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DAY 2
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Web 3

Web3.0 來襲系列 第 2

[2] Web 的底層技術

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了解的Web演化史後,知道web2.0 存在著隱私和安全的疑慮,Web 3.0 透過區塊鏈技術,不但解決了隱私和安全的問題,也建構出網路和各產業的生態系。
Web3.0,就是包含了所有使用區塊鏈技術,而被打造出來的產品的統一稱號。
在知道Web3.0能有什麼應用之前,我們先了解Web3.0底層「區塊鏈技術」的運作方式,以及「區塊鏈的應用場景」。

區塊鏈技術

之前有提到區塊鏈(Blockchain)是一種紀錄資料的方式,並對內容加密保護,而紀錄完成的資料會同步給各個在這個鏈上的參與者(也就是俗稱的節點),來達成所謂的去中心化。
我們常聽到區塊鏈技術常和比特幣綁在一起,區塊鏈可用來轉帳交易,而比特幣就是運用區塊鏈來轉帳的加密貨幣。透過下面區塊鏈轉帳的方式來了解:

區塊鏈轉帳

  1. 發起交易
    當Amy 轉帳比特幣給Bob時,Amy 會以自己的私鑰來加密交易內容(包含交易地址、轉帳金額及手續費等),並廣播給其他節點。

  2. 檢驗交易有效性
    透過 Amy 的公鑰去解密確認交易發起人為本人,並確保其地址裡不少於轉帳的 10 元。

  3. 有效交易廣播給其他所有節點
    透過碎片化的方式儲存 Amy 轉帳的交易資訊。

  4. 競爭出塊
    這時區塊鏈上的所有節點(我們稱之為礦工)會去競爭這筆記帳的資格,競爭記帳資格的方式,就是礦工們透過共識演算法選出一個人來記帳資格,常見的演算法是「工作量證明PoW」,要去解一道非常難的數學題目。最快算完的礦工 X 將把區塊接到區塊鏈上,得到交易手續費及獎勵,並把更新好的區塊鏈廣播給附近礦工同步更新區塊鏈。若同時有另一位礦工 Y 算出同個區塊,會以「最長鏈原則」確保每個節點的區塊鏈一致,也就是礦工 X 和礦工 Y 會繼續算下個區塊並廣播,若礦工 X 更快算出下個區塊,將以礦工 X 的最長鏈更新,Y礦工的鏈會被捨棄。

  5. 交易完成
    等待所有區塊經確認無誤後,Bob就會確認到自己收到10元的比特幣。

透過這個轉帳的例子,我們可以知道從第1步開始,當這筆交易被廣播Amy要轉帳給Bob,所有節點都會記錄這筆交易資訊,並且相互驗證,來提高資料的可信度。
到了第4步競爭出塊時,最快算好的礦工會出塊並同步到所有的節點上,到了第3步當區塊打包成塊放到鏈上時,得符合「最長鏈原則」,就是系統會要求放上最長的鏈,並在最長的那條件繼續下一筆新的交易。

而上鏈後的資料難以被竄改的原因:

  • 每一位參與者都有這筆交易的紀錄,所以就算篡改了一人的紀錄,還是有其他所有節點的紀錄。
  • 有強大的運算設備,且要符合最長鏈原則,算力速度贏過所有的礦工,成功推翻原本的區塊鏈成為主鏈,基本上難以做到。

共識機制

因要達成帳本資訊的一致性、安全性、正確性與公平性,就需要一套規則讓大家遵守,有賞罰制度來讓更多參與者(節點)願意參與,以維持區塊鏈運行,而且不會因為某一些節點失敗而讓系統崩潰,這制定的規則就是共識機制的原則。以下將為大家介紹兩種不同的共識機制:

1. 工作量證明PoW(Proof of Work)

為避免雙重支付,也就是有人同時廣播多筆交易,就必須透過共識演算法,從眾人中選出一個人記帳,最常見共識演算法的類型的就是工作量證明PoW,透過電腦算力去解一道極難的數學題,最先解開的人,就能獲得下一個區塊的記帳權,可打包這個區塊並獲得獎勵。

- 運作原理

解開數學題獲得記帳權跟獎勵,題目:

Hash{(前一個區塊的 Hash 值),(當前區塊的交易資訊),(隨機數)}=當前區塊的 Hash 值。

運行礦機會耗費大量的電力、達到共識所需耗費的時間長(交易確認慢), 以至於礦工為了提高獲得記帳權的機率,必須買更多礦機或組隊形成礦池以掌握更高的算力。

- 最長鏈原則

若兩個節點同時算出答案並放在鏈上,系統會要求節點找全網中更長的鏈,若找到他就會拋棄當前的鏈,在最長的主鏈上繼續挖礦。
若有心人要造假更長的鍊,他必須比全網所有的節點更快找到答案,才可能把假造的區塊放到鏈上。就算他成功假造了第一個區塊,還有後面所有區塊要算,每次都要贏過所有節點的速度,理論上不太可能。

2. 權益證明 PoS(Proof of Stake)

- 運作原理

透過節點所掌握幣的數量多寡來決定獲得記帳權。

PoS 共識算法就像「股東持股的概念」,假設公司中B董的持股數 比G董和H董多,這時B董獲得記帳權(獲得出塊獎勵)的機率,就比G董和H董高。
在 PoS 共識算法的協定裡,獎勵就像「分紅」概念,不需運行礦機,單純以持有該幣的多寡來判定他對平台的忠誠,忠誠度越高代表潛在貢獻度越高,就越有可能獲得獎勵。
此時就可能出現貧富差距的現象,有錢的人會越有錢,對弱勢並不友善。

不同的區塊鏈分別解決的問題

https://ithelp.ithome.com.tw/upload/images/20220906/20151112eCaCcbymmK.png

幫大家總結區塊鏈的重要性,去中心化、難以竄改、公開透明、可追溯。
對企業角度而言,除了資源、資訊的正確性,建立合作的信任基礎相當重要,而區塊鏈本身的特性剛好得以相互信任、提升效率及合作機會。


Web 3.0 特色及發展

Web 3.0的底層技術-區塊鏈,就是去中心化網路互動思維,無須中心化權限,不可篡改達成信任的共識。
幫大家整理Web 3.0的特色和可能的應用:

  1. 去中心化
    • 就社群來說,用戶的數據、資料不再受企業控制
    • 就金融來說,轉帳不需透過銀行,取而代之的是 DeFi(Decentralized Finance,去中心化金融)
  2. 虛實整合
    • 加密貨幣可作為在 Web 3.0 內流通之貨幣
    • DIDs(Decentralized Identifiers)身分證
    • NFT (Non-fungible token)透過區塊鏈技術,讓其難以被篡改、複製,可作為數位資產的「正本」

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