特別報導

從經濟笑話到為科技界帶來奇蹟與災難,探討加密貨幣的身世與未來(上篇)

文.圖/Lucky 2021-06-30 23:30:33
大概從2020年的下半年開始,加密貨幣的相關議題開始不斷加速浮現,挖礦、礦工、區塊鍊、比特幣等一系列的名詞就無孔不入的出現在各個新聞和社群版面上,而緊隨其後則是一系列的晶片荒、顯卡荒衝擊,直至今日都還嚴重影響著我們生活,可以說是在智慧型手機之後,影響力最高的''科技''產物。

然而一個原先被金融界恥笑的發明是如何撼動整個世界的?貨幣與挖礦又是什麼關係?它的實際功用是否真的只是貨幣?還是另有目的?關於各項加密貨幣的內容資訊就讓我們一同來探討一下,本篇將從加密貨幣的誕生開始,講解什麼是加幣貨幣以及何謂「挖礦」,讓大家能夠對這「看不到的黃金」有著更完整的認識。



虛擬貨幣不等於加密貨幣

如今我們時常聽到的比特幣(Bitcoin)、以太幣(Ether)、狗狗幣(Dogecoin)...等等,都是屬於「虛擬貨幣」的一種,也就是不以實體形式,如紙鈔、硬幣等方式發行貨幣,而僅以數位的方式存在於網路空間中,也因為不存在實體,相關的買賣行為也都必須透過程式,且幾乎都需要利用網路連線才能完成交易。

此外,虛擬貨幣的發行也不像實體貨幣有資格限制,受到的法規約束也較少,基本上是人人都可以發行,所以像是線上遊戲中打怪掉落的金幣、手機遊戲用來抽卡的魔法石,甚至是購買商品的回饋點數、里程數,在廣義上也都屬於虛擬貨幣的行列。

我們在線上遊戲中打怪、解任務賺取金錢獎勵其實也算是虛擬貨幣的一種。


然而並不是所有的虛擬貨幣都能稱之為「加密貨幣」,唯有那些能夠從貨幣產出、交易到資料歸檔都使用密碼學進行加密保護的虛擬貨幣才能稱之為加密貨幣。同時因為經過複雜加密處理的關係,這些貨幣普遍有著難以竄改、交易認證程序繁瑣、倚賴大量電腦運算性能的特性,使貨幣在網路世界中有著極高的安全性,以此確保金融服務的可靠性。

比特幣、乙太幣、門羅幣等有使用加密機制保護交易資料的虛擬貨幣,才能稱為加密貨幣。


第一款加密貨幣的誕生

比特幣(Bitcoin)是中本聰(Satoshi Nakamoto)於2009年推出的加密貨幣,它是第一款能夠讓所有人都參與貨幣產出的加密貨幣,然而與現今造成晶片荒、貨幣變成炒作商品的情況不同,比特幣最初的願景其實是希望透過「控管貨幣總量」的形式來遏止傳統貨幣政策造成的通貨膨脹問題。

為了方便識別,每一種加密貨幣都會有一個專屬符號,像是比特幣就是以大寫的「B」作為設計。


比特幣是如何阻止通貨膨脹?
造成通貨膨脹的成因很多,在這邊以最一般的消費市場運作模式為例。依照資本市場,我們的各項消費行為最終都會使多數貨幣流入各大企業與資本家,使得富人的財富累積的越來越多,也讓絕大多數的貨幣沒有回到大眾市場的循環中,流通貨幣數量便會逐漸減少,造成中產階級的人們擁有的資產下降導致無法消費的情況出現,而沒有消費自然也就不可能會有經濟了。

傳統的貨幣政策為了避免上述的事情成真,就必須發行更多貨幣到市場中,確保金錢的流通性,但是貨幣增加了,人們能買到的商品數量可不會因此增加,依照供需法則,當商品數量跟不上人的消費速度時,商品的價格就會上漲,最終造成了不管印製多少鈔票,錢都只會往固定的地方流去,商品的價格還因此不斷地上漲,形成了一個死循環。

傳統貨幣政策為了解決貨幣流通性的問題,是以追加貨幣的方式,造成物價不斷上揚。


然而比特幣的形式則與傳統貨幣政策不同,由於比特幣的最大數量是固定的,不會為了任何因素而增加,所以如果選用比特幣作為市場貨幣時,一旦多數比特幣都落入少數人手中後,市場商品就會因為缺發貨幣來從事消費造成價格下跌,此現象稱之為通貨緊縮。

不過光只是緊縮還不夠,因為市場的根本問題是可以使用的貨幣不足,此時唯一的解決方法就只有讓更多的比特幣回到市場中,而這也將會造成資本家面臨巨額的損失。因此,使用比特幣的市場必須時刻掌控好貨幣的流通狀況,從而達到控制物價,防止通貨膨脹的效果。

比特幣由於數量固定的關係,讓貨幣的流通性直接影響物價高低,從而抑制通貨膨脹。


根據比特幣白皮書,比特幣將會在2140年停止產出貨幣,屆時市場最大的發行量將會約是2,100萬個,而比特幣的最小計量單位稱之為「聰」,相當於0.00000001(一億分之一)個比特幣,不過如果有需要,最小單位將能視情況進行調整,畢竟現實情況總會因為有人弄丟貨幣一類的因素使實際流通量要小於最大發行量,所以總得有一些手段確保其流通性。

只可惜中本聰可能萬萬沒想到,原本是設計用來打破通貨膨脹的比特幣到了現今,反倒成為了金融炒作工具,更是促成顯示卡大缺貨的一大元兇,可以說是相當諷刺,不過究竟是什麼原因促成了現在這樣的局勢呢?關於這一點可就與比特幣所樹立起來特殊交易規則有著密不可分的關係。

上圖為比特幣三年內的價格走勢,可以看到自2020年年底之後,價格因為炒作的關係極速暴增,一度攻破50,000/個大關。


加密貨幣的特色
比特幣的誕生奠定了日後許多其他加密貨幣的設計基礎,其中在交易行為上比特幣創造了三項主要特色:交易驗證去中心化、金流透明化、帳戶隱私匿名化。這三項特色對於加密貨幣可以說是影響最為深遠的,現今市場上最熱本的幾款貨幣,如以太幣、門羅幣、狗狗幣等,均比照比特幣使用相同或近似的交易規則,甚至在某些方面,這些規則才是加密貨幣的價值核心。

交易驗證去中心化
不同於實體交易一手交錢一手交貨,我們是可以當下確認貨幣和貨品的狀況再決定交易是否完成,然而像是信用卡、行動支付、虛擬貨幣等數位交易的形式因為沒有實體的形式,為了讓這筆交易是安全、可信任的,就勢必會需要有某些方法來證明此交易的有效性並提出相對應的保障。

於是乎,負責驗證交易有效性並承擔交易風險的單位也就孕育而生,也就是我們熟知的銀行、郵局、農會等金融單位,而我們之所以會利用它們的服務來完成各項金融交易,其實就是信任它們能對我們的每筆交易做出保證和擔保。

最終,這些金融單位就會成為數位交易的「中心」,我們不論是要匯款、刷卡等行為就均會圍繞著它們展開,這就是所謂的「中心化」。

我們現今的各項金融交易都圍繞著專門的平台機構,形成了所謂的「中心化」概念。


中心化的好處是替我們簡化交易驗證的麻煩,讓我們在交易上能夠更為快速、簡便,但是相對的身在中心的這些單位也就掌握了「制定規則」的權力,像是手續費、交易時間等都能依照這些單位的需求更改,身在外圍的我們基本上無權干預。

另外簡化的金融路徑也使得資安風險提高,相當於是將雞蛋放在一個籃子裡,一旦遭到駭客入侵、天災,不光是大家的資料將遭到外洩、損毀,整個金融交易系統也可能發生崩潰,造成在修復之前無法進行任何服務的災難。

中心化的金融體系相當於把所有的服務集中在一個點上,倘若遭受駭客入侵,損失將會難以估計。


至於比特幣、以太幣等加密貨幣使用的「去中心化」交易概念則是相反,它採用分散式的方法讓所有人都能參與交易的驗證,就好比是在大庭廣眾之下讓無數的人見證了交易的進行,滿滿的人證,事後也就別想抵賴了。

加密貨幣的去中心化沒有專門的交易中心來驗證交易,而是將此過程轉交由每一位在平台上的人來進行。


在加密貨幣的「去中心化」過程中,為了防止交易資料遭到竊取、竄改,交易的資訊會進行繁雜的加密,並將這些資料隨機指派給網路上有意參與驗證的用戶,由於加密的形式極為複雜,所以驗證的過程會需消耗大量主機的運算能力,為了感謝參與者的貢獻,他們便會獲得一定量的發行貨幣和手續費做為報酬。

非中心化交易的好處就是所有人都是規則的一部份,打從貨幣誕生的那一刻起,交易應該如何進行、手續費等內容就已經是固定,任何人都無法更改。而且因為交易網路是由所有參與者協助進行,不存在所謂的中心系統,加上每筆交易都是由多人聯合進行驗證,所以除非駭客的主機運算能力遠遠超出其他網路成員的加總,否則要癱瘓整個交易網路或是竄改交易資料,以目前的技術幾乎是完全不可能的。

然而去中心化的問題就是交易行為變得相當沒效率,為了確保交易安全,整個交易過程都必須使用麻煩的加密程序,同時因為資料分配、解密認證回傳等步驟,加密貨幣存在著「等待時間」以及「單次處理上限」的問題,以比特幣來說,交易網路約每10分鐘會進行一次資料整理,且一次能夠受理的最大數量為2,500筆,也就是說如果玩家剛好在資料分配後的下一刻、或是在處理的交易量超過2,500筆之後才送出,不好意思,這筆交易就至少要在10分鐘後才會送達,相較於我們銀行匯款、刷卡只要幾秒鐘,處理速度上有著不小的差距。

去中化的交易雖然更為安全,但也相對的帶來交易效率不佳的問題,例如使用比特幣交易,就須至少等待10分鐘才能完成轉帳。


金流透明化
相信大家時有所聞一些有關內線交易、做假帳等相關金融財金的新聞,這些犯罪利用一般民眾和內部人員的對於市場營運狀況、資金交易等情報的資訊不對等進行欺詐與謀取不當利益。

因此,比特幣和其他相似的加密貨幣為了確保交易的公平性,貨幣使用一種名為「區塊鍊(Block Chain)」的紀錄形式,將貨幣從誕生以來的全部交易帳本公開保存在整個交易網路中,讓每個人都可以在任何時間進行查看與追蹤貨幣的流向。

而所謂的「區塊鍊」是一種串連式的資料紀錄方式,每個加密資料區塊都包含上一個區塊的部分資料,因此相鄰區塊間紀錄的檔案會互有重疊,舉例來說如果第一個區塊的儲存內容為ABC、第二個就是BCD、第三個CDE…以此類推,整體概念就好似鎖鏈環環相扣一般。

簡化後的區塊鍊概念如上圖,每一個方塊都代表一個加密區塊,裡面會包含部份上一個區塊的資料以及全新的資料。


這種資料加密機制有著修改難度非常高的特性,由於區塊之間的資料彼此互補,所以倘若今天只修改其中一筆資料的話,就會造成與相鄰的上下兩筆資料出現不吻合的情況,勢必就得連帶的改動相連的資料,但如果改動的話,周圍的資料就又會受到牽連,從而讓需要修改的範圍像漣漪一樣擴散開來,變得極度複雜且麻煩,再加上加密貨幣所有區塊的修改權限都有加密保護,讓有心人士想要進行竄改的難度又被大幅度提高好幾個等級。

只是這極強安全防護能力之下,有著檔案儲存高度沒效率的問題,畢竟每個區塊會進行重複性的資料紀錄,使得加密貨幣的紀錄檔案極為肥大而且還會像滾雪球一般不斷成長,所以要每個使用加密貨幣的人都掌握一本這樣的帳本顯然是不太可能,因此比特幣使用了「分散式資料庫」的方式,將帳本資料打散在不同的用戶之間,降低帳本資料對儲存空間的負擔。

區塊鍊對於儲存空間的要求相當大,光是首次需要下載的帳本資料就達到65GB以上,相當於一款3A級遊戲的容量。


帳戶隱私匿名化
一般我們辦理金融帳戶與信用卡需要準備雙證件、印章等證實身分的資料,並且我們進行的每一筆交易,都會在金融單位的伺服器端留下紀錄,所以銀行能夠隨時偵測我們消費行為,在出現疑似盜用的行為時進行警告,也能用以做為犯罪調查的證據,不過相對的我們的私人隱私等於變相送給了這些單位,小從時不時接到惱人的推銷電話,大到駭客入侵個資外洩等,都是現今金融體系所帶來的缺點。

但是在加密貨幣的世界中,申請帳戶不需要一堆文件,僅要註冊一組帳號即可,其目的就如同遊戲中的暱稱,只是用來做為身分識別,用戶完全不須要填寫任何的個資內容,甚至就連整個交易網路本身都不會儲存個人資料,同時像是比特幣還能在每一次交易的時候,創立一組一次性的轉帳地址,讓整個交易變得非常難以追蹤到現實用戶。

唯獨需要注意的是,即便交易系統採匿名制,網路地址也可以是一次性的來防止追蹤,但由於加密貨幣的所有交易內都是公開的,所以如果不慎在交易平台外的地方公開了自身的帳號,又或是透過貨幣管理平台進行貨幣交易的話,帳號的個資還是有可能因此外流的。

另外,因為加密貨幣在註冊帳號的時候不會留下任何個資,因此為了提供更可靠的安全驗證,在我們建立好帳號之後,系統會給予三樣證明身分的驗證資料,分別是私鑰密碼、助記詞和密鑰庫文件。

「私鑰密碼(Private Key)」是一種由系統亂數生成包含英文大小寫與數字的密碼,用於登入帳號與進行轉帳,不過因為這一串密碼實在太長也缺乏邏輯,使得帳戶管理變得很困難,於是在完成帳號建立之後,系統還會給予12個英文單字,稱之為「助記詞」。

申請加密貨幣帳戶時會獲得一組私鑰密碼,這組密碼的內容是隨機的生成的,而且長度超長。


「助記詞(Backup Phrase)」是一串由12個英文單字的組成的密碼,有著能夠儲存多組私鑰密碼的特性,就好比我們的身分證可以用來辦理多間銀行的帳號物一樣,因此我們只要記住助記詞,就能夠一次同步登入多組加密貨幣帳戶,相較於每個帳戶的私鑰都是獨一無二的存在,助記詞能夠更輕鬆的進行資產管理。

註記詞是一組由12個英文單字所組成的密碼,通過它用戶將能一次性登入多組加密貨幣帳戶,整體便利性會比私鑰密碼方便的多。


至於「密鑰庫文件」則是一個經過加密的密碼文件,概念類似實體金融卡需要搭配專屬儀器和密碼才能使用一般,密鑰庫文件裡面同樣紀錄了帳戶的密碼,但是需要配合指定的解碼軟體和助記詞才能進行帳戶登入和交易。

以上三種驗證資料可以以說是帳戶的生命,一旦遺失了,加密貨幣網路將「沒有任何方法」可以尋回或補發,畢竟整個平台既不留下個資又採匿名制,驗證文件遺失自然也就無從證明自己是帳戶的持有人囉!這也就是為什麼會有新聞報導有人損失市值百億元的貨幣只因筆電被丟掉,因為它的帳戶認證資料還在裡面啊!

加密貨幣的帳戶密碼一旦弄丟就沒有任何方法能夠補發,使得新聞上不時出現有人因此損失上億資產。


賺取加密貨幣,實現虛擬淘金夢

看完了加密貨幣的特色,接下來我們來聊聊「挖礦」吧!所謂的挖礦指的就是在貨幣交易網路中賺取貨幣的行為,這個詞最早是第一款加密貨幣也就是比特幣的發明人,中本聰所提出的。

中本聰比喻賺取比特幣的行為就好比是挖金礦,我們投入到「礦坑」之中,消耗礦坑的金礦,將其轉變成可以利用的「黃金」後,再將其轉入經濟市場之中。

賺取比特幣的行為比喻成「挖礦」,用戶透過貢獻電腦運算效能的方式,將數據資料轉變成可以用以交易的貨幣,就如同礦工把礦石挖出來提鍊成有價值的黃金一般。


如今隨著加密貨幣的盛行,「挖礦」就成了賺取加密貨幣的代名詞,而與之對應的「礦工」就是指那些進行貨幣產出的人們,用來從事挖礦的設備則稱作「礦機」。

挖礦原理講解
所謂的挖礦其實是幫助平台進行「交易驗證」的過程,此過程可以分為兩個步驟:認證交易的有效性、帳本記錄歸檔,礦工們便是透過完成這兩項工作來賺取系統提供的獎勵。

以比特幣為例,交易網路每10分鐘會生成帶有部分舊資料與充滿未驗證交易資料的加密區塊,此時礦工們就要為這個區塊進行解密的動作,而解密過程就好比要電腦去運算一個極為困難的題目,因此期間會消耗大量的電腦運算效能。

最終完成解密的礦工會發布一個名為「工作量證明(Proof Of Work)」的內容到整個交易系統供所有人進行驗證,通過驗證之後,該區塊內紀錄的交易就算是獲得認可,同時「第一個」完成驗證的人會獲得帳本記錄歸檔的權力,將交易的結果公布到區塊鍊的帳本上,讓交易內容被永久記錄,並獲獲得貨幣做為報酬。

圖為挖礦賺取貨幣的簡易流程。


挖礦效能越高,報酬卻越低
從前面的內容我們可以得知,每一個區塊只會有一位礦工能獲得記帳權與貨幣獎勵,因此礦工們彼此之間屬於競爭的關係,如果想要在區塊的爭奪中勝出,勢必就需要以更快的效率完成解密,也就是讓自己的電腦有著更強的運算效能。

而在加密貨幣中,主機的運算能力一般會被簡稱為「算力」,其單位為「hash/s」,代表一秒鐘可以在區塊中進行解密的次數,其數值越高,代表運算的效能也就越高。

然而需要注意的是,加密區塊的解密過程是帶有運氣成分的,所以即使算力低的主機也有可能比算力高的主機提早完成解密,因此算力的高低對於區塊爭奪來說,其實只能算是「勝率」的參考,不代表算力低的主機就注定一無所獲,否則整個加密平台將最終就會被少數礦工壟斷,而這顯然違背了加密貨幣的初衷。

此外加密平台為了防止壟斷的行為,在加密機制上會根據整個網路的算力進行動態調整,倘若今天網路的算力太高,加密的難度相對的就會提高,反之則會將難度降低,確保交易認證不會因為算力不足而無法如期完成。

只是這樣的調整機制在貨幣的炒作之下出現了大問題,正常來說,交易網路在礦工們逐漸增多、全網的算力大增之後,會因為加密難度的提高,造成既有的算力所能帶來的收益下降,此時如果選擇追加設備維持既有收益,也會因為增加的設備成本、電力成本等因素,使得實質報酬只會被不斷稀釋,形成算力越高、收益卻越低的惡循環,進而迫使礦工出走。

圖是這三年下來加密區塊的加密難度走勢,隨著近年挖礦的熱潮的關係,全網的算力大增,也使得密碼難度在不斷的上揚。,


但是因為從2020年下半年開始,比特幣、以太幣等主流加密貨幣開始瘋狂大(炒)漲(作)的關係,即使貨幣的產出成本提高也還是有獲利空間,促使礦工們更踴躍的投入,開始不斷地搜括各種可以用以挖礦的零件,也就形成了現在市面上的顯示卡、處理器、硬碟全部嚴重短缺問題。

收益還在減少,挖礦獎勵減半機制
在前面小編提到,中本聰發明比特幣的目的是希望透過控制貨幣的數量,解決一般貨幣政策導致的通貨膨脹和資本壟斷。因此我們可以知道,加密貨幣將不會無限的產出,反而真的會像礦坑裡礦物一樣越來越少。

只是加密貨幣畢竟是透過競爭區塊的形式來獲得貨幣獎勵,而區塊的產生會因為貨幣交易的關係源源不斷的生成,所以既然區塊會一直生成,那又要如何控制貨幣的數量呢?關於這一點,中本聰在設計的比特幣的時候給了一個相當簡單且粗暴的答案,那就是「不給獎勵」。

根據比特幣的獎勵機制,每產出「21萬個比特幣」就會減少一半的挖礦獎勵,直到流通的貨幣達到2,100萬個,此時區塊將不會再生成任何貨幣,目前最近一次獎勵限縮是在2020年的5月,預計到了2140年的時候將不再會有貨幣產生。

加密貨幣的獎勵機制會隨著產出的貨幣增多而減少,像是比特幣在2020年減半之後,每個區塊的獎勵從12.5枚變成6.25枚,未來還會更少。


這樣的限縮機制的代表貨幣的產出速度會隨著時間越變越慢,從而變向的增加貨幣的取得難度,挖礦的收益注定將會出現不可逆的減少,迫使礦工們覺得這門生意因為不符成本,選擇放棄挖礦而將手中的貨幣釋出,達到貨幣流動的目的。

貨幣停止產出不要緊,還有手續費啊!
綜合貨幣交易的原理與獎勵機制我們可以得知,加密貨幣進行交易的時候需要礦工們提供算力來進行驗證,而礦工們便可以從中獲取獎勵;另一方面,貨幣將隨著時間減產產出,並在某一天停止生成,但這豈不是會讓礦工在未來認定這個貨幣失去牟利的價值,而不再願意為平台提供算力,造成交易因為無法被驗證而面臨停擺的命運?

為了避免這一點的發生,加密貨幣本身也有提供「手續費」的獲利管道,只是這個手續費的概念其實更像是小費,它不像一般金融機構一樣有明定一套標準的收費,而是由用戶和礦工自行協商。

在進行貨幣的交易時候,交易方可以選擇要支付給礦工的手續費比例,而礦工在進行挖礦作業的時候,也能夠選擇剃除手續費過低的加密區塊,透過這樣的形式,讓礦工能夠在失去貨幣獎勵機制後繼續透過貢獻算力來從中收取利益。

同時隨著未來貨幣獎勵減少、甚至停止之後,手續費也將成了一個貨幣能否存活的關鍵,如果手續費價格太高,人們放棄使用該貨幣交易;相反地,價格太低則換成礦工認為不符成本而出走,此外那些交易金額太少、或是手續費出價太低的交易也可能因此遭到礦工們忽視而無法完成驗證的問題。

未來隨著挖礦的成本越來越高,交易手續費將可能成為礦工們是否願意為平台提供算力的關鍵。


幾家歡樂幾家愁的加密貨幣

從以上的介紹,我們可以看到加密貨幣巧妙的利用市場經濟的原理,透過供需法則來控制貨幣的產出與流動,打成許多傳統貨幣限制的創舉,只是可惜現實的變化往往超過理想的預期,造成現在的加密貨幣成為了市場的炒作商品,對比貨幣的初衷可以說是格外諷刺。

下一期小編將為大家講解各項加密貨幣的相關爭議,包含為何加密貨幣與實際貨幣的差異、實際應用上的社會問題、以及挖礦對整個市場環境的影響,想更深入了解的加密貨幣的玩家還請記得持續關注PCDIY!,獲悉更多科技知識。


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