什麼是區塊鏈技術?

區塊鏈技術是一種進階資料庫機制,允許在業務網路中分享透明的資訊。區塊鏈資料庫會將資料存放在連結於同一鏈的區塊中。資料在時間順序上具有一致性,因為在無網路共識的情況下,您不能刪除或修改此鏈。因此,您可以使用區塊鏈技術建立不可更改或不可變的總帳,以追蹤訂單、付款、帳戶以及其他交易。這個系統有內建機制,可預防未經授權的交易進入以及在這些交易的共享檢視中建立一致性。

為什麼區塊鏈很重要?

傳統的資料庫技術給記錄金融交易帶來了一些挑戰。例如,考慮資產銷售。一旦完成金錢交換,資產的擁有權便轉移給了買方。買賣雙方可以單獨記錄貨幣交易,但任何來源都不可信。賣方可以輕易地聲稱自己沒有收到錢,即使他們已經收到了;而買方同樣可以辯稱自己已經付了錢,即使他們並沒有。

為避免潛在的法規問題,值得信賴的第三方必須監管和驗證交易。該中央授權單位的存在不僅讓交易複雜化,而且還產生了單一漏洞點。如果中央資料庫遭到入侵,雙方都可能遭受損失。

區塊鏈透過建立去中心化的防竄改系統來記錄交易,進而緩解此類問題。在資產交易情境中,區塊鍊為買賣雙方分別建立了一個總帳。所有交易都必須獲得雙方的核准,並在雙方的總帳中即時自動更新。歷史交易中的任何損毀都會損壞整個總帳。正是因為區塊鏈技術擁有這些屬性,所以其才能廣泛應用於各個領域,包括建立諸如比特幣這樣的數位貨幣。

不同產業如何使用區塊鏈?

區塊鍊是一種新興技術,並且正以創新的方式為各產業所採用。我們在以下小節中描述了不同產業的一些使用案例:

能源

能源公司使用區塊鏈技術來建立對等能源交易平台並簡化對可再生能源的存取。例如,考慮以下用途:

  • 以區塊鏈為基礎的能源公司為個人之間的電力銷售建立了一個交易平台。擁有太陽能板的屋主會利用這個平台來將多餘的太陽能銷售給鄰居。該流程自動化程度很高:智慧型電錶建立交易,而區塊鏈進行記錄。
  • 透過以區塊鏈為基礎的眾籌計畫,使用者可以在缺少能源的社群中讚助和擁有太陽能板。一旦太陽能板建成,贊助商也可能會收到這些社群的租金。

金融

銀行和證券交易所等傳統金融系統使用區塊鏈服務來管理線上付款、帳戶和市場交易。例如,在整個亞洲提供金融交易服務的投資控股公司 Singapore Exchange Limited 利用區塊鏈技術建置了更高效的銀行間付款帳戶。透過採用區塊鏈,他們解決了幾個挑戰,包括數千筆金融交易的批次處理和手動對帳。

媒體與娛樂

媒體和娛樂產業的公司使用區塊鏈系統來管理著作權資料。著作權驗證對於藝術家的公平補償至關重要。記錄著作權內容的銷售或轉讓需要多次交易。Sony Music Entertainment Japan 使用區塊鏈服務來提高數位版權管理效率。他們已成功使用區塊鏈策略來提高生產力及降低著作權處理成本。

零售

零售公司使用區塊鏈來追蹤供應商和買方之間的貨物移動。例如,Amazon 零售已為分散式總帳技術系統申請了專利,其中該系統將使用區塊鏈技術來驗證平台上銷售的所有貨物是否都真實可靠。Amazon 賣方允許製造商、外送員、經銷商、最終使用者和次要使用者等參與者在憑證授權單位註冊後向總帳新增事件,進而映射其全球供應鏈。 

區塊鏈技術有哪些功能?

區塊鏈技術具有以下主要功能:

去中心化

區塊鏈中的去中心化是指將控制和決策從集中式實體 (個人、組織或團體) 轉移到分散式網路。去中心化區塊鍊網路使用透明度來降低參與者之間對信任的需求。這些網路還會阻止參與者以降低網路功能的方式相互施加權威或控制。

不變性

不變性意味著某些東西無法變更或更改。一旦有人將交易記錄到共享總帳中,任何參與者都不能竄改交易。如果交易記錄包含錯誤,您必須新增新的交易以修正錯誤,並且這兩個交易對網路都是可見的。

共識

區塊鏈系統建立了關於參與者同意記錄交易的規則。只有當網路中的大多數參與者同意時,您才能記錄新交易。

區塊鏈技術有哪些關鍵要素?

區塊鏈架構包含以下主要要素:

分散式總帳

分散式總帳是區塊鍊網路中存放交易的共享資料庫,例如團隊中每個人都可以編輯的共享檔案。在大多數共享文字編輯器中,任何擁有編輯權限的人員都可以刪除整個檔案。但是,分散式總帳技術對於誰可以編輯以及如何編輯制定了嚴格的規則。一旦記錄了條目,就無法將其刪除。

智慧合約

公司使用智慧合約來自行管理商業合約,而無需第三方的協助。它們是存放在區塊鏈系統上的程序,在滿足預定條件時會自動執行。他們會執行 if-then 檢查,以便可以自信地完成交易。例如,物流公司可以設定一個智慧合約,一旦貨物到達港口,就會自動付款。

公有金鑰加密法

公有金鑰加密法是一種安全功能,可唯一識別區塊鍊網路中的參與者。該機制為網路成員生成了兩組金鑰。一個金鑰是網路中每個人共有的公有金鑰。另一個是為每個成員獨有的私有金鑰。私有金鑰和公有金鑰可協作解鎖總帳中的資料。 

例如,John 和 Jill 是網路的兩個成員。John 記錄了一個用他的私有金鑰加密的交易。Jill 可以用她的公有金鑰進行解密。這樣一來,Jill 就能確定 John 進行了交易。如果 John 的私有金鑰被竄改,則 Jill 的公有金鑰也會無效。

區塊鏈如何運作?

雖然基礎區塊鏈機制很複雜,但我們提供了簡要概觀,如以下步驟所述。區塊鏈軟體可以自動執行以下大部分步驟:

步驟 1 – 記錄交易

區塊鏈交易顯示了實體或數位資產在區塊鍊網路中從一方到另一方的移動。其被記錄為一個資料區塊,並且可以包含以下詳細資訊:

  • 誰參與了交易?
  • 交易過程中發生了什麼?
  • 交易產生的時間?
  • 交易產生的地點?
  • 為什麼會產生交易?
  • 交換了多少資產?
  • 交易過程中滿足了多少先決條件?

步驟 2 – 達成共識

分散式區塊鍊網路上的大多數參與者必須同意記錄的交易是有效的。根據網路的類型,協議規則可能會有所不同,但通常在網路開始時便已制定。

一旦參與者達成共識,區塊鏈上的交易就會被寫入相當於總帳頁面的區塊中。加密雜湊會與交易一同附加至新的區塊中。雜湊可作為連結區塊的鏈。若區塊的內容被有意或無意地修改,則雜湊值就會變更,從而提供一種偵測資料竄改的方法。 

因此,區塊和鏈可安全連結,您無法對其進行編輯。每個額外區塊都會加強對前一個區塊的驗證,進而加強對整個區塊鏈的驗證。這就像把積木堆疊成塔一樣。您只能在頂部堆疊積木,如果從塔的中間移除一個積木,整個塔就會坍塌。

步驟 4 – 分享總帳

系統將中央總帳的最新複本分發給所有參與者。

區塊鏈網路的類型有哪些?

區塊鏈中有四種主要的去中心化或分散式網路:

公有區塊鏈網路

公有區塊鍊無需許可,允許所有人加入。區塊鏈的所有成員擁有同等的權利,可讀取、編輯和驗證區塊鏈。人們主要使用公有區塊鏈來交換和探勘比特幣、Ethereum 和萊特幣等加密貨幣。 

私有區塊鏈網路

單一組織控制私有區塊鏈,也稱為受管區塊鏈。授權單位可決定誰能成為成員以及他們在網路中擁有哪些權利。私有區塊鏈只是部分去中心化,因為它們有存取限制。Ripple 是企業的數位貨幣交換網路,是私有區塊鏈的一個範例。

混合區塊鏈網路

混合區塊鏈結合了私有網路和公有網路的元素。公司可以在公有系統旁邊建立基於許可的私有系統。這樣一來,他們可控制對存放在區塊鏈中特定資料的存取,同時保持其餘資料的公開性。他們使用智慧合約,以允許公共成員檢查私人交易是否已完成。例如,混合區塊鏈可以授予公眾對數位貨幣的存取權限,同時保持銀行擁有之貨幣的私密性。

聯盟區塊鏈網路

組織群組會規範聯盟區塊鍊網路。預選組織會分擔維護區塊鍊和確定資料存取權限的責任。在一些產業中,有許多組織擁有共同的目標並可從共同的責任中受益,而這些產業通常更喜歡聯盟區塊鍊網路。例如,全球航運商業網路聯盟 (Global Shipping Business Network Consortium) 是一個非營利區塊鏈聯盟,旨在實現航運業的數位化及加強航運業營運商之間的協作。

什麼是區塊鏈協定?

區塊鏈協定是指可用於應用程式開發之不同類型的區塊鏈平台。每個區塊鏈協定都採用基本的區塊鏈原則,以適應特定的產業或應用。以下小節提供了一些區塊鏈協定的範例:

Hyperledger Fabric

Hyperledger Fabric 是一個包含一套工具和程式庫的開放原始碼專案。企業可以使用它快速有效地建置私有區塊鏈應用程式。它是一個模組化的通用架構,可提供獨特的身分管理和存取控制功能。這些功能使其適用於各種應用,例如供應鏈的追蹤、貿易金融、忠誠度和獎勵以及金融資產的結算。

Ethereum

Ethereum 是一個去中心化的開放原始碼區塊鏈平台,人們可以使用它來建置公有區塊鏈應用程式。Ethereum Enterprise 專為商業使用案例而設計。

Corda

Corda 是專為商業而設計的開放原始碼區塊鏈專案。使用 Corda,您可以建置可交互運用的區塊鍊網路,從而在嚴格保密的情況下進行交易。企業可以使用 Corda 的智慧合約技術直接進行有價交易。其中大多數使用者是金融機構。

Quorum

Quorum 是衍生自 Ethereum 的開放原始碼區塊鏈協定。它專門設計用於私有區塊鍊網路 (其中只有一個成員擁有所有節點),或者用於聯盟區塊鍊網路 (其中多個成員各自擁有網絡的一部分)。

區塊鏈技術是如何發展的?

區塊鏈技術起源於 20 世紀 70 年代末,當時一位名叫 Ralph Merkle 的電腦科學家獲得了雜湊樹或 Merkle 樹的專利。這些樹是一種電腦科學結構,可透過使用加密法連結區塊來儲存資料。在 20 世紀 90 年代末,Stuart Haber 和 W. Scott Stornetta 使用 Merkle 樹實作了一個無法竄改文件時間戳記的系統。這是區塊鏈歷史上的第一個執行個體。

該技術在這三個世代中不斷發展:

第一代 – 比特幣和其他虛擬貨幣

2008 年,Satoshi Nakamoto 概述了區塊鏈技術的現代形式。其中 Satoshi Nakamoto 只是個名稱,其可能是一個人也可能是一群人。Satoshi 的比特幣區塊鏈理念使用 1 MB 的資訊區塊進行比特幣交易。即使在今天,比特幣區塊鏈系統的許多功能仍然是區塊鏈技術的核心。

第二代 – 智慧合約

在第一代貨幣出現幾年後,開發人員開始考慮超越加密貨幣的區塊鏈應用。例如,Ethereum 的發明者決定在資產轉移交易中使用區塊鏈技術。他們的重大貢獻是智慧合約功能。

第三代 – 未來

由於各公司發現並實作新的應用程式,區塊鏈技術也相應地不斷演變和成長。公司正致力於解決擴展和運算的限制,而在持續演進的區塊鏈中,具有無限的潛在機會。

區塊鏈技術具有哪些優勢?

區塊鏈技術為資產交易管理提供了諸多優勢。我們在以下小節中列出了其中一些:

進階安全

區塊鏈系統提供現代數位交易所需的高水準安全防護與信任。人們總是擔心有人會操縱基礎軟體來為自己製造假幣。但是,區塊鏈使用加密法、去中心化和共識這三個原則來建立一個幾乎不可能被竄改的高度安全的基礎軟體系統。不存在單一故障點,且單一使用者無法變更交易記錄。

提升效率

企業對企業的交易可能需要大量時間,並且可能會造成營運瓶頸,尤其是在涉及合規和第三方監管機構時。區塊鏈中的透明度和智慧合約,會使此類商業交易更快且更高效。

加速稽核

企業必須能夠以可稽核的方式安全地產生、交換、封存和重建電子交易。區塊鏈記錄在時間順序上是不可變的,這意味著所有記錄總是按時間排序。這種資料透明度將能加快稽核處理速度。

比特幣和區塊鏈有何不同?

比特幣和區塊鏈可交互使用,但它們是兩個不同的事物。由於比特幣是區塊鏈技術的早期應用,人們無意間開始用比特幣來表示區塊鏈,進而造就了這一誤稱。但區塊鏈技術的應用遠不止於比特幣。

比特幣是一種無需任何集中化控制即可運作的數位貨幣。比特幣最初是為了於線上進行金融交易而建立的,但現在被視為可轉換成任何其他全球貨幣 (如美元或歐元) 的數位資產。公有比特幣區塊鍊網路可建立和管理中央總帳。 

比特幣網路

公有總帳記錄了所有比特幣交易,世界各地的伺服器則儲存了該總帳的複本。伺服器就好比銀行。儘管每家銀行只知道其客戶兌換的貨幣,但比特幣伺服器卻知道世界上的每一筆比特幣交易。

任何擁有備援電腦的人員都可以設定其中一台伺服器,亦即節點。這就像是開設自己的比特幣銀行而不是銀行帳戶。

比特幣探勘

在公有比特幣網路上,成員透過求解加密方程式來探勘加密貨幣,進而建立新區塊。系統向網路公開廣播每筆新交易,並在節點之間共享。每隔十分鐘左右,挖礦程式會將這些交易收集到一個新的區塊中,並將它們永久新增至區塊鏈中,從而作為比特幣的最終帳簿。

由於軟體流程的複雜性,探勘需要大量的運算資源並且耗時極長。作為交換,挖礦程式會賺取少量的加密貨幣。挖礦程式可作為記錄交易並收取交易費用的現代文員。

利用區塊鏈加密技術,網路上的所有參與者可就誰擁有哪些硬幣達成共識。

資料庫和區塊鏈有何不同?

區塊鍊是一種特殊的資料庫管理系統,它比常規資料庫擁有更多功能。我們在以下清單中描述了傳統資料庫和區塊鏈之間的一些顯著差異:

  • 區塊鏈不會損害對現有資料的信任,同時還能去中心化控制。這在其他資料庫系統中是絕無可能的。
  • 參與交易的公司無法共享他們的整個資料庫。但在區塊鍊網路中,每家公司都有自己的總帳複本,而系統會自動維護兩個總帳之間的一致性。
  • 儘管在大多數資料庫系統中,您可以編輯或刪除資料;但在區塊鏈中,您只能插入資料。

區塊鏈與雲端有何不同?

雲端是指可以線上存取的運算服務。您可以從雲端中存取軟體即服務 (SaaS)、產品即服務 (PaaS) 和基礎架構即服務 (IaaS)。雲端供應商會管理他們的硬體和基礎設施,並讓您透過網際網路存取這些運算資源。它們提供的資源不僅僅是資料庫管理。如果你想加入一個公有區塊鍊網路,您需要提供您的硬體資源,以存放總帳複本。為此,您也可以使用雲端伺服器。一些雲端供應商還從雲端提供完整的區塊鏈即服務 (BaaS)。

什麼是區塊鏈即服務?

區塊鏈即服務 (BaaS) 是第三方在雲端中提供的受管區塊鏈服務。您可以開發區塊鏈應用程式和數位服務,而雲端供應商可提供基礎設施和區塊鏈建置工具。您要做的就是自訂現有的區塊鏈技術,從而加快區塊鏈的採用並提高採用效率。   

什麼是 AWS 區塊鏈服務?

AWS 區塊鏈服務提供專用工具來支援您的需求。您可以使用它們來建置所有內容,從維護不可變交易記錄的集中式總帳資料庫到有助於消除中繼點的多方全受管區塊鍊網路。AWS 擁有眾多來自合作夥伴的區塊鏈解決方案,這些解決方案均已經過驗證,可支援所有主要區塊鏈協定,包括 Hyperledger、Corda、Ethereum、Quorum 等。因此,您可以使用 AWS 更輕鬆、快速及高效地開發區塊鍊和總帳應用程式。以下是一些實用的 AWS 區塊鏈服務:

Amazon Quantum Ledger Database (QLDB) 是一個全受管總帳資料庫,提供透明、不可變且以密碼編譯方式驗證的交易日誌。其擁有一個內建日誌,可精準且有序地存放所有的資料變更。日誌只能附加,這意味著使用者可以將資料新增到日誌中,但不能覆寫或刪除。 

Amazon Managed Blockchain 是一種全受管服務,可讓您使用 Hyperledger Fabric 和 Ethereum 輕鬆加入公有網路,或是建立和管理可擴展的私有網路。立即建立 AWS 帳戶,開始使用區塊鏈。

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