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区块链是什么？3分钟搞懂区块链技术与区块链应用！

发布时间：2024-10-25 10:05

区块链是什么？区块链的应用技术以及原理，通常被认为艰涩难懂，透过这篇文章，链圈子将区块链的技术用浅显易懂的方式解说给币圈新手了解，3 分钟搞懂区块链到底是什么？应用场景与原理技术通通搞清楚！

区块链是什么？区块链/练/链应用技术有哪些功能？

OK，正确的字是区块链（Blockchain），这词从字义上很难理解，毕竟它是在金融海啸后才诞生的新颖技术，我们一起来试着了解下吧。

区块链是运用密码学所建立的点对点网络系统，区块链中每个区块所储存的资料是由所有区块链维护者来保存，这与中心化机构将所有资料储存在自己的伺服器当中（例如Google）不同。

区块链是通过分散式记帐的方式运作，单一节点将交易纪录盖上时间戳后再发送给其他节点（区块链维护者）验证真伪，而区块是由多笔交易纪录组成，并以设定好的时间频率将这些交易纪录送出到区块链上（出块）。

一个个区块以时间排序接连串在一起，这就是区块链。

区块其实就像是记帐本的其中一页，写满一页才能再翻（出块）下一页，整本记帐本就是区块链，但每个人都有一本。

区块链与共识机制与矿工

除了运用密码学之外，因为区块链是点对点的分散式平行系统，为了维持资料的正确与统一，区块链另外导入了共识机制。

区块链可以比喻为一间只能居家工作的记帐公司，而共识机制是职缺，它规定了该区块链的运作方式、奖赏与惩罚机制，让区块链维护者能够有秩序地运作同时发财。

例如比特币采用的工作量机制，其要求区块链维护者以硬体设备进行复杂的数学运算，越快解出答案的人就能够获得该区块的记帐权，在将其记到区块链上之后，且至少获得超过一半维护者的验证后（确认该笔交易有效、正确），就能够获得区块奖励（比特币）。

工作量机制的流程也被称为挖矿（Mining），因此这些区块链维护者在加密货币世界中通常被称为「矿工」。

这份职缺只要你有设备，谁都能直接入职，没有人能决定要不要录取你，这就是区块链的去中心化。

假设今天我用区块链转帐了500 元给朋友，那我的这笔转帐纪录就会被矿工所记下，随着区块产出上链，最后通过半数的矿工认证，大家都知道我有转帐500 元给朋友。

区块链应用技术有哪些功能或特色？

去中心化

去中心化的区块与中心化不同，例如政府或公司都会有决策者负责做出决定与控制发展。

但区块链的去中心化是将决策权交给所有的区块链参与者，并透过区块链的共识机制以及其透明公开的特性，使人与人之间的信用合作要求降至最低门槛。

没有人能够决定接下来怎么发展，但每个人都能进行提议，只要多数人都同意。

不可逆性

不可逆性代表着无法变更或窜改。无论是正确抑或是错误的交易纪录都会被记录下来，且无法进行更改，而这些纪录能够被所有人看见无所遁形。

共识机制

共识机制可以理解为区块链的验证系统，只有当区块链上大多数矿工或验证者（>50%）都同意时，你的交易才会真正被记录，这个在币圈叫做共识机制。

例如比特币采用的PoW（Proof of Work）工作量证明或以太坊采用的PoS（Proof of Stake）就是目前主流的两种共识机制。

安全性

区块链的安全性是指每个人都会有自己的公钥以及私钥，公钥是公开的地址，所有人都能看见，就像是你的银行帐号，如果有人要转帐给你就是得输入你的公钥地址。

而私钥则类似于你的帐户密码，只要有这密码，你就可以在任何装置上输入私钥存取你的资产，但是这密码是无法更改的，你需要好好保管它避免遗失或外泄。（建议以离线方式保管）

只要你不公开你的私钥，就不会有任何人知道，也不会有外泄的可能，你的资产永远是你的资产，没有人能够动用它。

匿名性

这部分与安全性有关，也就是上面所提到的公钥地址，大家都只会知道你的公钥地址，不会知道你是谁。

例如我的地址是0x001xxxxxxxxxxxxxxxxxxxx1950b3，假设我们有缘在区块链上进行交易或转帐，你也只会知道你转帐到了这个地址，除非我告诉你这是我的公钥地址，不然你也不会知道我是谁。

下图是区块链中的公钥展示，其中有一些地址已经被做了标签，指名这是哪个项目或交易所的地址，但仍有些地址的标签位置是空白的，身份是谁，基本上我们无从知晓。

区块链很重要！原因有哪些？

为什么区块链很重要？举几个新闻当作例子，例如某某银行专员窃用客户资产、某某银行经营不善或某某银行系统错误用户资产瞬间归零诸如此类的案件，皆是因为「中心化」而衍生的问题。

那如果今天资产存放的位置是在区块链，还会发生这种事情吗？假设你今天将你的资金放置在区块链之中并妥善保管私钥地址以及不乱给授权被诈骗之外结果会是什么：

没有人也没有机构单位能够存取、使用又或是冻结你的资产，你的资产永远是掌握在你手中，只有你有权进行操作。

那如币安或FTX 等交易所不算是我们在本篇文章中所要介绍的区块链，因为他们是「中心化」的，一样是有决策者与管理者，他们更类似于区块链版券商，你把钱放在中心化交易所中可就不能保证上述情形不会发生。

也当然，这些龙头交易所发生上述三件惨事的机率是极低的，但小交易所可不一定，例如在2022 年的熊市背景之下，许多小交易所又或是理财平台便发生了这些事情。

区块链也能改善生活与防伪防诈

区块链除了能对上述的不良事件起到保护作用之外，区块链也能对生活起到正面作用或是继续起到保护作用XD

例如区块链的转帐便利性，假设今天远在异国他乡的你要转一笔钱给身在上海的我，以传统金融的方式来说，你只能够透过电汇的方式将钱转帐给我，既花时间成本又高。

但如果你今天是使用区块链的方式转帐给我，成本与速度虽然会因区块链网络的不同而有所变化，但基本上主流的区块链转帐都能够以极低的费用（0.01~10 美元左右）与极快的速度到帐（1 分钟至半小时）。

对于在异国他乡工作养家的人来说这无疑是天大的好事，不用再为了转帐成本而烦恼，也能在遇到燃眉之急的麻烦时即时到帐，但就现阶段来说，我们仍需要透过本土交易所汇兑成法币才能提现，在时间与便利性上来说还是有其不便之处。

此外，在防伪防诈方面，区块链的不可逆性也可以起到许多作用，例如毕业证书、红酒标签、古董艺术品真伪辨识、高装检到数据管理等等，区块链都能够发挥作用，只要确保资料在一开始就是正确的，就没有人能够更改它。

区块链应用原理有什么关键技术？

区块链应用原理与关键技术在前面都用深入浅出的方式大概讲过了，接下来想让你认识认识「智能合约」（Smart Contract），它是让区块链的应用性更广泛更能够在这世界上发挥作用的技术。

智能合约可以拆解成智能与合约理解，其运作原理可以简单理解为：事先写好双方都同意的规则与运作方式，当条件触发时，智能合约就会自动执行运作。

你可以理解为饮料贩卖机，你投入足够金额并按下饮料的对应按钮，那贩卖机就会吐出饮料跟找钱，其中的规则与运作就有「要喝什么钱要投够」、「你按什么我给你什么」、「给多了要找钱」并且自动执行。

智能合约一词其实在1994 年就由密码学家暨电脑科学家Nick Szabo提出，但等到以太坊的出现智能合约才又冒出来被完善与使用。

当区块链遇见智能合约

以太坊的创办人Vitalik Buterin简称V 神，他在2015 年推出应用在区块链中的智能合约，让这两者一起发扬光大，让区块链的应用有了更多可能，例如上面的章节「区块链也能改善生活与防伪防诈」除了电汇可以只需要使用到区块链技术之外，在其他的应用方面基本上智能合约都扮演着不可或缺的角色。

智能合约与区块链在性质上是相当类似的，因为事先制定好了规则能够自动执行，无需第三方的涉入，这符合去中心化的概念。

被运用在区块链上的智能合约既公开透明也无法被更改，这能够解决信任问题，为什么？

就好比我刚刚在跟同事决定午餐怎么吃，我们采用猜拳决定出去吃或叫外送，我猜赢就叫外送而同事赢则是出去吃，结果是同事赢了要出去吃，但由于天气太冷，同事反悔说要叫外送，此时我们就起了争议。

但如果我们今天是透过智能合约来执行午餐怎么吃的决定，规则依旧，但结果就无法改变与执行了，虽然这个比喻不涉及利益关系，但如果套用在买车、买房或是借贷方面，就可以避免掉许多反悔与第三方干涉问题，结果无法改变。

智能合约在视觉上其实就是一行行的程序代码，没有相关背景可看不懂，要一般人使用更不可能，想当然尔是需要经过介面的包装才方便使用的，就像是电脑软体又或是手机的移动应用程序，但智能合约的应用程序因为定义不同，并不会被这么称呼。

移动应用程序App（Application），因为它是放在伺服器当中进行管理，在定义上属于中心化。

而使用智能合约的应用程序则称为DApp（Decentralized Application），去中心化应用程序，建立在区块链上，不需要中心化伺服器管理。

透过智能合约，区块链的技术得到了极大的发挥空间，其背后潜藏的应用价值不可小觑，能应用的领域远远不仅止于前面所提到的几个例子，在稍后的章节会用更多举例让大家了解区块链的应用。

区块链的运作方式与定义是什么？

区块链你可以理解为一种能够安全纪录资料的方式，与能做到相同事情的中心化伺服器不同的地方在于，它是运用了「密码学」技术来保护资料内容，而中心化伺服器则是依赖防火墙与资安团队去维护。

咦？你说区块链都运用密码学了来保护资料了，为什么还听说需要什么矿工才能保护区块链？

保护区块链确实是矿工的工作之一，但我们在前面的章节也提过，矿工还需要负责验证区块链上的资料真伪，具体的运作方式也应该了解了三、四成，但我认为区块链值得你多深入了解些。

当然在这边还是需要让你认识一些专有名词，这样你才能够更深入了解区块链的运作方式与定义是什么，也请你先不要太害怕，我会尽量用一些简单的举例让你能够了解区块链到底是什么。

让我们回到区块与链，区块除了作为承载资料的主体外，也包含着前一个区块的「哈希值（Hash）」与「时间戳记」。

哈希值、SHA256 算法、算力、时间戳记

哈希值是一串函数，来自于密码学中的SHA 家族的SHA256 算法，是比特币所采用的安全算法，这是由美国国家安全局所设计的。

SHA256 算法的作用就是将一份资料或讯息压缩成一串256 位元大小的哈希值，是资料的摘要呈现，前面所讲过的矿工要做的复杂数学运算就是为了解出该区块的Hash 值是多少，才能够获得奖励。

而SHA256 算法的特色在于无法预测也没有规律可言，所以矿工只能透过自己的硬体设备（矿机）花上时间与电力成本进行运算，最先算出正确的Hash 值者即可获得比特币作为奖励，并成功将该记录着资料的区块的添加到比特币的区块链中。

矿工想要获得打包资格，就需要先对一个特定的字符串进行2 次SHA256 运算，这个字符串包含前一个区块的哈希值+ 交易讯息+ 随机数。

矿工可以透过改变随机数去得出不同的哈希值，这个随机数只能挨个运算，最终算出一个特定的哈希值，这个哈希值要求前n 位为0，n 值越大运算难度越大，而这个动作就被称为「挖矿」。

而矿工为了抢先他人算出正确答案，必须提升自己的矿机性能或是买更多矿机来解题，在这边讲的性能其实就是币圈里所说的算力，从比特币问世至今竞争日趋激烈，从个人矿机到大规模矿场，其实小散户已经难以在挖矿产业竞争，这违背了中本聪的初衷。

那大家的算力越高不就越算越快？比特币会提早开采完吗？

这是很多读者会问得好问题，这边先告诉你，比特币的区块产生（出块）时间为10 分钟上下（误差极低），比特币区块链会根据所有的人的算力来动态调整题目难度，所以并不会有被提早开采完的问题。

最后的一个专有名词则是时间戳记，由于区块链网络是去中心化，所有矿工都有一本帐本，那为了确保每个矿工帐本的内容都能够一致且顺序相同，每当一个区块产生时便会盖上这个时间戳表示该区块在某某时间的有效性。

比如说今天有A、B、C、D 四个区块，那可能有些矿工离线了只记录到B 区块，而后续又出块了E 区块，但因为有着时间戳在，只要在该矿工连上网络后，就能够顺利地根据时间戳来同步区块链的排序与纪录。

算力与区块链的安全性有什么关系？

算力与区块链的安全性关系在于，当一名矿工成功开采出一个区块时，除了能够获得区块奖励之外，更重要的是拥有记帐权，而越高算力就越有机会获得记帐权，那身为去中心化的区块链最担心的事情就是：被中心化。

假设今天有一名矿工在比特币区块链上的算力高达51%，那他将能够抢先任何人算出接下来产生的每一个区块，除了能够垄断他人的区块奖励与采矿权利之外，他还能够开始做假帐、拒绝确认交易甚至是回溯交易。

所谓的假帐讲的不是把A 转给B 的钱改成转给我，这件事需要A 与B 双方的私钥才办得到，不用担心因为被攻击自己在链上的消失，但比特币的币价应该会很惨……

所谓的假帐是这位矿工他在掌控51% 算力之后先继续记帐，然后自己拿出一百万来在原本的区块链上向链上的去中心化交易所购买了以太币，这笔交易当然也被记录在帐本中。

但由于比特币区块链的特性，这笔交易需要经过多次确认（比特币需要经过六个区块的确认）才会一锤定音，所以在交易所收下了一百万并交递以太币之后，这笔交易还不是完全结束的状态。

待这位矿工的以太币到自己钱包落袋为安之后，他就透过他所掌握的51% 算力垄断权出来说：「刚刚的交易通通失效！」，进行区块回溯所以他所付出的一百万又会退回自己的帐户，但到手的以太币就不会还啰……

因此，为了避免这样的情况发生，算力应该要是足够去中心化地分散开来，避免单一个体掌控超过51% 的算力造成这种惨况发生。

算力就是区块链的防火墙，全网算力越高，区块链的安全性也就越高。

时至今日，区块链蓬勃发展，比特币的算力分布已经远远不同以往，遭受51% 攻击的可能性已经趋近于零，但总算力小的加密货币可就不一定了，例如ETC和BSV这两个同样采用工作量证明的加密货币便在近年遭到51% 算力攻击，损失惨重。

区块链技术有什么效益？主要的优势是什么？

区块链技术的效益与优势我们可以在前面的「区块链功能与特色」中略知一二，让我们拿传统金融的银行与区块链做个比较吧！

类型	区块链	银行
运行成本	假设是采用工作量证明的区块链，其需要硬体设备以及消耗电力运行，单拿比特币来说，全年总耗电量超越许多国家，年用电量约100 Twh，这是最令人诟病的地方。但区块链的世界不是只有比特币，目前已有许多加密货币采用更低耗能的共识机制，如现今已采用权益证明的以太坊，其运行耗电量已降低至0.01 Twh。 Twh：十亿千瓦，比特币可对应瑞典，以太币可对应直布罗陀。	银行的运行成本是难以估计的，无论是建造实体银行、人力成本、印钞成本、运营电力消耗到转帐的电力消耗，笔者相信在运行成本方面是五十步笑百步。只不过区块链的采用程度比起传统金融来说还是微不足道，因此若以单笔交易成本来计算，现阶段银行还是远胜于区块链的。
转帐手续费	因为各个区块链的交易手续费各有不同，转帐成本可以低至0.01 美元，高至数十美元，此外，转帐手续费也会因为区块链网络的拥塞程度而有所变化。	大致分为刷卡交易、银行转帐与电汇三种。刷卡国内消费基本免费还有回馈，海外消费最多1.5%。国内银行转帐内转基本免费，跨行转帐手续费不等。国际电汇费用依各家银行不同决定，另外中转行和解款行也有可能收取费用。
服务时间	全年无休24 小时服务。	基本上只有平日的正常上班时间提供服务，国定假日也会休假，但网络银行转帐和刷卡则不在此限，唯有电汇受到银行服务时间影响。
交易速度	交易速度同样会因区块链的不同而有所变化，低至3 分钟久至数小时，也同样会因为网络拥塞程度有所浮动。	刷卡交易通常会在刷卡后的24 至48 小时完成扣帐。银行转帐基本上是即刻到帐。国际电汇时间约落在1 至5 天之间。
传递性	只要你与对方都拥有区块链地址和网络，就算双方都在不同国家，都能够顺利的将资金透过区块链转给对方。	在国内可使用银行转帐即刻转给他人，而若双方处于不同国家，则仅能透过电汇方式转帐。
使用要求	不限年龄通通都可以使用。	基本上各国皆需要达到法定年龄才能够开设具有正常功能与权限的银行帐户，未成年人仅能约定转帐。
资产管理	可以将资产存放在自己的区块链钱包中，无需第三方管理，你的钱就是你的钱，没有人能够动用。	资金需存放在由第三方管理的银行之中，而银行可能会将用户存款作为储备金、放贷、与其他金融单位往来或是用于其他投资产品。在系统性风险发生时，存在挤兑的可能性。
隐私性	区块链的交易纪录是可以追溯的，因此你的地址做了什么都是能够被发现，但你只要不主动公开该地址所代表的身份，就可以保持匿名隐私。	银行会将客户资讯存放在伺服器之中，依赖防火墙与资安团队的防护，如果被骇，你的个资就有可能流落在外。
安全性	区块链的验证节点越多去中心化程度越高，安全性也就越高，但为防风险发生，你可以将资产存放在个人的冷钱包当中。	同上，存在被骇可能，个人的帐户安全管理也须留意。

区块链技术的发展？有什么应用类型？

区块链NFT

还记得我们在前面讲过，区块可以应用在毕业证书、红酒标签、古董艺术品真伪辨识吗？这一部分其实就是透过区块链技术衍生出的NFT 来达成防伪与不可取代，你可以透过下面的文章连结来认识NFT 是什么！

供应链应用

食品及药品的区块链应用。食品生产商与原料生产者、经销商或零售商透过共同使用区块链技术有效提升物料与商品管理以及供应链的效率。

以食品为例，消费者则可以直接通过链上数据查询食品的产地，合格证明等，这在中国类似于食品可追溯体系，但透过区块链技术的应用可更加确保资料的正确性。

若发生食安问题，通过区块链交易透明的特点可以很容易追溯到问题源头；而药品部分则可以预防假药，在某些国家，药品供应链有70% 是假药，使用区块链技术可以将追踪、验证药品的时间缩短，大大降低假药比率。

而在于物流及贸易方面，物流代理商、进出口商与海关之间可建立开放式区块链网络，有效追踪货物运送方式、物流进度，各方可以根据链上公开数据获得即时的物流情报，确保订单准时交易。

贸易方面，自Covid 爆发到乌俄战争，全球贸易受到巨大影响，若是使用区块链技术，就可以直接通过网络提供可以让贸易双方互相信任的可验证链上资料，提升各国间的贸易效率。

公部门应用

区块链去中心化、透明化，政府可以利用这些特点将重要标案、社会档案等永久保存在链上供全民验证，提高政府公共服务的透明度及便利性。

又或者是选举投票方面，通过区块链技术防止造假可能，链上数据也能够查看投票结果，再例如公部门之间的互动，从政策起草、规划、决议到执行都能够实时纪录并布达至对应部门。

在提升行政效率的同时，重要事项也被记录并可供所有人查阅。

例如，政府决议一项新的税制，财政部将细则编列上链由国税局执行，基层单位可通过链上数据即时了解最新规定，省去公文传递、审阅到批准的时间与纸张成本。

医疗应用

医疗上可以将个人医疗记录、病史、药物过敏情况等资料加密后上传到区块链永久保存。

现行的医疗制度，病历是掌握在各个医院手上，病患自己没办法掌握并随时查阅自己的医疗记录，每到一家新的医院初诊就要重新填写一次资料，看诊时医生也需要重新了解病人。

这样对医生及病患本身都是很没有效率的，并且如果碰到紧急情况，很可能会因为不了解患者而延误治疗，产生不良后果。

而若是使用区块链技术来保存及调阅病历资料，病患就可以自己掌握这些资料，深入了解自己的情况，在看诊时给予医生更精确的描述，增加医生判断的准确性，进而对症下药提高治疗的成功率。

区块链的实际用途是什么？区块链使用案例？

上面说了这么多，但其中区块链的绝大部分应用都还停留在理想阶段尚未实践，一方面是因为区块链仍在早期阶段，在交易速度、耗能、操作性、稳定性以及安全性上都存在着极大的改善空间。

但仍有不少企业或机构已使用区块链技术，区块链技术在支付、数据记录、验证防伪领域都有所发挥。

以支付为例，在美国已有许多店家接受区块链的加密货币支付，你可以透过加密货币进行消费，到国际企业如Steam、星巴克、麦当劳到亚马逊，都能直接或间接的使用加密货币进行消费，特斯拉也曾开放过比特币的购车服务，又或是萨尔瓦多采用比特币作为法定货币。

数据记录方面也是区块链技术擅长的事，例如Arweave与Filecoin，这两种加密货币皆以去中心化储存的实际应用为主题发展，这就类似于亚马逊的云端储存服务，只不过透过区块链的去中心化来确保资料的安全性以及完整性。

验证防伪方面，NFT 会是个很好的举例，例如许多企业店家都会推出的会员卡，通常会给予持有者额外的福利，而目前光是美国就有许多企业推出NFT 形式的会员卡，例如争鲜、酒吧Valley 22 与地美金融。这些推出NFT 的企业或店家所推出的NFT 持有者除了能够专享福利之外，也方便保存、转移与验证身份。