最後更新日期:2022 年 11 月 22 日

上一篇 文章我們介紹了區塊鏈的一系列概念,過程中簡單談到比特幣。不管有沒有購買加密貨幣的經驗,通常大多數人想到加密貨幣時,腦海裡第一個浮現的印象就是比特幣了。比特幣是區塊鏈第一個,也是最有名的應用方式。

這篇文章我們詳細探討比特幣。比特幣是什麼?比特幣的源起、運作與特性——為什麼比特幣會被稱作「數位黃金」呢?讓我們一起揭開比特幣的神秘面紗。


比特幣是什麼?

比特幣有兩種含義,其一是指作為加密貨幣的「幣」本身,其二是指支撐整個交易系統的區塊鏈網路。為了更好地區分這兩種含義,通常在指加密貨幣時,我們會用「比特幣」(Bitcoin)一詞;而在指區塊鏈網路時,我們會用「比特幣區塊鏈」或是「比特幣協議」(Bitcoin Protocol)來表示。

比特幣是全球最大的加密貨,有著「萬幣之王」的頭銜。這不僅是就市值而言,同時還體現在它的知名度與吸引力方面。歷經十餘年發展,比特幣在消費者、金融機構、企業和政府中的地位已經逐漸獲得認可。有別於實體貨幣形式,比特幣是透過 區塊鏈 網路傳輸的方式進行資金轉帳。

「比特幣協議」是一套由區塊鏈技術驅動的的電子交易系統,可以理解為轉帳系統。只不過系統內轉的不是新台幣、美元,而是「比特幣」。此外,轉帳系統沒有營運方、沒有中介機構、沒有銀行作為「中心」,而是由全球一萬多位互不認識的網友──比特幣礦工──共同營運,是「去中心」的。

中心化 vs 去中心化

延伸閱讀:加密貨幣是什麼?虛擬貨幣是什麼?一文探索加密貨幣特性及種類


比特幣的源起

2008 年 9 月,美國「次級房貸」引發的金融海嘯席捲全球,全美第四大的投資銀行雷曼兄弟 6130 億美元壞帳的倒閉衝擊,不但宣告了全球金融危機襲來,對於政府和金融機構的不信任感也在大眾心中蔓延。

同年 10 月 31 日,一個化名為「中本聰」(Satoshi Nakamoto)的神秘人士,發表了一篇 9 頁的文章,標題為《比特幣,點對點的電子現金系統》(Bitcoin, A Peer-to-Peer Electronic Cash System)。這就是後來大名鼎鼎的「比特幣白皮書」,也是比特幣這個詞第一次出現在人們的視野裡。

中本聰這篇論文,並沒有提到區塊鏈(Blockchain)字眼,那是後人在定調比特幣是如何實現這套電子現金系統時——可理解為轉帳系統——所歸結出來的一種技術。事實上,中本聰並非無中生有、純靠一己之力就完成這個動搖了幾十年來人們根深蒂固金融與貨幣觀的偉大構想。而是融合了前輩們的觀念,在天時(金融不信任)、地利(網路建設)、人和(開發者支持)都已成熟的條件下,2009 年 1 月 3 日中本聰挖(Mine)出了歷史上第一個區塊,也就是比特幣的創世區塊(Genesis block),也宣告了比特幣區塊鏈網路正式上線。


比特幣如何運作?

上一篇介紹 區塊鏈 的文章中,我們使用了「比特幣區塊鏈」作為例子,示範了「A支付 10 個比特幣給B」如何在比特幣區塊鏈上運作,節錄說明如下:

當A發起交易,這段交易紀錄就會自動被廣播到區塊鏈上,通知「A付了 10 個比特幣給B」讓比特幣區塊鏈的礦工們知悉。這時,礦工們就會利用自己的電腦資源來驗證這段交易的真實性。如果驗證成功,那麼這段交易紀錄就會被編寫進新的區塊中,成為了比特幣區塊鏈中的一部分。而第一位驗證成功並編寫這個新區塊的人,就會獲得一定量的比特幣作為回報。

當時,為大家埋下三個疑問。現在我們要來逐一探討這些細節:

  1. 區塊鏈礦工們是如何驗證交易紀錄?
  2. 怎麼決定由哪個礦工來編寫新區塊?
  3. 是什麼阻止了駭客竄改區塊鏈紀錄的可能?
比特幣如何運作?

Q1礦工們是如何驗證交易紀錄?

❛ 數位簽章(Digital Signature)
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依先前的例子,A支付 10 個比特幣給B,礦工們是怎麼驗證這筆交易紀錄的?事情並不會太複雜,礦工們只需要確認一個環節,就能知道交易的真實性 ,即「這筆交易到底是不是A自己發起的」就可以了。

想要理解這點,我們必須先知道錢包「私鑰、公鑰與地址」之間的關係。在區塊鏈世界裡,加密貨幣錢包相當於我們現實生活中的銀行戶頭,而每個錢包都擁有著以下元件:

  • 私鑰
    銀行戶頭印章(私下保管,只有自己知道)。
  • 公鑰
    解密印章的工具(公開透明,大家都能知道)。
  • 地址
    銀行帳號

回到例子,整個流程大致如下:

從自己的錢包發送了 10 個特幣到B的錢包地址,並且用A自己的私鑰在該交易紀錄上進行數位簽章(Digital Signature),這是一種電子簽署及加密的機制。

當礦工們想要驗證這筆交易的真實性時,會利用A提供的公鑰來檢查,看看到底是不是A發起的交易、是不是A利用「印章」簽的名,以此來得知交易的真實性。如果驗證正確,這筆交易將成立並且被寫入區塊內。

是A的私鑰簽章

此時若出現一位C,中途把交易解密後竄改內容,會因為C沒有A的私鑰可以重新簽章,所以當其他人利用A的公鑰做確認時,會出現無法驗證情況,礦工們就會拒絕這筆交易。

不是A的私鑰簽章

由上可知,在去中心化的金融世界裡,私鑰就是控制錢包的唯一依據,失去了私鑰就等於失去了錢包的控制權,所以妥善保管私鑰非常重要。

Not Your Keys, Not Your Coins. It’s That Simple.
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Q2是怎麼決定由誰來編寫新區塊?

工作量證明(Proof of Work)
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比特幣區塊鏈透過一種叫做「工作量證明」(Proof of Work, PoW)的共識機制,來決定是哪一位礦工來編寫這個區塊,並且拿到獎勵。 

簡單描述,礦工們在利用公鑰驗證完所有交易後,每位想編寫區塊鏈的礦工必須貢獻自己的電腦資源,去解出一道難解的數學題,這道數學題的特點就是完全沒有任何捷徑,礦工得土法煉鋼,使用電腦算力嘗試一個又一個可能性(try and error)才能找到正確答案;而第一位找到正確答案的礦工,完成了「工作量證明」就有資格建立新區塊,進行打包記帳事宜,並且獲得新一批發行出來的比特幣作為獎勵報酬。

獲得新發行的幣就好比是獲得剛出土的礦藏,所以上述過程被稱為「挖礦」(mining)。因為數學題目本身的設計,有越多的電腦資源也代表著挖礦實力越強,有越高的機會解開題目,建立新的區塊。
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Q3是什麼阻止了竄改紀錄的可能?

最長鏈原則(The Longest Chain Rule)
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在比特幣區塊鏈的規則中,為了防止有人竄改紀錄,存在一個「最長鏈原則」(The Longest Chain Rule)。意思是礦工們在編寫區塊鏈的過程中,永遠會去尋找最長的一條鏈來繼續延伸區塊。究竟這個原則是怎麼運作的呢?

繼續沿用前例,當「A支付 10 個比特幣給B」這個交易紀錄被礦工寫在區塊鏈上以後,A後悔了(不想付錢了),於是聘請了一個駭客,想要把交易紀錄刪除。那麼他必須創造出一個支鏈,連在記錄了 「A支付 10 個比特幣給B」區塊之前,並開始向後創造區塊。

最長鏈原則

不過因為「最長鏈原則」,世界上其他比特幣礦工都會以最長的鏈子(也就是最原始的那條)繼續延伸下去。除非A能夠以一己之力,持續不斷地創造出新的區塊來讓自己的鏈子變成最長——必須擊敗所有礦工們加起來的電腦運算資源,也就是掌握 51% 的算力——否則A永遠無法得逞。因此「最長鏈原則」限制了任何刪除或竄改交易紀錄的可能。

那萬一A控制了全世界 51% 以上的算力去竄改紀錄怎麼辦?

如果A真的有能力操縱如此龐大的運算資源,就只為改一條交易記錄,實在是太不划算了。基於經濟誘因考量,把資源拿去挖礦反而賺更多錢,如此一來A也加入礦工行列,反而鞏固了區塊鏈網路的安全性。


比特幣為什麼是數位黃金?

≣ 比特幣的特性與黃金相同

比特幣在創始之初,就制定好了上限 2100 萬顆的發行總量,以及產出量大約每四年減半一次的規則,越挖越少,挖完就沒了,足見其稀缺性;再者,比特幣是存在於區塊鏈上的一串數字代碼,虛擬資產的性質使其不會衰敗;還記得比特幣是 去中心化(Decentralized) 的嗎?沒有人有比特幣的發行權,所以不會見到類似中央銀行的機構「大量印鈔」造成比特幣貶值的現象;最後,只要能受到多數人認可,比特幣便具有類似黃金的性質。

黃金 vs 比特幣(數位黃金)

比特幣披薩日:撬開「多數人認可」大門

2010 年 5 月 22 日,美國一名軟體工程師 Laszlo Hanyecz 成功以 1 萬枚比特幣交換到 2 個披薩,這是歷史上有跡可循的第一筆比特幣交易。為了紀念這一天,從此 5 月 22 日就被稱作為比特幣披薩日(Bitcoin Pizza Day)。

這則真實故事的重大意涵,並不是表象的 Laszlo 花了後來變成天價的資產只買到 2 個披薩多麽可惜,而是這筆交易是比特首次買到生活所需,增強了比特幣的金錢性,比特幣成為一種活生生的錢(a living currency )能夠在市場上流通。

當「多數人認可」比特幣的金錢性,共識凝聚,比特幣流通蔚為主流,比特幣才能產生價值;誠如以色列歷史學家哈拉瑞(Yuval Noah Harari)在其著作《人類大歷史》中所提到的「想象的現實」概念,意思是說當某件事人人都相信,而且只要這項共同的信念仍然存在,力量就足以影響世界。


小結

這篇文章介紹了比特幣是什麼?陸續探討比特幣的源起、運作方式與特性,以及比特幣被稱作「數位黃金」的原因。紀念比特幣披薩日,開創筆交易先河,逐漸凝聚眾人對比特幣金錢性的共識。

至今,我們基於政府(中心化)的背書,相信法定貨幣「一張紙」是有價值的,但是這些紙卻因被濫發而面臨不斷貶值的壓力;做為對照,從 12 年前的比特幣披薩日到現在,有愈來愈多人、企業認可基於密碼學及程式碼(去中心化)的區塊鏈技術,擁抱比特幣「一串數值代碼」背後的價值,進而開創、拓展出更多廣泛的市場應用。