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Blockchain intro 0428
该文档探讨了区块链及其应用，重点介绍了比特币的技术背景与商业模式。随着超账本技术的应用，区块链的发展越来越受到企业青睐。此外，比特币采矿的难度不断增加，而全球矿机市场主要由中国企业主导。
![[ModernWeb2018] Web3.0 區塊鏈 DApp + 智能合約開發：你必要挑戰的坑坑洞洞](https://cdn.slidesharecdn.com/ss_thumbnails/web3-v1-180718031506-thumbnail.jpg?width=640&height=640&fit=bounds)
Blockchain intro 0428
- 1. 台大財金三 傅詩婷、台大財金三 謝昊辰、台大政治三唐若筑、 成大經濟四 李秉洋、北大經濟四 李盈潔 1 區塊鏈的技術與應用
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- 3. 結論 3 • 超級帳本下的平台fabric 正式版於去年啟用，隨著企業的加入，聯盟鏈的 應用將愈加盛行。 •因為比特幣數量收斂，所以將來分叉會逐漸減少，趨於穩定。而比特幣的 資料同步隨著資訊過於龐大，最終將成為其缺點。 • 由於比特幣發行量有限，且全球算力增加，因此挖礦難度隨之增加。未來 如何製造出算力大的硬體設備成為礦機生產商競爭關鍵。 • 礦池與雲挖礦未來營運需關注比特幣價格、挖礦難度及獎勵，觀察礦工籲 投入之意願而定 • 交易所促進比特幣的流通，錢包確保比特幣安全至上的核心需求，兩者的 完備帶動整體生態系的生成。
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- 8. 競爭式/分配式區塊鏈 8 競爭式區塊鏈 工作量證明(Proof of work) 最常見的是比特幣中的「挖礦」，即各 節點競爭算出區塊鏈網絡出的題目，答 對的一方便能將區塊放到鏈上，並獲取 獎勵。 缺點：不夠即時；耗能大 分配式區塊鏈 權益證明(Proofof stake) 根據持有的貨幣數量和時間來決定誰是 下一個負責產生區塊的人，而每加上一 個新區塊，便根據幣齡(幣的數量 * 持 有時間)產生相對應的利息。 缺點：富者越富；流動性差 資料圖片來源：samsonhoi.com 按照產生區塊、加到鏈上的方式分類
- 9. 智能合約 9 在區塊鏈上以程式撰寫的合約，並由電腦執行。 避免人為因素引起的糾紛，並且更有效率，並連結 各處電腦驗證、加密、記錄這份合約。 • 合約主體：智能合約中必須要有合約主體，如此 一來才能在智能合約的程式中自動鎖定及解開合 約中的相關商品及服務。 • 數位簽名：智能合約需要所有參與者透過他們的 私鑰（privatekey）進行認證之後，才能被啟動。 • 合約條款：智能合約中的條款所有的操作順序， 皆須由所有參與者認同並簽署後才可執行。 • 去中心化平台：智能合約被放入去中心化的區塊 鏈平台，並分佈於各個節點之間，等待執行合約。 資料來源：區塊客
- 10. 超級帳本 10 Hyperledger 是 Linux基金會於 2015 年發起的區塊鏈數位技術和交易驗證的開 源專案聯盟，目前擁有超過 100 家企業成員，為全球最大的區塊鏈聯盟 其下的一個平台fabric最早由IBM發起，專為商業用途而設計，包含貨運追蹤、 智慧合約等功能，可以根據不同對象提供不同程度的資訊存取權。 資料來源： hyperledger
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- 12. 比特幣核心技術為Hash演算法，並衍生出區塊鏈 • 首先，Hash演算法就像將資料建立數位指紋的概念，可以將任何長度的資料轉換成較簡單的Hash 值，並藉由難以逆推性，來確認資料的安全程度。 • 由右圖可知，當資料被轉譯成Hash值後，若被有心人士嘗試竄改，最後得到的Hash值就會與原先 的不同，由此也可驗證資料是否正確及具有唯一性。 •而區塊也是由此衍生出來的技術，並加入-條件Hash，規定Hash必須小於困難指數，使得Hash變 得難以重新計算，最後利用這種機制將區塊內的資料封鎖起來，形成保護機制。 資料來源: Wikipeida 12
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- 14. 比特幣的電子交易資料，透過加密後形成區塊鏈接 • 將一個比特幣定義為一串數位簽章，每位擁有者為前一個交易及下一位擁有者的公開金鑰 （public key）簽署一個雜湊的數位簽章，並將之加入一顆貨幣的尾端，透過上述的方式將貨幣 發送給下一位擁有者。收款者可以透過檢查簽章來驗證該鏈的擁有者。 •在沒有第三方的情況下，為了能讓所有參與者接收到，收款者需要確保交易期間節點是認同該交 易的，這時就出現時間戳伺服器(TimeStampServer)，這時由很多交易組成的區塊(block)所對應 Hash並加上時間戳，因此形成一條鏈。 資料來源: Wikipeida 14
- 15. 節點資料透過工作量證明，篩選適當區塊後最後同步 • 假設所有的節點(Node)都已經存在區塊0~3，這 個時候節點R的礦工採出新礦區塊(Block R)，同 時節點G採出新礦區塊(BlockG)，會藉由資料溢 散傳遞。 • 原本的區塊0~3同時收到R、G的資料形成分岔， 而當再出現新的節點P採出區塊(Block P)時，這 時P會去計算兩個分支的-總困難指數，保留指數 高的而刪除低的。 • 這時被刪除的R資料如果本來就被其他區塊包含， 則不必做其他改變；但如果被刪除的R區塊內有 沒被包含的資料，則必須將這些資料傳遞去其他 區塊，使最後資料收斂而達成同步。 資料來源: Wikipeida 15
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- 17. 節點的分叉分為硬分叉、軟分叉 • 硬分叉：「硬分叉」是指當規則改版，採新舊不同 版本的節點因規則不同而導致共用的區塊錬的分叉 時，舊版本的節點不接受新版本節點產生的區塊， 最後使得新舊規則的世界兩分明，各自構成各自的 分叉（branch）。 • 軟分叉：「軟分叉」是指當規則改版，採新舊不同 版本規則的節點因規則不同而導致共用的區塊錬的 分叉時，採用舊規則的節點會軟性地接受新規則節 點產生的區塊，形成新舊版本的節點混在一起構成 的區塊錬。 •實際上比特幣就出現此情況，使得比特幣出現分支 BCC、BTG等分支貨幣，最後協議要有95%算力支 持，比特幣才會出現分叉，解決擴容問題。 17
- 18. 採礦量最後會收斂成一個數，代表供給的有限性 • 採礦步驟如下圖所示，先猜測一個nonce值，利用安全Hash演算法計算Hash，若算出的Hash小於 困難指數就成功建立一個區塊，若大於困難指數就會繼續重複前面步驟。 • 進行採礦的人稱為「礦工」，最一開始礦工計算出一個區塊可以獲得50 BTC的酬勞(約4年減半一次)， 有些甚至可額外獲得手續費。 •比特幣設計大約每10分鐘採出一個區塊，每採出21萬個區塊(大約4年)酬勞減半，因此最後算出比特 幣總數將不超過2100萬個，而數量的收斂也就顯示出比特幣的價值。 資料來源: Wikipeida 18
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- 20. 資料來源: www.chinatimes.com/newspapers/20180123000269-260203 20 中國三大礦機生產商壟斷全球9成市占 •礦機生產商主要是進行晶片設計與研發，而後的晶片製造與封裝等皆由其他公司負責， 最後生產商進行組裝、銷售。 • 目前中國擁有世界排名前3的虛擬貨幣礦機生產商，分別為比特大陸(市占約為80%)、嘉 楠耘智(市占約為15%)和億邦通信，旗下產品螞蟻礦機、阿瓦隆礦機、翼比特更占據全球 95%以上的市占率。
- 21. 21 礦機生產商 • 競爭關鍵 由於礦機在運作時會消耗龐大電力以及產生大量熱能，因此，礦機著重算力、性能、 功耗，而芯片的升級研發成為礦機生產商的競爭關鍵。 而製造成本以及供應鏈的取得成為其他小型生產商難以與大廠商抗衡的原因。 目前，礦機生產商開始向人工智能領域擴張，比特大陸 2017年 11 月份推出的首款 AI 晶片。 • 獲利龐大 投資機構 Bernstein 分析師表示，比特大陸在 2017 年獲利達 30 億美元至 40 億 美 元。嘉楠耘智營收超過20億元，大部分來自於礦機銷售。 • 需求隨比特幣價格波動 礦機需求隨比特幣價格波動，如2017年比特幣價格大漲， 原本出廠價萬元左右 的 礦機，被爆炒到超過3萬元的價格，仍然供不應求。
- 22. 資料來源:比特大陸、嘉楠耘智、億邦通信官網 22 礦機規格比較 螞蟻礦機S9 14T阿瓦隆A841 翼比特 E10.1 18T 重量 5.5 kg 5.2 kg 9.8 kg 芯片 189片 BM1387 104片 16奈米A3210 70片 DW1228 算力 14 TH/s 13 TH/s (-5% ~ +10%) 18 TH/s 能耗比 100W/T 100W/T 90W/T 售價 ￥9900 ￥9900 ￥34200 • 螞蟻礦機S9已經成為世界上主流的ASIC比特幣專用礦機。 • 技術演進: CPU挖礦→GPU挖礦→FPGA挖礦→ASIC挖礦。 算力單位: 1 KH/s = 1000 H/s 1 MH/s = 1000 KH/s 1 GH/s = 1000 MH/s 1 TH/s = 1000 GH/s 1 PH/s = 1000 TH/s
- 23. 資料來源: BTC.com 23 礦池 •背景: 由於挖礦人數增加，難度提升，單個設備的算力很難再 挖到比特幣，因此，造就礦池的產生。 • 運作模式: 1. 礦池是一個全自動的開採平台，及礦工自家的礦機 接入礦池——提供算力——獲得收益。礦池則收取 少量手續費。 2. 礦工能隨時選擇要加入的礦池。 3. 礦池連接區塊鏈網路的節點接收交易訊息，產生待 打包的區塊廣播給礦工，並分配每個礦工負責尋找 nonce 的範圍。礦工找到符合的 nonce 就回報給 礦池，礦池驗算後就記錄為一個 “share”。 • 優點: 礦池的算力占比大，挖到比特幣的機率更高，提升了開 採的穩定性。 BTC.com, 29.56% AntPool, 11.32% SlushPool, 10.69% F2Pool, 8.18% ViaBTC, 8.18% Others, 32.07% POOL DISTRIBUTION • 目前前五大礦池控制全球約65%算力。
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- 25. 25 礦池分潤模式比較 PPS (Pay-Per-Share) PPLNS (Pay Per LastN Shares) PPS+ / PPLNS+ 定義 礦池根據礦工的算力在礦 池中的占比，並根據當前 的挖礦難度與全球總算力， 估算礦池每天能夠挖到的 區塊，每天給予礦工固定 的利益。 礦池發現區塊後才會分潤 ，並根據礦工貢獻的shares 占比來分配區塊中的貨幣。 指原本各自的分潤方 式，加上比特幣交易 手續費以PPLNS的方 式分給礦工 差異 即使礦池當天沒有發現區 塊，礦工仍會有收益。 如果礦池整天沒有發現區塊， 那麼礦工當天就沒有收益。 多了交易手續費的分 潤 風險 礦池承擔 共同承擔 - 礦池手續費 較高(2~4%) 較低(1%) - • 其他分潤方式: PROP、FPPS、DGM、Solo、score等
- 26. 26 雲挖礦 • 運作模式: 礦池自己建礦場，買礦機，想挖礦人不需要負擔礦 機和電費，只需在網站上購買算力即可參與挖礦。 而每個參與的個人則依擁有的算力比例分配挖到的 礦。 • 礦場地點: 中國— 廉價的電力和實惠的設備 冰島 — 地熱能源、自然冷卻的可能性 • 為什麼營運商有那麼多算力不自己挖礦 分散風險(承擔較少比特幣跌價的風險)、資金有限 • 營運商 Genesis Mining、Hashflare、nicehash、 Hashnest
- 27. 資料來源: Genesis Mining27 全球最大雲挖礦營運商-Genesis Mining • 創建於2014年，為全球最大的雲挖礦營運商 • 收益: 每日發放，但有最小收益發放金額限制(避免 用戶在接收收益時支付過多手續費) • 自由開放的合約時間: 合約長短式變化的，取決於算力難度、比特 幣價格、及維護費用 (當合約獲利不足以支應維護費用時，此可能 發生在算力難度增加，或是比特幣價格下 跌，投資者的每日收益會是零，而此合約將 會持續60天，直到合約再度獲利，否則將會 中止合約。) • 維護費用: 以每GH/s计算(目前USD 0.00028 GH/s) 包含電費開銷、制冷、維護、託管等 • 付款方式: 可使用信用卡或虛擬貨幣
- 28. 資料來源: https://zh.bitcoinwiki.org/wiki/云挖矿 28 雲挖礦投資者優缺點比較 •優點 1. 進入成本低、費用低 2. 投資金額彈性 3. 無需購買昂貴的設備。 4. 無需控制、設置或修理設備。 5. 沒有能源成本、風扇旋轉的噪音、解決散熱的 問題。 • 缺點 1. 龐式騙局!!! 2. 公司機制、營運不透明 3. 需承擔比特幣跌價風險(如果比特幣價格下跌， 雲挖礦公司可能終止或者拒不支付) 4. 需考量挖礦難度增加、獎勵變少的風險 5. 租賃費用增加最終的採礦成本，這會影響最終 收入 6. 控制空間小且沒有自行選擇服務器的可能（通 常提供商自己分配租戶）。且無法更改所使用 的軟件 7. 沒有自己創建挖礦系統的樂趣。
- 29. 比特幣交易平台 比特幣交易所是一般用戶獲取比特幣的主要途徑，它促進大部分比特幣的流通，此外用戶也可至代買所 或場外交易進行買賣。台灣自2018年開始有本土的交易所上線，在此之前主要透過代買所或場外交易 購幣。代買代賣的模式容易使代買所有匯兌的問題，且用戶需付將近10%的手續費，台灣較知名的代買 所已陸續成立交易所。預計今年將有4間交易所在台上線。 交易平台 代買所 交易所場外交易(OTC) 模式 於交易所購入幣後，再加價 轉售給用戶 買家透過交易所平台，向其他 持有者購入其手中的幣 採取一對一議價，沒有公開 競價制度 收入 賺取差價 賺取媒合雙方的手續費 賺取買賣雙方刊登的廣告費 優點 門檻較低、保證交易機制 手續費低 可與不同國家的個人用戶直 接談價 缺點 買入手續費將近10% 國外交易所需實名認證及外幣 帳戶，交易門檻較高 交易風險 例子 MainCoin、Bitoex CoinBase、TideBit LocalBitcoins、OTCBTC 29資料來源：168比特幣
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- 31. 比特幣錢包三大概念 比特幣錢包是用來收發、存放比特幣。其三大概念為: • 地址：地址是由公鑰轉換而來，被用於接收比特幣，一個地址上收到 比特幣後，只有使用該地址所對應的私鑰才能花費這個地址上的錢。 • 私鑰：每個比特幣位址在生成時，都會有一個相對應的該地址的私鑰 被生成出來。這個私鑰可以證明你對該地址上的比特幣具有所有權。 •公鑰：與私鑰一一對應，是由私鑰推算出來的。 任何人都可以在公鑰與地址上查詢帳戶餘額，但是要使用地址內的虛擬貨 幣時，需要擁有私鑰。 31
- 32. 比特幣錢包種類 根據私鑰的存放方式，將錢包種類劃分如下： 鏈上錢包：用以安全存放比特幣私鑰，可以用私鑰簽名以發送比特幣，並能夠查詢區塊鏈顯示比特幣餘 額的軟硬件設備 類別 鏈上錢包 鏈下錢包 離線錢包(冷錢包)本地錢包 在線錢包 多重簽名錢包 私鑰儲存位置 離線設備(電腦、 手機、專業硬體 設備等) 用戶本地設備電 腦、手機等 錢包服務器 服務器和本地 各一把私鑰 用戶不掌握私鑰 對應錢包產品 Armory離線端 Electrum離線端 Armory在線端 Electrum在線端 Blockchain OpenBlock BitGo Coinbase 32資料來源：巴比特
- 33. 各類錢包特點 比特幣錢包滿足用戶對於比特幣安全至上的核心需求，其基本功能為安全的保存比特幣私鑰及收發比特 幣，用戶在選擇錢包主要考量安全性、易用性及成本。 冷錢包 本地錢包 多重簽名錢包 優點可以有效避免駭客侵入及 網路攻擊 個人完全控制自己的幣， 不依賴第三方平台 有兩個以上的私鑰， 安全性較高 缺點 常為儲存大量比特幣者設 計，日常使用不便 個人電腦可能被植入病毒 須保護好本地私鑰 和未來地址上的私 鑰，使用成本較高 33資料來源：巴比特
- 34. 比特幣期貨 比特幣期貨是以比特幣價格指數為標的的標準化合約。目前CME及CBOE皆推出比特幣期貨。 交易所 CBOE CME 開盤時間均為台北時間早晨7時 交割 均為現金交割，合約到期不持有比特幣 標的物數量 1枚 5枚 原始保證金適用比例 44% 47% 漲跌幅限制 逾10%暫停交易2分鐘， 之後逾20%暫停5分鐘 分為7%、13%及20%， 一旦逾20%，當日只能在 此幅度內交易 特色 適合散戶投資人 適合對沖基金及交易公司 34資料來源：中國時報
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- 37. 以太坊(Ethereum)：以太幣(ETH) • 以太坊2015年誕生，除了使用以太幣作為點對點貨幣交易，以太坊更致力打造成 一個去中心化的多應用平台。 • 以太坊的最大價值便是提供需要使用區塊鏈的DApp，不需要再建構自己專屬的 區塊鏈，而可以用以太坊來開發即可。 •以太坊也提供各種DApp的運行平台，以太幣便是在以太坊上運行的DApp之一， 主要用途為讓Dapp開發者支付以太坊內的服務費。 • 以太坊基金會開發以太坊平台需要錢，投資者也希望未來能使用以太坊上的各種 DApp；而媒合兩者的方式就是發行貨幣，也就是 ICO（Initial Coin Offerings， 首次貨幣眾籌） 資料來源:區塊勢 37
- 38. Initial Coin Offering(ICO) •ICO募資形式： ICO（首次代幣發行，或稱代幣群眾募資）為企業運用區塊鏈技術發起募資活動。 當Token儲存的資訊代表了這家公司的股份，透過虛擬貨幣公開向大眾兜售這家公司的Token， 民眾則付出虛擬貨幣，來購買代表這家公司股份的Token。儲存在Token內的股份記錄，藉助區 塊鏈技術，容易散布又不可能竄改，因此可以成為一種有效的公司股份憑證形式。 • ICO實例：沃田咖啡 臺灣一家精品咖啡批發商「沃田實業」，在2017年12月中旬發起了臺灣第一個本土ICO計畫，沃田發 行2,100萬枚咖啡幣虛擬代幣，消費者需先擁有以太幣，才能用來購買咖啡幣。咖啡幣可用來兌換沃 田自家烘焙的精品咖啡或是參加手沖咖啡基礎課程。與國外新創公司常見的ICO募資不同，此為一種 實體商品使用權（兌換權）的發行。 38
- 39. 瑞波幣(XRP) • 2012年誕生，目前由RippleLabs公司營運及發行，主要 作為金融相關機構的全球支付網絡，設計目標就是希望 能夠無縫傳輸任何形式的貨幣。 • Ripple引入了“共識（Consensus）”機制，通過特殊 節點的投票，在很短的時間內就能夠對交易進行驗證和 確認。 •Ripple是世界上第一個開放的支付網路，其主要的優勢 在於極短的傳輸時間和極低的手續費，也因此受到金融 機構的喜愛。 • Ripple網路支持多種貨幣。除了Ripple幣外還支持法定 貨幣（例如美元、歐元、日元等），並打算在近期支持 比特幣，未來有可能支持所有虛擬貨幣。 39
- 40. IOTA幣 • IOTA誕生於2015年，應用於物聯網的小額支付 和信息儲存，打造智能城市，以及讓各種硬體 可以按照用戶使用量來計算花費。 • Ex:將二手汽車的里程數與保養紀錄儲存在 Tangle上，避免數據被惡意偽造 • IOTA改良了區塊鏈需要支付手續費給礦工的設 計，推出沒有區塊、沒有鏈也沒有礦工的新技 術 Tangle。Tangle沒有礦工驗證交易，而是每 一個發起交易的人都得負責驗證其他交易，因 此其驗證速度比區塊鏈快的多，也不須支付交 易手續費。 • Tangle能夠確保數據的安全，而且這種零交易 手續費的設計，特別適合未來物聯網時代的數 據交換。 資料來源:區塊勢 40
- 41. 結論 41 • 超級帳本下的平台fabric 正式版於去年啟用，隨著企業的加入，聯盟鏈的 應用將愈加盛行。 •因為比特幣數量收斂，所以將來分叉會逐漸減少，趨於穩定。而比特幣的 資料同步隨著資訊過於龐大，最終將成為其缺點。 • 由於比特幣發行量有限，且全球算力增加，因此挖礦難度隨之增加。未來 如何製造出算力大的硬體設備成為礦機生產商競爭關鍵。 • 礦池與雲挖礦未來營運需關注比特幣價格、挖礦難度及獎勵，觀察礦工籲 投入之意願而定。 • 交易所促進比特幣的流通，錢包確保比特幣安全至上的核心需求，兩者的 完備帶動整體生態系的生成。
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- 43. 比特幣期貨 交易所 CBOE CME 開盤時間均為台北時間早晨7時 交割 均為現金交割，合約到期不持有比特幣 標的物數量 1枚 5枚 原始保證金適用比例 44% 47% 漲跌幅限制 逾10%暫停交易2分鐘， 之後逾20%暫停5分鐘 分為7%、13%及20%， 一旦逾20%，當日只能在 此幅度內交易 特色 適合散戶投資人 適合對沖基金及交易公司 43
- 44. 隔離見證(SegWit) • 隔離見證主要分為兩個部分，一個是提高區塊負載量，另一個則是增加閃電 網路。 • 在原有的1MB 區塊之上，外加一個 3MB 的 SegWit 資料區塊， SegWit 資 料區塊會把交易細明包括交易地址、金額、認證資料等分開來處理，從而提 升原有 1MB 區塊能盛載的交易數量。 • 隔離見證的另一個部分是在比特幣網絡上再外加一個『閃電網路(Lightning Network)』，把原有比特幣鏈上金額較少的交易，轉移到這個閃電網絡來處 理，完成後再記錄到原鏈上，目的是解決「微支付（micropayment）」所遇 上的問題，加快交易速度。 44