Ⓒ比特幣背後運作的原理

文:摘自《機器、平台、群眾》 圖:unsplash

中本聰自2008年起,使用化名電子郵件及部落格貼文,與世界溝通一個願景,分享建立比特幣制度所需要的源碼元素。中本聰的最後公開通訊是在2010年年底,此後外界多次嘗試猜測、辨識其真實身分,皆未成功。據信,這位比特幣創造者,持有100萬個BTCs(BTC為比特幣的交易縮寫字)。2016年9月時,這100萬個比特幣的市值超過6億美元,相當於所有流通比特幣的近7%

「比特幣」因高度倚賴相同於密碼學所使用的許多演算法及數學,因此又被稱為一種「加密貨幣」,它結合密碼學與數學,幫助解決辨識誰持有比特幣,並在網路上用來付款的難題。持有及使用者在進行交易時,使用數位簽章,把正確數量的比特幣從買方移轉給賣方。數位簽章已經存在多年,運作得很好,任何人很容易取得及驗證數位簽章,它們很難偽造,而且數位簽章是化名,人們可以在不揭露真實身分的情況下產生數位簽章。中本聰提議,當比特幣交易發生時,這些交易將被記錄於一帳本上,詳載花了多少比特幣,以及買賣雙方的數位簽章所驗證的化名身分。

比特幣如何運作
因為比特幣沒有實體,純粹只是一堆資訊罷了,如果比特幣可以被免費、完整、即時地拷貝,那麼就會發生偽造猖獗的情形,在化名的掩護下,壞蛋可以一再使用相同的數位貨幣,直到被逮。這麼一來,商家將被欺騙,信任將蕩然無存,整個體系很快就會崩解。一本受到信賴、人人到處都可查閱的線上帳本,可以解決雙重支付問題。商家(或任何人),可以驗證潛在買方確實擁有他們表示擁有的比特幣,而且這些比特幣還沒有在別處花掉。

但是,由誰負責創造、維持及確保這個帳本的誠正性呢?不可能是一家銀行或信用卡公司,或是結合兩者,因為中本聰提議的體系,完全不倚賴現有的金融機構,也不倚賴政府,比特幣系統的運作必須完全獨立於它們之外。事實上,這套系統必須用完全去中心化的方式運作,不倚賴任何核心組織或機構,而且不論參與者如何改變,都能繼續生存、順利運作下去。但是,這種徹底、永久的去中心化理念,卻絕對需要一本永久、普遍受到信任的帳本,這兩者要如何調和呢?方法是藉由巧妙地結合數學與程式,再加上一點良性的自利動機。

中本聰提議的線上制度運作如下:

  1. 每當買賣雙方發生一筆交易時,就向整個體系廣播這筆交易。
  2. 名為「節點」(nodes)的專業電腦定期蒐集所有交易,驗證它們的有效性—查證交易中使用的比特幣沒有在別處花掉。一段期間中發生的一群良好交易,被稱為一個「區塊」(block)。
  3. 在那些節點對交易執行這種驗證工作的同時,它們彼此間也相互競爭,試圖為眼前這個區塊找到一個簡短的數字摘要,稱為「雜湊值」(hash)。

    第一個找到正確雜湊值的節點,就是競賽中的勝出者。尋找雜湊值是一種試誤的摸索過程,需要大量運算,因此被稱為「工作量證明」(proof of work)。

  4. 第一個成功完成工作量證明的節點,將對整個體系發出廣播,告知它剛完成的區塊。
    勝出的節點獲得的獎酬是:可以獲得一筆新發行、事先訂定數量比特幣。 這些比特幣的發行,將記錄於區塊裡。
  5. 其他節點核查這個區塊,確證此區塊內含的所有交易及其工作量證明的有效性。
    它們有充分誘因去做這件事,因為若發現區塊中含有不法交易或不正確的工作量證明,整個區塊就會無效,它所獎酬的比特幣仍可被爭取。
  6. 一旦其他節點確證區塊的確正確完成,便開始轉為執行其他交易的驗證工作,再啟動整個創造區塊的流程。

中本聰把這套體制,設計成大約每十分鐘可以創造一個新區塊,發行獎酬的比特幣。他寫道:「穩定增加新幣發行量,類似於金礦採礦者使用資源去採礦,增加黃金的流通量。」這類比確立,全球各地運作節點的人及組織,被稱為比特幣「礦工」

許多人讀了中本聰的文章後,相信他描述的那種系統,實際上可以建立且實用,數學及程式方面似乎可行,更令人激賞的是,誘因似乎也頗具效力。礦工可以自主進行活動,無須協調,完全出於私利動機,只為了獲取比特幣,完全沒有利他動機或社群精神。在這種情況下,這套系統仍能達成目的,並且與時成長。

書籍資訊:


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