Bitcoin: How Cryptocurrencies Work

Bitcoin: How Cryptocurrencies Work

Bitcoin: How Cryptocurrencies Work

目前有一種硬幣,價值數百美元,但它並不是從
金,或鉑,或任何貴金屬製作而成
事實上,它不是你可以拿在手中 或是存在小豬撲滿裡的那種硬幣
它是一種數位貨幣,這意味著 它只有電子形式的存在
我正是在說比特幣
比特幣運作方式不像常見的錢幣
它不是依附在國家或政府 因此它不具有中心化的發放單位
或監管機構
基本上,這意味著沒有組織能夠 決定發行更多的比特幣或計畫
要發行的數量,也無法追蹤比特幣的流向 或調查欺詐行為
那麼,身為電子貨幣的Bitcoin 到底是怎麼運作和賦予自身的價值呢?
簡單說,比特幣需要一大群在網路上的人們和
密碼學
事實上,比特幣有時被描述為 世界上第一個加密貨幣
以下是它的運作原理
比特幣是一種全數位化貨幣 你可在以電腦之間交換比特幣
透過全世界的點對點網絡
大多數的點對點網絡是用來 分享檔案,像是讓人們
下載"超級合法"的音樂或電影
如果比特幣是一種數位貨幣 有什麼可以阻止你複製出一堆假幣
然後變得超級富有?
老實說,這不像是MP3音樂或影片檔 比特幣並一個可以被複製的一段資料
比特幣實際存在於一本分佈於全世界 的巨大帳本稱為區塊鏈,其原因
我們會在一分鐘後談到這點
區塊鏈會記錄每一筆已經發生過的比特幣交易資訊。
截至2016年年底,完整的帳本約有 約107 GB的數據
所以,當你發送給某人一些比特幣時 你並不是送給了他們一些
檔案
相反的,你其實是寫了一筆紀錄 在那個大帳本 – 類似:
“邁克爾·漢克發送了5個比特幣”
現在也許你在想,“但是,等等
你剛說過比特幣不具有中央化的機構 在掌管這些資訊!"
但儘管區塊鏈是一個中心化的記錄 並沒有所謂官方的單位
向銀行一樣更新帳本和追蹤每個人的錢 – 這是所謂的的分散化
事實上,任何人都可以保留一份 區塊鏈上所有即時新增的交易資料
而且有不計其數的人在做這件事
比特幣之所以能運作正是因為有很多人 一直在確認帳本上的資訊,以確保
所有交易是正確無誤的
這就像,想像一下你正在與 一些好朋友玩撲克牌遊戲,但沒有人
帶來籌碼 而且現金都放在家裡
大家都沒有錢,所以 你們幾個拿出了筆記本,並開始紀錄
誰下注多少,誰贏,誰輸
你不能完全信任對方, 所以每個人都分別紀錄它們的帳本
而在每局結束時,大家拿出各自的帳本出來比較
這樣一來,如果有人記錯帳,或嘗試 欺騙而暗中佔有不屬於自己的錢
這種差異就會被抓到
又過了幾局之後,你可能已經寫滿一整頁
資金的移動資訊
你可以把每一頁想像成為交易清單的“區塊“
最終,你的筆記本將包含了一頁一頁的交易資訊 – 也就是一條連續鏈狀的
區塊
因此稱作:區塊鏈
現在,如果成千上萬的人分別 持有比特幣的區塊鏈副本,如何
讓所有帳本保持同步?
回想一下我們的撲克牌比喻:試著把 整個比特幣的點對點網絡想像為
數以百萬計的人坐在一張非常巨大的撲克桌
有些人只是換錢,但很多 志願者只是保管著帳本
所以當你要發送或接收錢的時候, 你必須把這些資訊公佈在帳本上給大家知道
所以大家就可以即時更新他們的帳本
因此在每一筆交易,你必須宣布 幾件事情到比特幣網絡上:
您的帳戶號碼,要接收比特幣的帳戶號碼,和
多少個比特幣要發送。
然後所有保管著區塊鏈的人會在 上面增加一筆您發送的交易
到當下的區塊中
有一堆人持續在關注著交易 似乎是一個相當不錯的安全措施
但是,如果發送比特幣時都需要同時透漏帳號號碼
這可能會成為一個安全性問題。
這在常見的錢幣運作上是個大問題 – 想想犯罪分子總是試圖
盜取他人的信用卡資訊
而回到比特幣,沒有中央銀行在 隨時把關可疑的詐騙交易
像是你突然就把你畢生的積蓄花在一條
牛肉乾上
所以要怎麼防止漢克假裝用我的名義把
我的比特幣都轉出?
這就要感謝密碼學將比特幣保護得很好 也就是為什麼它被認為是加密貨幣
具體來說,比特幣能夠保證安全是因為 有著所謂的金鑰,它們基本上是一段資訊
可用於數學方法驗證的訊息 譬如“嘿,這
真的是從我本人送出的訊息!”
當你對創建一個比特幣帳戶,你可能聽說過所謂的
一個“錢包”,該帳戶連接著 兩把獨特的金鑰:一把私鑰
一把公鑰
在此情況下,私鑰可以加上一些資料 並將其標記,這動作也被稱為
簽署,以便其他人後續可以驗證這些簽名
因此,如果當我想將消息發送到網絡上時 譬如:“邁克爾·發送3個
比特幣給奧利維亞“。
此時我用我的私鑰簽署這份消息 只有我有能夠解密他,而且也沒有人
可以複製這份消息。
然後,我發送這份簽署後的訊息到 比特幣的網絡,每個人都可以使用我的公鑰
確保我的簽署送出。
這樣的話,每個有在關注比特幣交易訊息的人 都會知道要把我發布的交易
加入他們的區塊鏈副本。
換句話說,如果公鑰能夠成功解密 這就證明該消息是由我個人用私鑰簽署
的訊息,確實是我本人發布的訊息
不同於手寫的簽名,或是信用卡號碼 這種身分識別的方法
無法被詐騙者所偽造
每筆交易中是“誰”的部分顯然是最重要的部分 這才能確保正確的
雙方可以交換比特幣。
但關於“何時”的問題也很重要。
如果你的銀行帳戶有一千元,並試圖買
兩份各為一千元的物品 銀行會接受第一份的交易並拒絕
第二份交易。
如果銀行沒有做到這一點,你就可以 重複花費同樣的錢。
這……聽起來真棒,但它也很糟糕。
這樣的金融系統不可能正常運作 因為沒有人會拿得到錢
所以如果我僅擁有可以支付奧利維亞或漢克其中一位的錢,但我試圖同時支付給他們兩個的話
比特幣系統有一套檢查機制。
無論是比特幣網絡或你的錢包都會自動 檢查您以前的交易,以確保
你有足夠的比特幣的可以支付
但有時可能會發生另一個時間上的問題
因為在世界各地都有人保管區塊鏈副本,而網絡
的延遲時間意味著每個人 不會總是以一樣的順序收到發布的交易資訊
於是現在你有了一堆人和 一堆有點差異的區塊資訊要選擇
但它們都不一定是錯的
好吧,比特幣
你要怎麼解決這個問題?
答案是,真的來"解決問題"
數學問題
要將交易資訊添加到區塊鏈上時 每一位區塊鏈維護者需要去解決
一種由雜湊函數製造的特殊數學問題
雜湊函數是一種演算法,輸入一份 任何大小的資料進後可以變成一份
固定大小的資料輸出
例如,假設你輸入這個字串
而我們這邊舉例的雜湊函數說要 把所有的數字加在一起
因此,在這種情況下,輸出將會是10
雜湊函數在密碼學上的強項是,當你給予
輸入時,它很容易就可以算得出結果。
但是要從結果回推回去 原始輸入的資料卻是相當困難
即使在剛剛超級簡單的例子 就有非常多的數字加起來可以是
10
唯一能找出原始輸入的方法就是 '1-2-3-4'的一直猜測,直到你
猜到對的那組數字。
現在,比特幣使用的雜湊函數是 所謂的SHA256,這代表安全雜湊
演算法有256位元的長度。
它最初是由美國國家安全局開發
解SHA256 函數問題的電腦被設計在需要平均
約十分鐘可以猜測到一個解答
這意味著他們需要經過上百萬次的猜測後 才有辦法猜中對的答案

誰第一個解決了雜湊函數的問題 就可以在區塊鏈上增加區塊
然後就生成一個新的雜湊數學問題需要解決
如果數個人幾乎同時篹出解答,則網路將選出一個
持續保持增加區塊而成為最長的的鏈 也就是最值得信賴的區塊鏈
而在存在於那些其他分支區塊鏈的交易資訊必須被放回交易池
等待再被加入後續的區塊鏈中
許多志願者花費數千美元 在特殊的電腦來解決這些SHA256問題
且需要付出非常高的電費來保持這些機器運作
但這是為了什麼?
是什麼讓他們願意出來維護區塊鏈?
難道僅僅是社群服務?
其實,比特幣系統有內建獎勵機制
如今,每一次算出解答 而得以添加新區塊到區塊鏈上時,12塊半的
新比特幣將被無中生有地 創造並授予那位算出解答的比特幣帳戶
事實上,你可能早已經知道這些 比特幣帳本維護者的別名:礦工
這是因為一直努力保持區塊鏈不斷更新區塊的人們就像是對著雜湊函數揮動著十字鎬
希望能挖到一塊大金礦而致富的礦工
當比特幣系統在2009年首次建立時 他們其實沒有什麼真正的價值
數十比特幣當時也只和一堆便士差不多
如今2016年11月10日 1比特幣可兌換708美元
所以,12塊半比特幣相當等同於8850美元
這是一個非常大的改變
每一個比特幣都是被創造來獎勵礦工
除了礦工每增加一個新的區塊獲得的高額獎勵 礦工也可以
在將每一筆交易放入區塊中時領取些微的交易手續費
另外值得一提的是,每隔21萬 區塊產生時,每次新區塊產生硬幣的數量
會降至一半
所以一開始是50比特幣的獎勵 下降到25,然後12塊半。
過幾年後就會剩6塊的獎勵,並繼續下降
最終,區塊裡將會有越來越多的交易 使得礦工還是可以從
交易的手續費中獲得報酬
根據目前的預測,最後一枚比特幣 – 可能會是第兩百一十萬枚
的硬幣 – 且將在2140年被產生
比特幣的這種數量減少的設計其實是在仿造
從土被挖出來的黃金
而這個想法是,限制比特幣的產出 將使其價值隨著時間而增加
所以
投資在比特幣是一個好主意嗎?
這……不是SciShow會探討的問題
比特幣依然不夠穩定且帶有些實驗性質
很多人喜歡它 但也很多人認為這是注定要失敗的
我們認為這是一個有趣的想法 它使我們好奇密碼未來學可能
為我們帶來什麼樣的變化
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