

公私鑰是非對稱加密技術，公鑰是可以公佈在外的一組金鑰，而私鑰則需要自己妥善保

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存，公私鑰的生成方式，是基於私鑰生成時產生相對應的公鑰。

公鑰加密的資訊則需要對應的私鑰才能解密。而相對的，私鑰加密的內容，則需要由該 私鑰產生出來的公鑰才能解密。

數位簽章整個概念主要是透過私鑰將要發送出去的訊息進行加密，然後透過公鑰進行驗 證與解密，如果驗證原訊息與透過私鑰加密過後的訊息是相同的，則此訊息可以驗證為 該私鑰擁有者的數位簽章。

圖 2.3 Digital Signature，本圖取自【14】