加密電子貨幣

加密電子貨幣gaa1 mat6 din6 zi2 fo3 bai6英文cryptocurrency,有時簡稱 crypto)係一種電子貨幣,特點係[1][2]

  • 會靠密碼學原理產生同分發啲貨幣,尤其係會用到區塊鏈(blockchain)技術;
  • 成個過程當中會靠分散式(有好多部响唔同位置嘅電腦)嘅方法核實啲交易-即係例如當有個人用隻加密電子貨幣買嘢嗰陣,個網絡入面啲電腦會做運算,跟住事先定好並且裝咗落各部機嘅一套協議,核實「A 君傳 xx 咁多錢畀 B 君」噉嘅資訊;途中唔會靠銀行等中央化嘅組織管控[3]
多幅加密電子貨幣相關嘅圖:

例如 bitcoin粵拼bit1 kon1)就係一隻好出名嘅加密電子貨幣,亦係世上第一隻加密電子貨幣[4]

加密電子貨幣嘅一個重要特徵係去中心化(decentralized)-由一大拃分散嘅電腦負責處理啲資訊,而齋係呢點已經引起咗激烈爭議:有唔少人認為去中心化係好嘅,表示個市場難出現壟斷嘅情況;但另一方面,又有好多人話去中心化表示個市場監管唔夠嚴密,搞到個市場零舍多唔見得光嘅交易,甚至仲有國家地區因為呢類原因而禁用加密電子貨幣[3][5]

雖然加密電子貨幣有爭議,呢種貨幣依然吸引咗唔少人用,個市場有咁上下大-有估計話到咗 2022 年,加密電子貨幣成個市場總值成 1.09 萬億美金咁多,當中有成 4,150 億美金(佔咗 40% 左右)嘅都係 bitcoin [6][7]

基本概念

內文:密碼雜湊函數區塊鏈
睇埋:密碼學電子貨幣同埋故障單點

加密電子貨幣會用一大拃分散嘅電腦嚟核實啲交易,原理建基於密碼雜湊函數區塊鏈嘅概念:

  • 密碼雜湊函數(cryptographic hash function):密碼雜湊函數係種雜湊函數[8];一個密碼雜湊函數會將任何長度嘅數據(input)轉化成一個長度固定嘅位陣列output;下圖嘅 digest),而且有以下嘅特徵[9]
    1. 冇隨機性喺入面;
    2. 要「由出嗰啲位陣列嗰度,計返串輸入數據出嚟」,係極之困難甚至冇可能嘅;
    3. 是但搵兩串唔同嘅輸入數據,佢哋出嘅位陣列都會唔一樣;
    4. 串輸入數據變咗少少,出嘅位陣列都會唔同嗮樣。
  • 區塊鏈(blockchain):一種分散式嘅數據庫;一條區塊鏈會用好多部彼此之間有網絡連住、位置上可以相距好遠嘅電腦,喺條區塊鏈當中,數據會斬開做一嚿嚿區塊(block),每嚿區塊都會儲若干嘅數據,儲滿就封(唔俾人再改)同埋連去打前嗰啲區塊度(用 prev_hash),而且每嚿區塊都掕住咗個時間標記(好似下圖噉)[10];區塊鏈可以用嚟儲住啲交易紀錄-一條區塊鏈正路會將網絡入面唔同電腦嘅紀錄做較對,如果有其中一部機啲數據同其餘嗰啲機唔夾,噉就知道嗰部機啲數據有問題,而噉亦都表示,如果有黑客想偷錢(必然會涉及篡改紀錄)就實要改個網絡入面 51% 嘅電腦儲咗嘅數據-呢樣係一樣極之困難嘅工作,而且因為一條區塊鏈每嚿區塊都帶有有關打前啲區塊嘅資訊(用咗密碼雜湊函數),令到防守方更加容易留意到有人對啲紀錄做咗手腳[10]

想像以下噉嘅過程:

  1. 家陣有個人用佢手上嘅加密電子貨幣買嘢,佢要將若干量嘅傳畀賣件嘢嘅人;
  2. 然後佢部電腦將單交易嘅資訊(邊個畀錢邊個收錢,畀幾多錢... 呀噉)話畀個點對點(P-to-P)網絡入面啲電腦知,拃電腦跟住就按事先定好嘅演算法計吓,確定單交易係正確嘅;
  3. 最後,有關單交易嘅數據就會畀個系統加落去條區塊鏈度。

-如是者,就形成咗一連串嘅區塊,記錄嗮過往嘅交易。呢啲記錄極難篡改,而且個網絡分散式,冇話有個中心點係一旦畀黑客等嘅人攻陷咗,就會搞到成個網絡都喪失功能嘅(即係冇故障單點)-呢點唔似得傳統嘅錢噉,要有某啲中央組織(中央銀行)控制住,當中個中央組織會係故障單點,一旦佢出咗事,就可能會搞到成個系統軭嗮。因為噉,有唔少廿一世紀初嘅人都睇好加密電子貨幣[11]

世上第一隻加密電子貨幣係 bitcoin粵拼bit1 kon1),係喺 2009 年由一個筆名叫「中本聰」嘅人發明嘅,而 bitcoin 同時亦係 2020 年代初最大嘅加密電子貨幣。Bitcoin 吸引咗唔少人喺 2010 年代初發明新嘅加密電子貨幣,例如以太幣(Ethereum)就好出名,而啲影響力比較細嘅林林種種加密電子貨幣成日畀人嗌做山寨幣

 
2014 年一地有一大拃電腦喺度做 bitcoin 挖礦-挖礦係指一個環球性嘅電腦網絡做「核實一單交易,並且確保單交易嘅記錄正確噉加落去區塊鏈度」嘅過程。

貨幣挖礦

睇埋:共識機制

挖礦(mining)係加密電子貨幣交易嗰陣會涉及嘅重要工序:每當有人用加密電子貨幣做交易嗰陣,個網絡一定要核實單交易,跟住將單交易嘅記錄正確噉加落去區塊鏈度,呢個過程就係所謂嘅挖礦。喺 2020 年代初,挖礦主要有兩種方法-工作量證明持有量證明[3]

工作量證明

 
一拃電腦喺度做 bitcoin 挖礦。
內文:工作量證明

工作量證明(proof-of-work,PoW)係噉嘅:想像家陣有場交易發生咗,出咗段有關段交易嘅記錄,個系統跟以下噉嘅做法-

  1. 個網絡入面啲電腦,個個爭住鬥快解一條複雜數學問題(睇返上面密碼雜湊函數);
  2. 最快正確噉解到條問題嗰部機嘅擁有者(「證明」佢付出過一定嘅努力),就可以得到一定量嘅加密電子貨幣做獎勵-有獎勵表示啲人會有誘因正確噉做呢樣嘢;
  3. 核實咗,就將單交易嘅數據加落去條區塊鏈度;

喺 2010 年代,PoW 係加密電子貨幣嘅主流,不過到咗 2020 年初,PoW 已經廣受批評:PoW 好嘥能量,吓吓交易都會引起成個網絡大拃電腦一齊勁計數,電腦要計數就要消耗能量;事實係有報告指 bitcoin 消耗咗大量嘅電力,如果 bitcoin 係個國家,佢哋消耗嘅電力量仲大過烏克蘭或者阿根廷等嘅中等大細國家,而且呢個過程會排放好多溫室氣體[12][13]

持有量證明

內文:持有量證明

持有量證明(proof-of-stake,PoS)係噉嘅:想像家陣要建立一個網絡用嚟核實交易[3]

  1. 家陣有若干個人申請想幫手做核實(核實者),佢哋每個人都要投入若干量嘅錢;
  2. 而家發生咗場交易,場交易需要做核實;
  3. 個網絡由拃核實者入面隨機揀個出嚟叫佢做核實,一位核實者被揀中嘅機率同佢投入咗嘅錢嘅量成正關係;
  4. 被揀中嘅核實者郁手解數學問題,做核實[註 1]
  5. 核實咗,就將單交易嘅數據加落去條區塊鏈度,核實者會得到獎勵;

到咗 2022 年,PoS 經已受到唔少人歡迎:齋講能量嘅話,PoS 唔似得 PoW 噉,吓吓要一大拃電腦計數;事實係以太幣(其中一隻最大嘅加密電子貨幣)喺 2022 年頭宣佈,想由用開 PoW 轉去用 PoS,份報告話估計以太幣消耗嘅能量會下降成 99.95% 咁多[14];除此之外,亦都有報造指 PoS 計起交易上嚟快過 PoW 一大截-報告話,以太幣靠 PoW 行嗰陣,淨係可以做到每秒計掂 30 單交易,但靠 PoS 嘅話就可以做到成每秒計掂 100,000 單交易咁多。因為噉,唔少人都覺得 PoS 係加密電子貨幣技術上嘅一大進步[15]

對比第啲貨幣

睇埋:同埋金融機構
  • 對比傳統貨幣:同傳統貨幣(銀仔銀紙)比,加密電子貨幣最大嘅特徵係去中心化(decentralization)-加密電子貨幣並非由國家地區嘅中央政府或者金融機構銀行等)發行,冇一個發行中心;呢種貨幣嘅價值基本上來自佢嘅稀缺性,而稀缺性來自於經過精心設計嘅網絡協議[3]
  • 對比一般虛擬貨幣:同一般嘅虛擬貨幣(例如電子遊戲入面啲虛擬錢)比,加密電子貨幣有普遍性-正常嚟講,一隻電子遊戲入面嘅虛擬錢淨係有得喺隻遊戲入面用,可以攞嚟買遊戲入面嘅虛擬產品;相比之下,加密電子貨幣係種真正可以攞嚟買現實世界嘅嘢嘅貨幣,到咗 2020 年代,已經有好多舖頭同機構肯接受用加密電子貨幣畀錢,而加密電子貨幣亦有自己嘅外匯市場以及同傳統貨幣之間嘅匯率

註釋

  1. 如果佢做嘅核實錯咗,佢會受罰,例如佢投入咗嘅錢當中若干量嘅會被沒收。

睇埋

文獻

  1. Mukhopadhyay, U., Skjellum, A., Hambolu, O., Oakley, J., Yu, L., & Brooks, R. (2016, December). A brief survey of cryptocurrency systems (PDF). In 2016 14th annual conference on privacy, security and trust (PST) (pp. 745-752). IEEE.
  2. Ryan Farell. An analysis of the cryptocurrency industry. Available at repository.upenn.edu, 2015.
  3. 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 What Is Cryptocurrency?. Forbes Advisor.
  4. Böhme, R., Christin, N., Edelman, B., & Moore, T. (2015). Bitcoin: Economics, technology, and governance. Journal of economic Perspectives, 29(2), 213-38.
  5. Advantages and Disadvantages of Cryptocurrency in 2020. GeeksForGeeks.
  6. 71+ Incredible Cryptocurrency Statistics (2022). Exploding topics.
  7. Chuen, D. L. K., Guo, L., & Wang, Y. (2017). Cryptocurrency: A new investment opportunity? (PDF). The Journal of Alternative Investments, 20(3), 16-40.
  8. Knuth, D. (1973). The Art of Computer Programming, Vol. 3, Sorting and Searching, p.527. Addison-Wesley, Reading, MA., United States.
  9. Alshaikhli, Imad Fakhri; AlAhmad, Mohammad Abdulateef (2015), "Cryptographic Hash Function", Handbook of Research on Threat Detection and Countermeasures in Network Security, IGI Global.
  10. 10.0 10.1 Narayanan, Arvind; Bonneau, Joseph; Felten, Edward; Miller, Andrew; Goldfeder, Steven (2016). Bitcoin and cryptocurrency technologies: a comprehensive introduction. Princeton: Princeton University Press.
  11. What Is a Blockchain?. Investopedia.
  12. Proof of Work vs. Proof of Stake: the Ecological Footprint. Medium.
  13. Lannelongue, L., Grealey, J., & Inouye, M. (2021). Green algorithms: quantifying the carbon footprint of computation. Advanced science, 8(12), 2100707.
  14. Proof-of-Stake: A crypto path to lower energy consumption and yield (PDF).
  15. Top 8 Reasons Why Proof-Of-Stake Is More Efficient. originstamp.
  16. Fröhlich, M., Waltenberger, F., Trotter, L., Alt, F., & Schmidt, A. (2022). Blockchain and Cryptocurrency in Human Computer Interaction: A Systematic Literature Review and Research Agenda (PDF). arXiv preprint arXiv:2204.10857.