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要追溯區塊鏈(Blockchain)是怎麼來的,不外乎先想到比特幣(Bitcoin),比特幣是第一個採用區塊鏈技術打造出的P2P電子貨幣系統應用,不過比特幣區塊鏈並非一項全新的技術,而是將跨領域過去數十年所累積的技術基礎結合。

比特幣區塊鏈所實現的基於零信任基礎、且真正去中心化的分散式系統,其實解決一個30多年前由Leslie Lamport等人所提出的拜占庭將軍問題。

1982年Leslie Lamport把軍中各地軍隊彼此取得共識、決定是否出兵的過程,延伸至運算領域,設法建立具容錯性的分散式系統,即使部分節點失效仍可確保系統正常運行,可讓多個基於零信任基礎的節點達成共識,並確保資訊傳遞的一致性,而2008年出現的比特幣區塊鏈便解決了此問題。

而比特幣區塊鏈中最關鍵的工作量證明機制,則是採用由Adam Back在1997年所發明Hashcash(雜湊現金),為一種工作量證明演算法(Proof of Work,POW),此演算法仰賴成本函數的不可逆特性,達到容易被驗證,但很難被破解的特性,最早被應用於阻擋垃圾郵件。

在隱私安全方面的技術,可回溯到1982年David Chaum提出注重隱私的密碼學網路支付系統,具有不可追蹤的特性,成為比特幣區塊鏈在隱私安全面上的雛形,之後David Chaum也基於這個理論打造出不可追蹤的密碼學網路支付系統eCash,不過eCash並非去中心化系統。

在區塊鏈中每筆交易,採用橢圓曲線數位簽章演算法(Elliptic Curve Digital Signature Algorithm,ECDSA),可追溯回1985年Neal Koblitz和Victor Miller分別提出橢圓曲線密碼學(Elliptic curve cryptography,ECC),首次將橢圓曲線用於密碼學,建立公開金鑰加密的演算法。相較於RSA演算法,採用ECC好處在於可以較短的金鑰,達到相同的安全強度。到了1992年,由Scott Vanstone等人提出ECDSA。

區塊鏈最早源於比特幣,但區塊鏈的應用卻不僅於此。

過去幾年也陸續出現許多基於區塊鏈技術的電子貨幣(統稱為Altcoins),不過隨著比特幣持續備受爭議,各國政府與金融機構紛紛表態,直到近1、2年,大家才終於意識到區塊鏈的真實價值,遠超過於電子貨幣系統。

區塊鏈可結合認許制,以滿足金融監管需求

若要將比特幣與區塊鏈技術分開來看,最大的不同之處在於,由於比特幣為虛擬貨幣應用,因此面臨各國法規的限制,但區塊鏈現在已經可結合認許制或其他方式來管控節點,決定讓哪些節點參與交易驗證及存取所有的資料,並提供治理架構(Governance Structure)及商業邏輯(Business Logic)兩大關鍵特性。

目前區塊鏈可分為非實名制和實名制兩種,前者如比特幣區塊鏈,後者如臺大的GCoin區塊鏈。現在的區塊鏈已經可結合認許制 (Permissioned),來配合金融監管所需的反洗錢 (AML) 與身份驗證 (KYC) 規範。

而銀行和金融機構想採用的都是實名制的區塊鏈。

區塊鏈演進4階段

區塊鏈技術隨著比特幣出現後,經歷了幾個不同的階段,常見的分法將比特幣視為Blockchain 1.0,為數位貨幣(Currency)應用,Blockchain 2.0開始出現如智慧資產(Smart Assets)、智慧契約(Smart Contracts)等貨幣以外的應用,Blockchain3.0則是指更複雜的智慧契約,將區塊鏈用於政府、醫療、科學、文化與藝術等領域。

區塊鏈新創DTCO執行長李亞鑫基於現有的分法進行補充,他認為,Blockchain 2.0以彩色幣(Colored Coin)為代表,在區塊鏈上運行Open Assets Protocal,可傳遞貨幣以外的數位資產,如股票、債券等。

而從Blockchain 2.0之後,可再分出一類屬於Blockchain 2.5的應用,包括代幣(貨幣橋)應用、分散式帳本(Distributed Ledgers)、資料層區塊鏈(Data Layers Blockchain)、結合人工智慧(Artificial Intelligent),以及無交易所的國際匯款網路,以Ripple為代表,資料層、分散式儲存則以Factom、MaidSafe為代表,Blockchain3.0則以Ethereum為代表。

他表示,Blockchain2.5跟Blockchain3.0最大的不同在於,3.0較強調是更複雜的智慧契約,以2.5則強調代幣(貨幣橋)應用,如可用於金融領域聯盟制區塊鏈,如運行1:1的美元、日圓、歐元等法幣數位化。

由於區塊鏈協議幾乎都是開源的,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。

去年金融科技(Fintech)才剛吹進臺灣,沒想到才過幾個月,一股更強勁的區塊鏈技術也開始在臺引爆,全球金融產業可說是展現了前所未有的決心,也讓區塊鏈迅速成為各界切入金融科技的關鍵領域。

儘管現在就像是區塊鏈的戰國時代,不過,以臺灣來看,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。

這次臺灣只比國外晚了半年,引爆點可從臺大釋出一套自行開發的開源區塊鏈協議GCoin,並宣布將成立金融科技暨區塊鏈中心說起,短短一周的時間,便引發各界高度關注,接著研討會不斷,不過,由於區塊鏈具有較高的技術門檻,大家都知道它擁有許多特性跟好處,但卻遲遲處於觀望階段,就連臺灣做區塊鏈的新創業者,也非常稀少。銀行業目前也還卡在門口,除了少數金控開始分享這個議題之外,多數金融業者仍處於試圖理解技術面的階段。

 

 技術演進:區塊鏈是怎麼來的 

》1982年
拜占庭將軍問題
Leslie Lamport等人提出拜占庭將軍問題(Byzantine Generals Problem),把軍中各地軍隊彼此取得共識、決定是否出兵的過程,延伸至運算領域,設法建立具容錯性的分散式系統,即使部分節點失效仍可確保系統正常運行,可讓多個基於零信任基礎的節點達成共識,並確保資訊傳遞的一致性,而2008年出現的比特幣區塊鏈便解決了此問題。
David Chaum提出密碼學網路支付系統
David Chaum提出注重隱私安全的密碼學網路支付系統,具有不可追蹤的特性,成為之後比特幣區塊鏈在隱私安全面的雛形。

》1985年
橢圓曲線密碼學
Neal Koblitz和Victor Miller分別提出橢圓曲線密碼學(Elliptic Curve Cryptography,ECC),首次將橢圓曲線用於密碼學,建立公開金鑰加密的演算法。相較於RSA演算法,採用ECC好處在於可用較短的金鑰,達到相同的安全強度。

》1990年
David Chaum基於先前理論打造出不可追蹤的密碼學網路支付系統,就是後來的eCash,不過eCash並非去中心化系統。
Leslie Lamport提出具高容錯的一致性演算法Paxos。

》1991年
使用時間戳確保數位文件安全
Stuart Haber與W. Scott Stornetta提出用時間戳確保數位文件安全的協議,此概念之後被比特幣區塊鏈系統所採用。

》1992年
Scott Vanstone等人提出橢圓曲線數位簽章演算法(Elliptic Curve Digital Signature Algorithm,ECDSA)

》1997年
Adam Back發明Hashcash技術
Adam Back發明Hashcash(雜湊現金),為一種工作量證明演算法(Proof of Work,POW),此演算法仰賴成本函數的不可逆特性,達到容易被驗證,但很難被破解的特性, 最早被應用於阻擋垃圾郵件。Hashcash之後成為比特幣區塊鏈所採用的關鍵技術之一。
Adam Back於2002年正式發表Hashcash論文。

》1998年
Wei Dai發表匿名的分散式電子現金系統B-money
Wei Dai發表匿名的分散式電子現金系統B-money,引入工作量證明機制,強調點對點交易和不可竄改特性。不過在B-money中,並未採用Adam Back提出的Hashcash演算法。Wei Dai的許多設計之後被比特幣區塊鏈所採用。
Nick Szabo發表Bit Gold
Nick Szabo發表去中心化的數位貨幣系統Bit Gold,參與者可貢獻運算能力來解出加密謎題。

》2005年
可重複使用的工作量證明機制(RPOW)
Hal Finney提出可重複使用的工作量證明機制(Reusable Proofs of Work,RPOW),結合B-money與Adam Back提出的Hashcash演算法來創造密碼學貨幣。

》2008年
比特幣
Satoshi Nakamoto(中本聰)發表一篇關於比特幣的論文,描述一個點對點電子現金系統,能在不具信任的基礎之上,建立一套去中心化的電子交易體系。

Blockchain 1.0:加密貨幣

數位貨幣與支付系統去中心化

》約2012年之後

Blockchain 2.0:智慧資產、智慧契約

市場去中心化,可作貨幣以外的數位資產轉移,如股票、債券。如Colored Coin便是基於比特幣區塊鏈的開源協議,可在比特幣在區塊鏈上發行多項資產

》約2014年之後

Blockchain 2.5:金融領域應用、資料層

強調代幣(貨幣橋)應用、分散式帳本、資料層區塊鏈,及結合人工智慧等金融應用

Blockchain 3.0:更複雜的智慧契約

更複雜的智慧合約,將區塊鏈用於政府、醫療、科學、文化與藝術等領域

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