3大面向一次搞懂區塊鏈，美國NASDAQ、跨國銀行都搶著用

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比特幣雖有去中心化且資料無法被竄改的好處，但其非實名制特性難與現實世界接軌，此外，其網路算力具有被少數人掌握的風險，以及結算速度瓶頸。不過，比特幣採用的區塊鏈技術，卻能被改良來應用在許多金融、非金融領域，作為新一代的多中心化資料庫，這也是為什麼跨國銀行都棄比特幣，卻爭相要採用區塊鏈技術。

美國心理及行為經濟學家Dan Ariely說過，大資料像青少年時期的性愛一樣，大家都在討論，沒人真正知道該怎麼做，但每個人都覺得其他人在做，因此大家開始宣稱自己也在做。而現在的區塊鏈（Blockchain）也正是如此。
不過大家很容易把區塊鏈和比特幣混為一談，因此，我們找來實際開發出一套區塊鏈協定GCoin的臺大資工系教授廖世偉與區塊鏈新創團隊DiQi，將從效率面、安全面、法規面，完整解釋區塊鏈技術，並與比特幣做出區隔，同時，也概括目前各界對區塊鏈的擁抱與發展情形。


為什麼銀行棄比特幣，卻爭相要用區塊鏈技術

開始談區塊鏈之前，得先知道它為什麼這麼紅，而我們又為什麼需要搞懂它，從全球目前的發展趨勢與現況來看，大家應對金融科技（Fintech）已經不陌生，臺灣去年開始積極追趕全球的腳步，然金融科技範疇極廣，從支付、借貸、保險、證券、數位貨幣到理財機器人都算在內，雖然喊得沸沸揚揚，金融主管機關也確實努力鬆綁法規、籌設基金又成立金融科技辦公室，不過實際上，臺灣能推動的金融科技領域非常受限，如P2P借貸、純網路銀行都被綁住雙腳，比特幣也未受正面關注，導致現在大多仍侷限於支付領域，拼命推電子支付。
這也是因為，大家常以顛覆一詞談金融科技，諸如矽谷要吃掉華爾街的午餐、銀行分行即將消失等話語帶給金融產業莫大的威脅，對金融產業而言，一方面怕業務遭侵蝕，一方面又想搶占先機，因此在投資新創同時，又不敢真的採用，雙方始終找不到最佳平衡點，對消費者而言，雖然被簡單便利又省手續費所吸引，不想再與銀行打交道，卻又憂心新型態的模式安全性是否足夠。
再加上不少金融科技創新商業模式與既有體制異質性太高，金融機構不敢輕舉妄動，如比特幣儘管具有去中心化且資料無法被竄改的好處，但其非實名制特性難與現實世界接軌，因此銀行根本不想接受這種數位貨幣。除此之外，比特幣雖強調是自由公平的開放社群，所有人都可以參與交易驗證，但最終算力仍壟斷於少數人中，可從去年底比特幣擴容會議上只有少數人出席的情況看出端倪，再者，比特幣區塊鏈目前仍存在51％攻擊的風險，以及結算速度的瓶頸。
不過，比特幣背後的區塊鏈技術，卻能被改良來應用在許多金融、非金融領域，作為新一代的多中心化資料庫，這也是為什麼跨國銀行都棄比特幣，卻爭相要採用區塊鏈技術。


區塊鏈怎麼運作?

廖世偉解釋，區塊鏈是由密碼學、數學、演算法及經濟模型所組成，結合點對點的網路關係（P2P），並採用分散式共識演算法，來解決傳統分散式資料庫的同步問題，也可以說是一套基礎建設。
簡單來說，區塊鏈可由多個節點組成一個網路，當一筆交易經由某一個節點產生時，會先廣播給其他的節點，讓所有節點經由共識演算法來決定誰可以驗證這筆交易，而這個取得共識過程（比特幣區塊鏈稱作挖礦），就像是讓所有節點一起來解一道數學題，看誰先解出來，就由解出題目的節點來驗證交易，再將交易寫進區塊鏈中，廣播給其他節點，而這筆資料一旦寫進區塊鏈中便無法被竄改。就像是讓所有節點共同維護一本帳本，並由每次最快解題完成的節點來負責記帳以確保公平性，一旦有人入侵網路想竄改帳本，便會立刻被發現。


比特幣只是其中一種區塊鏈技術應用

廖世偉解釋，在區塊鏈出現之前，大部分的網路交易都仰賴金融機構作為可信賴的第三方。在這種基於信用的模式下，所有交易資訊的提供與存儲都被掌握在第三方手上，交易者對於第三方必須完全信任，並且無法驗證。
但2008年出現的比特幣區塊鏈技術，是一個去中心化交易平臺的概念性驗證，其採用密碼學技術來控制貨幣的生產和轉移，屬於一種加密電子貨幣，比特幣可經由挖礦的過程產生，並讓所有參與者透過驗證交易和記錄來獲得比特幣，作為手續費，使得支付的過程可直接由一方發起，並支付給另一方，中間不需要再通過任何金融機構或第三方機構。
比特幣只是其中一種區塊鏈技術應用，由於比特幣的區塊鏈技術開源，大家都可以拿來修改成自己的版本，或是重新開發一套新的區塊鏈，如臺大目前開源釋出的GCoin、Linux基金會的Hyperledger和Ripple，都是不同於比特幣的新區塊鏈協議，這些區塊鏈和比特幣區塊鏈已經大不相同，這裡我們便以比特幣區塊鏈和GCoin區塊鏈作為主要比較對象。


效率面：10分鐘結算速度成比特幣一大瓶頸，GCoin區塊鏈每15秒可結算一次

從結算速度來看，比特幣區塊鏈每秒可處理的交易筆數為7筆，每10分鐘可產生一個清算完的區塊，而GCoin區塊鏈則每15秒就能產生一個區塊，大幅改善了比特幣的結算速度瓶頸。GCoin區塊鏈最初由DiQi團隊花了2年的時間所開發，目前已經無償貢獻給臺大金融科技暨區塊鏈中心，並且開源釋出。DiQi共同創辦人張哲瑞解釋，區塊鏈的結算速度取決於驗證題目的難度及網路節點算力，要在網路算力跟題目難度之間取平衡，此外參與節點數也是影響因素之一。
而決定效能的因素包括演算法要算多久、交易廣播到各節點的速度、各節點收到後要確認多久等，張哲瑞也說，如比特幣這種非實名制的區塊鏈，因為強調公平性，因此有太多節點同時一起解題，得花最多時間在決定驗證者的階段。而像GCoin這種實名制區塊鏈，儘管結算速度已經遠高於比特幣，但在廣播的機制上仍然會遇到一定的效能瓶頸。
那為什麼比特幣需要花10分鐘，張哲瑞說，這是一開始在第一個區塊產生時就定好的條件，結算時間如果太短容易產生分叉情形，也就是各節點對於題目的答案沒有共識，導致帳本不同步。因此，若要縮短結算時間，不只要修改最開始的區塊，還得面臨分叉的問題，而DiQi研發的動態難度調整技術，便是為了要降低產生分叉的機率。


安全面：GCoin區塊鏈採用動態難度調整解決比特幣的51%攻擊風險

這項技術同時也解決了比特幣的安全隱憂，從安全性來看，比特幣區塊鏈設計的一大問題是，如果網路上有人掌握了51%以上的算力，就能破壞網路安全，掌握交易驗證權利，也就是所謂的51%攻擊問題。因此，張哲瑞表示，他們調整許多參數，也花很多時間做演算法優化，讓各節點仍具有公平的驗證機會，確保即使有人壟斷大半的機器算力，仍無法掌握每次的驗證權力。
簡單來說，比特幣原本採用的工作量證明做法，像是發同一道題目給大家解，誰先解出來就有驗證交易的權利，而改用動態難度調整之後，就是透過演算法來分發不同難度的題目給節點，如果節點算力較強，就給較難的題目，這麼做可提升公平性，讓各節點都有機會算出答案，而不至於被少數擁有多數節點和算力的人掌握。
廖世偉表示，以前的網路沒有算法算力保護，郵件都可能被竄改，但在區塊鏈受到密碼學和數學保護，其安全加密機制即使是當今運算速度最快的電腦天河二號，也得花相當於250兆年（2的48次方）的時間才能破解，他們認為目前來說，區塊鏈是足夠安全的，此外，若資料遭竄改，也會馬上被發現，因此其具有可追蹤性與不可竄改的優勢。


法規面：區塊鏈加上認許制，能配合金融監管所需的反洗錢與身份驗證規範

再從法規面來看，廖世偉表示，這也正是比特幣與區塊鏈技術最大的不同之處，由於比特幣是一種虛擬貨幣的應用，因此面臨各國法規的限制，但區塊鏈本身卻仍夠藉由認許制或其他方式，來管控節點，只讓部份節點參與交易驗證並存取所有的資料，來滿足金融監管需求。
目前區塊鏈可分為非實名制和實名制（認許制）兩種，前者如比特幣區塊鏈，後者如GCoin區塊鏈。GCoin區塊鏈目前已經做到可認許制 (Permissioned Blockchain)，能配合金融監管所需的反洗錢 (AML) 與身份驗證 (KYC) 規範。張哲瑞解釋，銀行和金融機構想採用的都是實名制的區塊鏈，為了滿足金融領域的應用需求， DiQi團隊從去年開始，開發新的區塊鏈架構，要讓區塊鏈上的節點具有不同的身分，包括聯盟（Alliance）、發行者（Issuer）及一般使用者（或稱錢包），其中，只有聯盟成員才具有驗證交易的權力，各個發行者可產生資產，而一般使用者則指用戶或錢包。
在結合認許制之後，廖世偉認為，若善用其不可竄改性與可追蹤性，區塊鏈將是政府建立可管可控的IT基礎建設時的一大利器。他也強調，若想要應用在現實世界中，確保交易紀錄的安全性及可追蹤性，就必須採用實名制才能運作，如臺灣的自然人憑證便採用實名制。而比特弊是並非實名制，無法與現實世界融合，大家都看得到公有金鑰，但不知道這把金鑰對應到哪個人，沒辦法追蹤交易來源對象。
廖世偉也說，這世界原本存在兩種信任體制，一種是相信政府或大公司的中心化系統（中心化系統），另一種是只相信自己，也就是所謂的分散式系統，基於零信任基礎下，每個人都擁有完整帳本，如比特幣區塊鏈，但這樣衍生多餘性和複雜性，不僅每個節點都可看到完整帳本，在交易傳遞上也因此較為複雜，因此現在出現了第三種選擇，也就是如GCoin這類的新一代區塊鏈，不僅做到去中心化，同時藉由認許制來控管節點的身分與驗證權力。


為什麼全球42家銀行搶著加入R3聯盟

目前區塊鏈可分為底層協議、服務供應商以及區塊鏈上層的應用，張哲瑞表示，如比特幣、Ripple和GCoin，都是最底層的區塊鏈協議，而區塊鏈服務供應商有的會自己開發一套區塊鏈，有的拿現成的區塊鏈協議來改，再提供API或是服務給金融機構，最上層則是區塊鏈應用平臺如比特幣交易所、或是美國NASDAQ所採用的Linq交易平臺。
對銀行來說有兩種選擇，一種是自己採用一套區塊鏈來提供服務，如美國NASDAQ所採用的區塊鏈平臺Linq，另一種則是和別人一起共用同一套區塊鏈，如全球42家銀行組成的區塊鏈聯盟R3，便是想要找出一套大家都認定的區塊鏈，作為這些銀行之間的交易清算平臺。


取得區塊鏈原始碼不難，難在找到對的區塊鏈服務供應商

以目前全球的發展狀況，區塊鏈投資主要集中在北美、歐洲，其次才是亞洲，且以中國為主，廖世偉表示，北美約有10幾家區塊鏈服務提供商，並且獲得當地金融機構與政府單位的重視，而臺灣目前真正握有實際技術的區塊鏈服務商不多，大部分只是比特幣交易商。
他認為，科技問題就是人才問題，目前幾乎所有區塊鏈協議都是開源的，因此要取得區塊鏈協議的原始碼不是問題，重點是要找到好的區塊鏈服務供應商，協助導入現有的系統。而銀行或金融機構得對區塊鏈有一定的了解，才能知道該如何選擇，並應用於適合的業務情境，除了DiQi之外，目前幾個知名的區塊鏈服務供應商包括Digital Asset Holding（DAH）、Chain.com和Mijin。


進入新區塊鏈時代，未來仍採用傳統資料庫的銀行恐被淘汰

現在就像是區塊鏈的戰國時代，由於區塊鏈有技術上的進入門檻，這些銀行或金融機構要從理解並接受區塊鏈，到找出一套大家都認可的區塊鏈，且真正應用於交易上，恐怕還需要一段時間。對臺灣來說，廖世偉認為，任何虛擬幣的發展都不是我們應該關心的，臺灣真的要推動金融科技發展，應該著重在區塊鏈技術本身。比特幣只是區塊鏈技術的一個應用，與區塊鏈技術是兩回事。
他認為，區塊鏈對金融機構來說，就像是1995年網際網路剛出現的時候，若沒有進行產業升級便會失去競爭優勢，當大家都開始電子化，採用人工紙本作業的銀行就會被淘汰，而現在，當大家開始進入區塊鏈時代，還在採用傳統資料庫的銀行，未來恐怕會因高營運成本而被淘汰。