區塊鏈技術是如何運作的？

加密密鑰、分佈式網絡與網絡服務協議

正如在“區塊鏈技術是什麼？”指南所提到的，區塊鏈技術由三種主要技術所構成。沒有一個是新技術，唯有在其編排和應用方面是創新的。

這些技術是：1）加密私鑰（private key cryptography），2）具備共享分類賬（shared ledger）的分佈式網絡和3）對網絡交易、紀錄保持和安全提供服務的激勵。

以下的例子將說明上述這些技術如何相互運作並保障數字關係（digital relationships）。

加密密鑰

有兩人想透過互聯網進行交易。

雙方都握有各自的私鑰與公鑰。

區塊鏈技術在這方面的組成，主要目的在於創建一個安全的數字身份依據。身分主要是藉由當事人所擁有公鑰與私鑰的組合來辨別。

這些密鑰的組合可被視爲是一種靈巧的同意形式，創造了一個極度實用的數字簽名（digital signature）。

反過來說，這個數字簽名提供了強有力的所有權控制。

（來源：Pixabay）

身份

但強有力的所有權控制並不足以保障數字關係。當身份驗證被解決以後，還需要有個方式來批准交易和准許（授權）。

對於區塊鏈，這要從分佈式網絡開始。

分佈式網絡

分佈式網絡的好處和需求能通過“如果樹在森林裡倒下”的思想實驗來了解。

當一棵樹在森林裡倒下，我們用相機記錄它倒下的過程，可以很肯定它倒下了。我們有證據——因爲我們看到了，即使詳細的原因和方式我們並不清楚。

比特幣區塊鏈大部分的價值在於，它是一個大型網絡，由許多驗證器（如比喻中的相機）一同達成共識，即他們都在同一個時間目睹同一件事情。與相機不同，這些驗證器採用了數學的驗證達成共識。

簡而言之，網絡的容量（size）對於網絡安全的保障是重要的。

強大且積累許多的計算能力是比特幣區塊鏈最具吸引力的特質之一。在撰寫本文的時候，比特幣擁有 3,500,000 TH/s算力的保障、，多於世界上前一萬家大型銀行的總合。就連僅發展兩年、仍處於測試狀態、尚未成熟的以太坊（Ethereum），也以 12.5 TH/s進行安全運算（比 google更多）。

記錄系統

當加密密鑰與區塊鏈網絡結合，一個特別實用的數字互動形式便出現了。這個過程始於 A以其私鑰，發佈某類型的公告在比特幣的案例裡，發送加密貨幣的總和並將其附加到 B的公鑰。

協議

將包含數字簽名、時間點與相關信息的區塊廣播到網絡中的所有節點裡。

網絡服務協議

一個現實主義者可能會對“如果樹在森林裡倒下”的思想實驗提出以下問題：爲何在森林中會有一萬臺帶着相機功能的計算機等着記錄一棵樹的倒下？換句話說，如何藉由計算能力來爲網絡提供確保安全的服務？

對於開放式的公有區塊鏈，此涉及挖礦。挖礦是建立在一個古老的經濟問題——公地悲劇（the tragedy of the commons）——之上的一個特殊方法。

使用區塊鏈，藉由提供計算機處理能力來爲網絡提供服務，其中一臺計算機能獲得獎勵。一人的自身利益將被用來幫助滿足公衆的需求。

比特幣協議的目標是用來消除同一比特幣被用於不同交易的可能性，這種方式不容易被偵測到。

這就是爲何比特幣力求成爲像黃金一樣的資產的原因。比特幣和其基本單位（satoshis）必須是獨一無二的被擁有，並具有價值。爲了達成上述目的，網絡中提供服務的節點藉由解決數學驗證工作來爲每一個比特幣創建並維護交易歷史。

他們基本上運用 CPU算力來進行投票，表達他們同意新區塊建立或拒絕無效區塊的意見。當大多數的礦工有相同的解決方案時，他們會在鏈上增加新的區塊。這個區塊是帶有時間點並能夠乘載數據或信息的。

這是一條由衆多區塊組成的鏈：

每個區塊的類型、數量和驗證可能不同。這是區塊鏈協議的問題——或是有效交易的規則，或有效建立新區塊的規則。也能爲每個區塊訂製驗證的過程。當足夠的節點針對如何驗證交易達成共識時，便可創建任何需要的規則與激勵。

這是一種嘗試選擇，而人們只是剛開始實驗而已。

我們正處於區塊鏈的發展階段，有許多實驗正在開展。截至目前得出的唯一結論是，我們尚未完全瞭解區塊鏈協議的巧妙。