疫情期間，大家盡量避免有所謂的「連結」（至於是什麼樣的連結我們就不討論了😅）。一旦事物連結在一起通常就很難去破壞...。
說到連結，今天想跟大家來看一看所謂的區塊鏈（Blockchain），以及常常一起提到的比特幣（Bitcoin）。
如果不是因為工作或是本身興趣/投資的話，是否像我一樣長期以來一直似懂非懂（其實就是不懂），但又想稍微了解一下這些聽起來很夯的名詞？
先說，我不是Blockchain或是Bitcoin的專家，所以如果有需指正的地方請不吝指教 🙂。
比特幣（Bitcoin）
首先從比特幣開始說起吧。比特幣是所謂的虛擬加密貨幣（Cryptocurrency），就像一般的貨幣，但只能透過電子的方式進行交易（比較像信用卡的概念），沒有像鈔票或硬幣這種實體。
它有身為貨幣的價值，因此也有匯率可用來交易其他國家的貨幣（一個比特幣在我寫這篇文章的時候價值約39,900美金）。
Bitcoin是在2008年被一個（或是一群）署名Nakamoto Satoshi（中本聰？）的人所發明的，更詳細的故事可參考Wiki。先說，我們不會評論比特幣或是其他加密貨幣的投資價值，純粹是以學習的角度來認識這些科技跟機制。
為什麼會有比特幣？
重點是，為什麼會想到Bitcoin這種東西呢？
來看個百分之百虛構的比喻吧～😎
有個遙遠的國家叫撒錢國，喔，不是....是沙前國。這個國家的人民使用沙前幣在做買賣交易。人民每天辛勤工作賺沙前幣，並將錢存在銀行，過著知足和平的的生活。
然而，沙前國的王子好賭成性，有一天在賭場輸了好多錢。沙前國王子面對巨大的負債，靈機一動，叫央行印很多很多的沙前幣給他用。然後，又叫銀行的高層竄改帳戶的資料庫把他的戶頭的錢加倍。
結果，人民發現東西越來越貴，手邊的錢可以買的東西越來越少，錢的價值越來越薄 😢。
這時，為了阻止沙前國的中央權力暴走，有個人叫王聰聰有了一個想法：
「我們不能讓政府或銀行這種特定機構來管理我們的錢！我們要全民監督，大家一起管😡！」
「要怎麼大家一起管？一直以來都是銀行在幫我們做記帳啊。」人民問。
王聰聰想到一個辦法：「我們來創造一個叫比比幣的錢💲，這種錢的所有交易紀錄都是線上公開透明，大家隨時都可以看到所有的交易紀錄。」
「而且，為了不讓有心人士有機會竄改任何一筆交易紀錄，交易紀錄之間用密碼來做連結。這些密碼還不是一般的密碼，而是利用交易紀錄內容產生的密碼，因此一旦內容有變，產生出來的密碼就對不上了。」
「那交易發生的時候，總要有人來認證吧？如果有人故意用同一筆錢重複交易怎麼辦？沒有中央機構要如何來防止這件事？」人民問。
「這樣吧，我們開發一道機制讓大家一起參與認證，想要認證的人必須解開一道艱難的數學問題。這個數學問題必須要花很多很多的時間跟精力。然後，每次有一筆交易完成後，所有人都會得到一份拷貝。這樣一來，不但可以增加壞人想竄改資料的難度，也利用認證來確保資料的正確。解開數學問題的人就有資格將交易紀錄加入資料庫，作為獎賞，他可以分到一些比比幣！」王聰聰說。
大家接受了王聰聰的想法，而且相信這個比比幣是有交易價值的，於是比比幣就開始在沙前國流行起來。而且還傳開到其他王國，越來越多人為了賺比比幣而去參與交易認證過程（解數學題）。...The End
OK，上面的故事簡單的提到了幾個重點...
傳統的貨幣，也就是錢💰的概念，是透過政府及銀行這樣的中央權力機關來管理（英文稱之為Centralized）。但是，有固定的人或團體來管，就會產生舞弊的可能。
像比特幣這樣的加密貨幣，沒有特定的人或團體來管理（稱之為Decentralized）。所有的紀錄都是公開透明的，基本上是所有人一起平等參與監督的概念（這樣的一個網絡稱為Peer to Peer Network）
交易紀錄儲存的方式，是利用特殊的演算法（稱之為hash）根據紀錄內容做出一串密碼，每個交易紀錄都有一個欄位指向上一筆交易紀錄。因此形成一個鎖鏈的概念，駭客沒辦法輕易去竄改其中任何一筆交易紀錄。（每筆交易紀錄稱之為Block。這個就是所謂Blockchain的資料結構）
交易的認證是由解開數學問題的人來擔任，稱之為Proof of Work，作為報酬，他可以拿到一些比特幣。這也就是所謂的挖礦（Mining ）⛏。
Blockchain機制
接著上面的比喻及重點，我們現在終於來到了Blockchain。讓比特幣這樣的概念能夠實現，靠的就是Blockchain這個技術。
Blockchain是一種資料庫。透過hash函數將每一筆資料（Block）加密，而且每一筆資料中含有指向前一筆資料的hash。所有的資料就像被鎖鏈串在一起的資料結構。
每一個Block通常擁有下面幾個主要的屬性：
timestamp：紀錄發生的時間
transaction/data：主要的資料內容（例如sender, receiver, 數量等）
previous hash：上一個block的hash值
hash：block本身的hash值
儲存在Blockchain裡的資料非常難被更改。如果今天其中一個Block被改變，就會使hash值被改變，造成鎖鏈的不連貫。
除非，你把所有的Block的hash都重新算過一遍來產生新的連結 😱。
而Blockchain為了確保有這樣的事不會發生（真的是小心再小心），透過Proof of Work這樣的機制（記得我們剛剛說的解數學難題），讓產生一個新的block這件事變的很困難，更遑論將所有的blocks全部更改！
大家聽過所謂的比特幣挖礦（bitcoin mining）吧？
挖礦這個名字說實在話是蠻誤導的，其實它真正的目的就是將block加到blockchain的認證過程。需要用到大量的電腦計算，透過不斷的嘗試（trial and error）來解題，因此被稱為挖礦，這個過程消費相當多的電力⚡️。
Python模擬
接下來作為參考，我們試試看用Python來模擬簡易版Blockchain的過程，順便幫助我們理解 🙂。
參考來源：https://www.activestate.com/blog/how-to-build-a-blockchain-in-python/
首先來定義Block的class：
Block的基本構成是交易內容（transactions），交易時間（timestamp），上一個block的hash。至於nonce我們等一下會再討論。
make_hash的method，在物件生成時還不會用到。這個會等到Proof of Work成功後才會產生，等一下會再看到。
接下來是重點的Blockchain的class：
Code有點長，基本上幾個重點就是：
_create_genesis_block：在Blockchain生成時，自動產生第一個始祖block
add_transaction：將交易紀錄裝入待認證的list
mine：處理待認證資料主要的認證過程，透過Proof of Work（解題）得到的答案（hash）將成為新的block的hash
add_block：將block加入blockchain。在此之前會當中會確認之前的hash是否符合
接下來定義Proof of Work：
這裡的Proof of Work就是模擬解題的過程，例如說：
題目的破關條件是block的hash值的前兩碼為"0"。
根據目前的block內容，用.make_hash來計算出初期hash值。
如果算出來的hash值不符合破關條件，將.nonce增加1 （藉此來改變hash值）
重複上述（3）直到符合破關條件
這裡我們再加一個小幫手功能讓我們可以檢視整個blockchain：
OK！萬事具備，接下來就是執行blockchain的過程了！
這裡我們單純將新的交易內容加入blockchain的物件中，然後用.mine()來做交易的認證並加入blockchain。
利用get_chain，我們看到blockchain裡現在有兩個blocks。除了第一個初始的block（genesis block），我們還加了一個新的block。這個新的block有previous_hash指向第一個block。有看到nonce是220嗎？在這裏代表這一個block試了220次才破關。
我們可以利用同樣的過程不斷將新的交易加入blockchain，形成延續的鏈鎖，並確保資料的安全性及不可變性！
結論
今天透過了比特幣簡單的了解一下blockchain的技術，內容涵蓋了：
什麼是比特幣
為什麼是比特幣
Blockchain的機制
利用Python模擬Blockchain
現在我們知道，Blockchain技術主要解決是中央權力機構所帶來的問題（decentralization）。優點是去除人為的因素造成的舞弊。但缺點是效率不好，又很費電⚡。
今天，除了加密貨幣外，Blockchain也被應用在各個產業及公司，可參考這篇文章。
如果大家有興趣想了解更多關於Blockchain或比特幣的話，可以參考以下連結：
希望有幫助到有興趣的朋友喔！
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