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- 575期－區塊鏈與比特幣（11月號）
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2017-11-01顛覆金融業的區塊鏈
575 期
Author 作者
作者∕曲建仲
由於比特幣不適合即時、大量的小額交易，而且在法規上存有疑義、難以被主管機關接受，因此有人將比特幣的部分技術（主要是保護資料無法篡改的技術）抽離出來尋找新的應用，並且取了新名字「區塊鏈（block chain）」，也有人擴大區塊鏈的定義，把前面提到的交易識別確認、資料無法篡改、節點資料同步三種技術統稱為「區塊鏈」。 所以到底這三種技術是怎麼做的呢？
公開金鑰加密
公開金鑰加密（public key encryption） 的每一位使用者必須自行產生自己所 擁有的金鑰對（key pair）， 包括一把「私有金鑰（private key）」與一把「公開金鑰（public key）」，加密與解密使用不同的金鑰，使用者必須秘密地保存自己的私有金鑰，並且在網路上發佈公開金鑰。公開金鑰可以用來加密，也可以用來驗證，驗證的流程如圖一所示，傳送端使用自己的「私有金鑰」對文件（明文）進行加密（簽署文件）產生密文再傳送到網路中，接收端使用傳送端的公開金鑰解密（確認簽署者）得到明文，如果可以解密代表確認文件真的是傳送端的某人傳送出來的，數位簽章就是使用這種方式來驗證文件的真偽。
交易識別確認
假設Alice 支付Bob金額10 btc購買一顆蘋果，則她的手機應用程式（比特幣電子錢包）使用Alice自己的私有金鑰將訊息加密，這個動作稱為「數位簽章（digital signature）」，想想這不就好像我們在交易文件上簽名一樣嗎？
接下來再將訊息傳送到節點A，節點A再使用Alice的公開金鑰將訊息解密，如圖二所示，如果真的可以解開代表這個訊息確認是由Alice發出來的，而且Alice也不可否認，因為只有 Alice 的公開金鑰能夠解開Alice私有金鑰加密過的訊息。
比特幣帳本
比特幣帳本是由一個一個的「區塊」連接而成的「鏈結」，因此這種技術又稱為「區塊鏈」，如圖三所示，每一個區塊記錄著付款人與收款人以及交易金額，每一個區塊都記錄了許多筆交易，區塊與區塊之間再鏈結起來，例如：區塊3 鏈結到區塊2，再鏈結到區塊1，最後再鏈結到區塊0。
值得一提的是，圖三畫出來的只是示意圖，實際上比特幣帳本並不是像Excel 一樣的表單，基本上比特幣是 一種虛擬電子貨幣，因此比特幣帳本其實就是一個電腦程式，裡面有許多欄位，如圖四所示，其中包括：
1.表頭（header）
→“previousblockhash”：前一個區塊的雜湊值（hash value）。
→“difficulty”：雜湊（hash）必須小於「困難指數（difficulty）」。
→“time”：代表這個區塊形成的時間，以unix作業系統格式表示。
→“nonce”：計算雜湊值所使用的參數。
→“merkleroot” ：儲存「交易（trans- action）」的「摘要（summary）」。
2.交易 →“tx”：儲存「交易」的欄位，每一個區塊可以儲存多筆交易。
3.其他欄位
→“confirmations”：代表這個區塊已經被35561個節點（node） 確認過了！
→“height”：代表這個區塊在比特幣區塊鏈中的排序為第 277316個。
4. “hash”：利用雜湊演算法（hash algorithm）計算出雜湊值。
雜湊演算法雜湊演算法（hash algorithm）是一種從資料中建立「數位指紋（digital fingerprint）」的方法，可以將任何長度的原始資料轉換成一個長度較短的雜湊值，而且也很難由雜湊值反推原始資料，等於是把原始資料加密了一樣，某一段資料對應到某一個雜湊值，不同資料具有不同雜湊值，就好像不同人具有不同指紋一樣，因此稱為「數位指紋」。我們可以利用雜湊值來確認資料有沒有被篡改，同時因為很難由雜湊值反推原始資料，因此也很難篡改。……【更多內容請閱讀科學月刊第575期】