即使你沒有聽過「區塊鏈」，但你一定很常聽到身邊的人、新聞、文章等，都在討論虛擬貨幣（加密貨幣）像是：比特幣、以太幣、狗狗幣等等，而這些都是目前市場上的熱門投資商品。再深入了解虛擬貨幣前，我們必須先拉回討論源頭：區塊鏈。因為加密貨幣是區塊鏈的一個應用，所以在了解這些虛擬貨幣之前，你必須先搞清楚：「什麼是區塊鏈？」
到底什麼是區塊鏈？他是做什麼的？去中心化又是什麼？
這篇也是算是我自己整理，讓自己搞懂什麼是區塊鏈的筆記，希望看完這邊文章的你，也能理解區塊鏈的概念。
區塊鏈從何出現？
2008年美國發生「次級房貸風暴」，使全世界正受到金融海嘯，此時，有一個叫 中本聰（比特幣的創造者） 的帳號，在一個密碼學論文平台上，發表了一篇論文，提出了 區塊鏈、比特幣的概念，也就是把所有人的資產都記錄在區塊鏈上，每一個區塊鏈都是相互有關係，進而串連起來。
2009 年，中本聰推出比特幣，希望全世界的貨幣可以統一，且不透過銀行的中央系統，使自己可以保管個人的資產。
注意：目前沒有人見過，也沒有人拿得出所謂的「證據」證明自己就是中本聰。
區塊鏈（Blockchain）
區塊鏈（ Blockchain）也可以被稱為 分散式帳本，更精確來表示是：去中心化的分散式資料庫Distributed Ledger。
利用複雜的密碼學串接、複製資料的技術且透過巧妙的數學分散演算法，解決現在這個網路世界裡最令人擔心的安全信任問題，也就是說在不需要第三方介入的前提下，讓使用者達成共識，以非常低的成本解決網路上信任與資料價值的難題。
「比特幣」是應用區塊鏈技術產生的第一個貨幣。
而 區塊鏈 就是作為 比特幣 的底層技術，是一個「去中心化的分散式資料庫」，透過集體維護讓區塊鏈裡面的資料更可靠，或是可以把它理解成是一個全民皆可參與的電子記帳本，一筆一筆的交易資料都可以被記錄。
全民皆可參與的電子記帳本：假設Ａ班有30個同學，每個人手上都有一本筆記本，當 Amy 向 Linda 借 3萬元，說：下個月初還給 Linda ，此時 Linda 在他自己的筆記本上記上「Amy 向我借3萬元，且在下個月初償還」，同時 Linda 在講台上，和班上其他所有同學訴說這件事，而其他所有同學也紛紛在自己的筆記本上，記上這件事。Amy 是否有還錢，大家都會知道無法造假
當 Amy 照時間還款時， Linda 就會在自己的筆記本上記上：「Amy 已還 3萬元」，同時間，Linda 也在講台上，吿知班上其他同學，Amy 已還款，而班上其他就會在自己的筆記上，寄上這件事。
區塊鏈的關鍵要素
1. 去中心化：在區塊鏈當中不存在第三方機構
所有網路參與者都可以存取分散式分類帳、不可變的交易記錄，也就是去中心化， 使用此共用分類帳，交易只要記錄一次。
也就是說，去中心化是由眾多礦工共同維護資料庫，假使單一礦工發生問題，也不會影響到區塊鏈的運作；相反的，我們一般常見的銀行就是具中心化性質的第三方機構。
2. 不可篡改性：區塊鏈上的資料不能被隨意更改
在交易記錄至共用分類帳之後，沒有任何參與者能夠變更或竄改交易。 如果交易記錄包含錯誤，則必須新增交易以更正錯誤，之後這兩筆交易都會呈現。因為區塊鏈獨有的技術，能將經驗證後的資料放進區塊鏈當中。
3. 匿名性：主要都是使用「英文搭配數字」作為代碼呈現
中心化
15世紀人類開始用 複式記帳法 來記帳，讓銀行裡的數字能夠被全世界的人信任，催生全球貿易、以及近代的資本主義。所有的交易必須有一個中介機構、交易所在中心做媒合，這些中心保存所有交易紀錄，讓全球經濟、金融體系可以運轉。
也就是每個人的交易紀錄都存在銀行等中介機構，是「中心化的體系」
EX: A要轉帳給B，必須透過銀行作為中介；銀行之間要轉帳，也得透過中介機構，使用者皆需負擔手續費，相關紀錄也留存在交易中心。
Old style generation internet business. Every interaction and financial detail centralised and controlled from one location.
1. 去中心化（1.0區塊鏈）
區塊鏈的核心宗旨 ── 去中心化 ── 不需要中心機制
為了強調區塊鏈的共享性，讓使用者不依靠額外的管理機構和硬體設施、使它不需要中心機制，所以每個區塊鏈上的資料，會分別儲存在不同的雲端上，且核算和儲存也都是分散式的。每個節點都需要自我驗證、傳遞和管理。
也就是利用去中心化的技術，分散式同步運算的方法，在大家都事前講好的情況下，不需要人在中間去做詮釋或判斷，而是用這個共識的演算法，來讓大家能做到透明跟課責的要求
Customers and businesses transact between each other and update their copy of the blockchain. Transactions create a new block. The whole chain is then encrypted, and all copies then sync-ed and updated. No money is held centrally. No ‘middle man’; this is ‘peer to peer’
注意：在去中心化之前，每個運算節點的運作方式就會透過「工作量證明機制（Proof of Work，POW）」來進行。也就是誰先花費最少的時間，透過各自的運算資源來算出答案並得到認可它就成立，如此一來就可以實現多方共同維護，讓交易可以被驗證。
工作量證明機制：簡單來說就是一份證明，用來確認你做過一定量的工作。監測工作的整個過程通常是極為低效的，而通過對工作的結果進行認證來證明完成了相應的工作量，則是一種非常高效的方式。Ex : 畢業證、駕駛證。也是通過檢驗結果的方式（相關的考試）所取得的證明。
2. 不可篡改性
區塊鏈中的每一筆資料一旦寫入就不可以再改動，只要資料被驗證完就永久的寫入該區塊中，其中的技術是透過 Hashcash 演算法，（礦工運算加密的行為稱為Hash，因為幫忙運算，礦工可獲得定量比特幣作為酬勞）透過一對一的函數來確保資料不會輕易被竄改，這種函數很容易可以被驗證但卻非常難以破解，無法輕易回推出原本的數值，資料也就不能被竄改，每個區塊得出的值也會被放進下一個區塊中，讓區塊鏈之間的資料也都被正確的保障。
而且區塊鏈有「開放性」和「獨立性」，區塊鏈技術的基礎是開源的，除了其中交易的訊息會另外被加密之外，其中所有的運算數據都是對所有人開放，任何人都可以透過公開的介面去查詢區塊鏈中的數據，系統信息非常透明。
3. 匿名性
而後，也衍生出了區塊鏈的「安全性」和「匿名性」，因為區塊鏈的數據是分散式的演算，因此也沒有人可以隨意修改網路上的數據，去除掉了人為操控的可能，也就讓區塊鏈本身相對安全，因為區塊鏈上的訊息不需要公開驗證，彼此之間的訊息傳遞都可以匿名進行。
區塊鏈如何運作？
1. P2P Network
點對點網絡中的某人請求交易
2. Communication
一筆交易產生時，會先被廣播到區塊鏈網絡中的其他參與節點
每個節點會將數筆未驗證的交易，Hash值收集到區塊中，每個區塊可以包含數百筆或上千筆交易
3. Validation
各個節點進行 工作量證明（POW）的驗算法驗證交易和用戶狀態，由最快算出結果的節點來驗證交易，這就是取得共識的做法。
經驗證的交易可能涉及加密貨幣、合同、記錄或其他信息。
4. Verification
驗證後，最快完成工作量證明（POW）的節點，會將自己的區塊廣播給其他節點，其他節點會確認這個區塊所包含的交易是否有效，確認沒有被重複話費且具有效數位簽章後，接受該區塊，使詞，區塊才正式接上區塊鏈，無法在竄改資料。
5. Confirmation
所有節點一旦接受該區塊後，先前沒算完POW工作的區塊會失效，各節點會重新建立一個區塊，繼續下一回POW計算工作。
區塊鏈的發展
| 1.0 | 去中化的開始 ── 比特幣（Bitcoin） 這個階段主要聚焦在「加密貨幣」的發展，也是開創了一種新型的記帳方式「去中心化的分散式帳本 Distributed Ledger」應用，不用再經過第三方的中介銀行審查，而是由全世界的礦工共同維護資料庫（也就是所有參與者的電腦一起記帳），就可以完成所有的交易。 交易系統上有兩種人，一個是「純粹的交易者」，一個是「提供電腦硬體運算能力的礦工」。交易者的帳本，需經過礦工運算後加密（稱為 Hash），交易帳本分散在每個人手中，經過所有區塊鏈上的人確認後上鏈，不可竄改、可追蹤、加密安全。 無論是個人對個人、銀行對銀行，彼此都能互相轉帳，再也不用透過中介機構，可省下手續費；交易帳本經過加密，分散儲存，比以往更安全、交易紀錄更難被竄改。 |
| 2.0 | 智慧合約 ── 以太坊（Ethereum） 智慧合約，主要是從以太坊所發展而出的底層技術，用程式寫成的合約，不會被竄改，會自動執行，還可搭配金融交易。因此，許多區塊鏈公司透過它來發行自己的代幣。 智慧合約可用來記錄股權、版權、智慧財產權的交易、也有人用它來記錄醫療、證書資訊。因此開啟比特幣等虛擬貨幣之外，區塊鏈應用的無限可能性。
NFT 與 Defi 等兩大投資商品熱潮，也是受益於智慧合約的技術。 |
| 3.0 | IOTA──連接實體生活、物聯網 IOTA透過較為簡單的演算法，讓每個鏈上的交易者都可以參與加密，且不需全體認證，不需礦工，可以加快加密時間，所以能夠進行物語物之間非常小、但頻率高的交易。也就解決區塊鏈因礦工有限，出現交易緩慢、貧富差距、難以規模化的問題且能將區塊鏈應用擴展到更多領域（醫療、科學、政府或藝術等產業領域） Ex：電動車充電時，電動車、充電站可以自己驗證機器的身分。車子有自己的錢包，自動付錢給充電站，不假人工。 目前自駕車、智慧能源業者，都還在實驗IOTA技術。 |
區塊鏈的類型
建置區塊鏈網路的方式有好幾種。 區塊鏈網路可以是公有的、私有的、許可的，或由聯盟建置。
1. 公有鏈 Public Blockchains
公用區塊鏈是完全公開、透明的區塊鏈，任何人是不需要許可，就加入區塊鏈（已完全去中心化），所有人都可以在上面進行訪問、發送、接收或交易等動作。是目前大多數區塊鏈的型態。
- 無進入限制
- Ex：比特幣、以太坊
- 優點：所有交易皆公開透明、去中心化程度高，具不可篡改、匿名公開等特性
- 缺點：需要龐大的運算能力、沒有交易隱私、安全性薄弱，且因採共識決，交易速度相對較慢。
目前公共區塊鍊主要用於 交換 和 挖掘加密貨幣。在這些公共區塊鏈上，節點通過求解加密方程為網絡上請求的交易創建塊來“挖掘”加密貨幣。 作為對這項辛勤工作的回報，礦工節點獲得了少量的加密貨幣。 礦工本質上充當新時代的銀行出納員，他們制定交易並收取（或“開採”）他們的工作費用。
2. 私有鏈 Private Blockchains
私有區塊鏈，也可以稱為託管區塊鏈，是由單個組織控制的許可區塊鏈，需要授權才能加入。在私有區塊鏈中，中央權威（組織）決定誰可以成為節點。中央機構也不一定授予每個節點執行功能的平等權利。
私有區塊鏈只是部分去中心化，因為對這些區塊鏈的公共訪問受到限制。
- 有進入限制
- Ex： Quorum 適合單一公司、單一機構內部使用，能提升公司內部交流的效率，是一個相當中心化的系統。
- 優點：交易速度快、保有內部隱私、交易成本低
- 缺點：完全中心化，遭駭風險較高，也亦有集中風險
私有和公共區塊鏈都有缺點，公共區塊鏈往往比私有區塊鏈對新數據的驗證時間更長，而且私有區塊鏈更容易受到欺詐和不良行為者的攻擊。為了解決這些缺點，開發了聯盟和混合區塊鏈。
3. 聯盟區塊鏈 Consortium Blockchains
聯盟區塊鍊是介於公有鏈與私有鏈之間，結合了兩者的主要特色。由多個組織（團體）一起分擔維護區塊鏈的責任。 這些預先選擇的組織將決定誰可以送出交易或存取資料。
建立財團是一個充滿挑戰的過程，因為它需要多個組織之間的合作，這帶來了後勤挑戰和潛在的反壟斷風險。此外，供應鏈的一些成員可能沒有實施區塊鏈工具所需的技術或基礎設施，而那些有的人可能會認為前期成本太高，無法數字化他們的數據並連接到供應鏈的其他成員。企業軟件公司 R3 為金融服務行業及其他行業，開發了一套流行的聯盟區塊鏈解決方案。
- 有進入限制
- Ex : Hyperledger Fabric、R3 Corda 聯盟區塊鏈很適合所有參與者都需要獲得許可，且共同分擔區塊鏈責任的企業。常見於同類型的企業（如銀行同業之間的記帳標準），或有合作關係的不同企業，其中會由公司或機構來擔任節點。
- 優點：相較私有區塊鏈享有更多的去中心化，且具有更高的安全性、能減輕交易對手的風險，相較公有鏈能降低節點數量、提升運作效率。
- 缺點：相關技術要求較複雜，架設成本高
在供應鏈領域，貨訊通開發了全球航運業務網絡聯盟，這是一個非營利性區塊鏈聯盟，旨在實現航運業數字化，讓航運業運營商更加協作。
4. 混合塊鏈 Hybrid blockchains
指透過公鏈與私鏈的混合應用，讓區塊鏈科技有更有商業規模的適用性。
混合區塊鍊是由單個組織控制的區塊鏈，但由公共區塊鏈執行一定程度的監督，這是執行某些交易驗證所必需的。混合鏈則採用了一種完全不同的策略，將所有鏈都放在一起，投資者可以把混合鏈理解為一個可伸縮的容器，在保持原生鏈技術架構、儲存架構等前提下，再不出現問題的前提下，為原生鏈之間提供流通互動和網際網路互通服務。
也就是說，設定專用區塊鏈的企業一般會設定「許可制」 區塊鏈網路。須注意的是，公用區塊鏈網路也可以採用許可制。 如此可針對誰能參與網路和特定交易設下限制。 參與者需要獲得邀請或許可權才能加入。
- 有進入限制
- Ex：IBM Food （提高整個食品供應鏈的效率。）
- 優點：具有靈活性高、交易成本低等特點。且不向所有人開放，卻能提供資料完整性(防篡改)、透明性和安全性的特性。與私有區塊鏈類似，混合鏈是可定製的。混合鏈的成員有權決定誰可以參與(訪問權)或哪些交易應該公開。
1.信任的保證，即使交易沒有公開，但在需要時仍可進行核查。在混合鏈中發生的每個交易都可以保持私有，並在需要時開放以供驗證。
2.隱私，混合鏈的一個關鍵優勢是它能夠在封閉的生態系統中工作，同時也具有與外部世界通訊的能力，這意味著企業或組織在利用區塊鏈技術維護隱私時不必擔心資訊洩露。
區塊鏈的主要應用
關於區塊鏈現在的應用是相當多元，除了常見的加密貨幣投資之外，還包含了 DeFi、NFT、醫療、藝術、音樂等其他領域產業結合等，礙於版面有限，所以針對幾個來說。
1. 虛擬貨幣（加密貨幣）
加密貨幣，又稱虛擬貨幣是區塊鏈最知名的應用，是新一代的交易媒介與投資工具。相信你在看完上面的介紹之後，就會知道區塊鏈與虛擬貨幣的關係了。不要像我一開始一樣，以為區塊鏈就等於虛擬貨幣。
比特幣式全球第一款加密貨幣，出現在 2008 年金融海嘯之後，和傳統法幣不同，沒有主要的發行機構，且具有去中心化特性（之後會再寫一篇文章來做一篇關於比特幣的整理）現在也有許多不同的虛擬貨幣，最近常聽到的不外乎是：狗狗幣、以太幣等
2. DeFi
DeFi（ Decentralized Finance）去中心化金融，又被稱作「虛擬華爾街」
在區塊鏈的技術下，能藉由無數已編寫好程式碼的智能合約，在區塊鏈上實現各項傳統金融的服務與應用，像是交易支付、借貸服務、購買保險等，能有效解決傳統金融效率低落的痛點。
「以太坊區塊鏈」就是 DeFi 最出名的一個例子，近年來也陸續出現許多新興公鏈，像是：Binance Smart Chain等。
3. NFT
NFT（Non-Fungible Token ）非同質化代幣
主要特行包含：不可替代性、不可分割性，且每一個 NFT 都是獨一無二的。也因為基於上述特性，所以 NFT 逐漸成為藝術界的拍賣方式之一，能更方便標記作品所有權，且有更好的防偽效果。
與 NFT 概念相反的就是「同質化代幣」，像是：比特幣、以太幣等可被投資的加密貨幣。
為什麼區塊鏈很重要？
現在各國社會碰到的一個最大問題就是人與人之間、團體與團體之間，充滿了各種不信任的狀況，以及過程的透明度，事後說到做到的課責，雖然講起來容易，但要做到卻是很困難，而這個就是目前社會所遇到的信任危機，雖然區塊鏈目前無法完全解決這個問題，但確實有做到改善。
區塊鍊的缺點
1. 區塊鏈雖然可以確保你所寫進去的是不會被竄改，但若一開始就寫錯了呢？或是一開始就是造假的話，那麼後續的資料也就都會是錯誤的。
2. 去中心化是優點也是缺點。區塊鏈裡的每一個密碼，都是經過密碼學隨機精算出來的一串亂碼，連資產帳戶也是，這個密碼被稱為「私鑰」，私鑰只有你自己知道，會建議你手寫寫下來，如果你忘記密碼了、被別人知道了、或被駭客入侵你的手機，那麼你的資產就會找不回來了！
因為帳戶只會認密碼（不會像中心化的銀行，會認你的本人），也就是說，若他人有心想要轉走你的資產，那麼他只需要知道你的私鑰就可以了！