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加密貨幣背後的技術

加密貨幣背後的技術，區塊鏈，是一種分散式信任協議。Nick Szabo 在 20 世紀 90 年代後期創造了“上帝協議”一詞，當時他正在考慮一種萬能的最終技術協議。他的概念是，在一個完美的世界裡，上帝將被指定為所有交易中介的受信任第三方。“所有各方都會將他們的輸入傳送給上帝。上帝將可靠地確定結果並返回輸出。上帝是最終的懺悔者，任何一方都不會從對方的輸入中瞭解到任何超出他們自己的輸入和輸出的資訊。” 十年後，中本聰釋出了一份白皮書，概述了這種新的點對點電子現金系統協議。他稱這個現金系統為比特幣。它不依賴於金融機構作為受信任的第三方，而是使用分散式賬本，代表對曾經發生過的每筆交易的網路共識。

在比特幣網路中，所有交易都經過驗證、清除並存儲在一個區塊中，該區塊連結到前一個區塊，從而建立一個鏈。每個區塊都必須引用前一個區塊。每個區塊都有時間戳並加密。然後將每筆交易廣播到點對點網路的所有節點。因此出現了分散式賬本的概念。每個人都有相同的賬本。

中本聰的論文是關於金錢的，而不是什麼更大的目標。區塊鏈的概念已經從僅僅是一種電子現金系統演變成可能存在於兩個或多個參與者之間經過大眾協作驗證的任何信任交易。

區塊鏈不需要中央信任機構來驗證資訊或驗證交易；相反，信任被構建到治理規則中，預先編寫的程式碼定義了參與者在系統中如何行為。

區塊鏈技術的顯著屬性

信任、透明度和不可變性的結合是區塊鏈獨有的。其他屬性，如匿名性、安全性、可驗證性和可控性，並不獨特於區塊鏈，但對於理解區塊鏈的挑戰和潛力很重要。

• 信任。 嚴格的治理規則、密碼學和交易的不可變性共同為在沒有中央信任機構的分散式網路上直接互動的個人提供了強大的安全性。
• 透明度。 所有參與者始終可以獲得所有交易記錄的相同副本。這通常被稱為分散式賬本。在某些情況下，這些賬本對任何人都是公開的。賬本為任何有權訪問的人提供了交易的透明度。
• 不可變性. 記錄在區塊鏈上的不可變交易無法更改或刪除。要在區塊鏈上更改交易，需要新增新的交易來逆轉原始交易的影響。在不可變的賬本中，無法“刪除”交易記錄。
• 匿名性。 使用公鑰和私鑰系統，參與者擁有一個面向公眾的數字“地址”，該地址不會公開與他們關聯，但他們可以對其進行唯一控制。這透過加密提供了匿名性，從而為參與者創造了有效的匿名性。
• 安全性。 使用加密演算法結合跨分散式節點網路（即計算機）的資料分散，可以防止破壞或更改交易記錄的企圖。
• 可驗證性。 區塊鏈上的交易可以立即即時稽核。作為一個不可變且排序的數字賬本，區塊鏈允許直接驗證完整的交易記錄。
• 可控性。 區塊鏈上對單個資產的獨特跟蹤允許個人對資料或數字資產進行有效和排他的控制。此外，區塊鏈上的交易允許在網路上安全地將控制權從個人轉移到個人。

區塊鏈技術的潛在用途

區塊鏈可以用於任何可以數字化的交易。“區塊鏈上的交易可以代表數字資產價值的轉移，例如加密貨幣代幣，或者將資訊連結到特定個人資料的方式，例如將大學學位與數字身份相關聯。區塊鏈中的每筆交易都有一個唯一的身份，該身份與可以控制該交易資訊或資產的單個實體相關聯。一旦交易記錄在區塊鏈上，它實際上就不可移除和不可更改。結果是不可變且帶時間戳的一系列交易的記錄。” 區塊鏈起源於加密貨幣，但潛在用途可以是出生和死亡證明、結婚證、所有權契約和產權、教育學位、醫療程式、保險索賠，甚至投票。

此外，區塊鏈技術可以用於許多不同的領域，用於各種任務。

金融

在銀行中使用區塊鏈將創造更快的交易，併為客戶和銀行家提供額外的透明度。它還可以用於資產代幣化，這將使交易加密貨幣（如股票和債券）變得更加容易，並將其開放給更廣泛的受眾。

去中心化交易

每個產品都可以從供應商到收件人，在其整個旅程中進行跟蹤和追蹤。這將減少任何欺詐並確保正確的包裹按時到達目的地，如果存在任何差異，則可以追溯到差異可能出現的位置。

智慧合約

智慧合約可以在任何領域使用，藉助區塊鏈技術，真實性將得到驗證，並且將實現自動化，因此結果將是即時的。這還將減少對第三方服務的需要，從而為合同持有人節省資金和時間。

醫療保健

區塊鏈可以幫助醫療結算和索賠，因為它可以節省醫療服務提供者在編制費用清單和尋找合適的保險公司傳送索賠的時間。它還可以用於跟蹤藥品，以確保醫療藥物安全到達並來自正確的製藥公司，從而降低市場上假藥的可能性。最後，它將有助於驗證患者身份和病歷，降低醫療身份盜竊的風險。

區塊鏈技術面臨的挑戰

簡介

近年來，區塊鏈技術改造多個行業的潛力，包括金融、物流、醫療等，引起了廣泛關注。從根本上說，區塊鏈是一種分散式賬本技術，它去中心化，允許點對點交易透明安全，無需中介。區塊鏈承諾透過以不可更改且防篡改的方式永久記錄交易，來提高透明度、信心和效率。然而，儘管區塊鏈技術具有革命性潛力，但一些障礙阻礙了其廣泛採用和使用。這些挑戰涵蓋廣泛的主題，例如複雜性、成本、意識、安全、隱私和可擴充套件性。為了充分利用區塊鏈技術並實現其去中心化管理、透明度和信任的承諾，必須解決這些問題。現在讓我們看看每個領域內部的具體子挑戰。

可擴充套件性

1. 交易吞吐量：區塊鏈網路，特別是像以太坊和比特幣這樣的公共網路，每秒只能處理一定數量的交易。例如，比特幣的交易速度限制在每秒大約7筆交易，而以太坊的吞吐量會波動，但通常在每秒15到30筆交易之間變化。這些限制在交易量大的時間段內變得更加明顯，這會導致處理時間更長，費用更高。為了說明這一點，Visa 是一種集中管理的支付服務，平均每天可以處理超過 1,700 筆交易，這表明基於區塊鏈的網路與傳統銀行系統之間的可擴充套件性差異。
2. 網路延遲：整個區塊在網路中傳播所需的時間可能很長，從而導致延遲。網路延遲取決於許多因素，包括網路拓撲、頻寬和節點延遲。高網路延遲會降低決策流程的效率，尤其是在跨多個地理區域分佈著許多節點的網路中。研究表明，網路延遲從幾毫秒到幾秒不等，會影響交易完成和使用者體驗。

安全性

1. 51% 攻擊：如果一個單一主體擁有超過 50% 的挖礦雜湊率，它可以透過更改或刪除交易的處理順序，在網路上製造混亂。這種集中挖礦能力會威脅到區塊鏈技術的安全性，因為大多數礦工可以進行雙重花費或阻止特定交易的確認。為了防止近年來發生在較小區塊鏈系統上的幾次高調 51% 攻擊，必須採取強有力的安全措施。
2. 智慧合約問題：智慧合約容易受到漏洞的攻擊，如果被利用，可能會導致鉅額損失。一個臭名昭著的例子是 2016 年發生的 DAO 攻擊，由於以太坊網路上的智慧合約漏洞，導致價值超過 5000 萬美元的以太坊被盜。該事件清楚地表明瞭對智慧合約進行徹底測試、系統驗證和審計程式以減少攻擊的重要性。從那時起，使用形式化驗證技術、漏洞賞金計劃和程式碼審計來提高智慧合約安全性已得到更多關注。

複雜性

1. 理解區塊鏈：這項技術很複雜，對於缺乏技術專長的人來說可能是一個挑戰。理解諸如密碼雜湊、共識過程和去中心化治理等概念可能很困難，這阻礙了其更廣泛的採用和應用。更糟糕的是，由於其技術術語和詞彙，學習區塊鏈領域對於新手來說可能很混亂。為了克服這一挑戰，正在努力提供使用者友好的手冊、線上課程和教育材料，這些材料將提高更廣泛人群對區塊鏈技術的可訪問性和理解能力。
2. 與現有系統整合：將區塊鏈技術與現有 IT 基礎設施相結合的過程可能很困難且複雜。區塊鏈協議可能無法與遺留系統協同工作，在這種情況下，可能需要徹底重新設計或更改才能確保順利整合。此外，由於資料型別、法規和協議可能有所不同，區塊鏈網路與傳統系統之間的互操作性帶來了進一步的挑戰。正在制定行業標準和互操作性方法來確保跨區塊鏈網路和非區塊鏈系統之間的資料交換和通訊順利進行，從而促進整合。

隱私

1. 交易的可連線性：儘管交易是匿名進行的，但它們通常與實際個人相關聯。交易趨勢、地址重複使用和元資料洩漏是導致交易可連線性的幾個因素。鏈分析方法有可能透過將它們匿名化並將他們的交易與特定實體聯絡起來，從而損害使用者的隱私和保密性。隱私幣，如門羅幣和 Zcash，透過使用諸如環簽名、隱藏地址和零知識證明等加密技術來模糊交易資料，從而成為提高交易隱私的替代方案。
2. 平衡隱私和透明度：在隱私和透明度之間取得平衡可能很困難。區塊鏈提供不變性和透明度，但在不損害透明度的情況下維護保密性和隱私需要仔細考慮。隱私保護智慧合約、隱形地址和環簽名等策略旨在增強隱私，同時不犧牲可審計性和透明度。此外，諸如零知識證明等隱私增強技術透過允許各方在不洩露敏感資訊的情況下驗證交易的合法性，為保護區塊鏈交易中的隱私提供了一種有前途的方法。

運營成本

1. 高能耗：工作量證明區塊鏈的執行成本很高，因為它們需要大量的電力。高能耗的挖礦過程引發了人們對區塊鏈技術長期可行性的質疑，因為它會導致資源枯竭和環境退化。據估計，僅比特幣挖礦使用的能源就相當於阿根廷和荷蘭等整個國家的能源消耗量。正在進行研究，以建立替代的共識機制，包括權益證明和授權證明，這些機制可以在使用比工作量證明少得多的能源的情況下確保網路安全和去中心化。
2. 基礎設施支出：建立和執行區塊鏈網路的成本可能很高。對於企業和組織來說，硬體、軟體開發、網路維護和合規的成本可能是進入的主要財務障礙。此外，隨著區塊鏈網路的增長，基礎設施支出可能會增加，需要對基礎設施能力進行持續投資以進行現代化和增強。透過雲提供區塊鏈服務和基礎設施即服務提供商為建立和維護區塊鏈網路提供了經濟高效的方式，使企業能夠使用區塊鏈技術，而無需承擔高昂的前期費用。

意識和理解

1. 缺乏意識：區塊鏈技術的潛在優勢在很大程度上仍然不為人知。對區塊鏈技術的瞭解不足和理解力不足阻礙了它在多個行業和領域中的採用和應用。為了彌合這一知識差距並促進對區塊鏈技術的普遍理解，教育計劃、意識活動和資訊共享平臺至關重要。為了教育利益相關者瞭解區塊鏈等技術及其應用，行業組織、大學和政府機構正在共同努力提供教育材料、培訓課程和公眾意識活動。
2. 誤解和誤解：關於區塊鏈技術存在許多誤解，這些誤解可能會阻礙其採用。常見的誤解包括將區塊鏈主要與加密貨幣聯絡起來，而忽略了它在供應鏈管理、醫療保健和身份驗證方面的更廣泛含義。解決這些誤解，鼓勵對區塊鏈的潛力和侷限性有更細緻的瞭解，對於支援負責任的選擇和採用至關重要。思想領袖、行業專業人士和組織倡導者正在透過有針對性的營銷工作、公開討論和教育宣傳活動積極努力消除圍繞區塊鏈技術的誤解和誤解。