什麼是區塊鏈？
簡而言之，區塊鏈是作為去中心化數位帳本的資料記錄列表。資料被組織成區塊，按時間順序排列，並受密碼學保護。
最早的區塊鏈模型在 1990 年代初建立。當時電腦科學家 Stuart Haber 和物理學家 W. Scott Stornetta 在區塊鏈中採用加密技術，以保護數位文件不受資料的篡改。
Haber 和 Stornetta 的工作無疑啟發了許多其他電腦科學家和密碼學愛好者的工作；這最終促成比特幣誕生，作為第一個去中心化的電子現金系統(或簡單來說是第一個加密貨幣)。
儘管區塊鏈技術比加密貨幣更古老，但直到 2008 年比特幣誕生之後，它的潛力才開始得到認可。從那時起，人們對區塊鏈技術的興趣逐漸增長，加密貨幣現在得到了更大範圍的認可。
區塊鏈技術主要用於記錄加密貨幣交易，但它適用於許多其他類型的數位資料，並且可以應用於廣泛的用例。最古老、最安全、最大的區塊鏈網路之一是比特幣，它在設計時謹慎平衡地結合了密碼學及博弈論。
區塊鏈如何運作？
在加密貨幣的背景下，區塊鏈由穩定的區塊鏈組成，每個區塊都儲存一個先前確認的交易列表。 由於區塊鏈網路由分佈在世界各地的無數台電腦一起維護，它就像是一個去中心化的資料庫(或分類帳)。這代表每個參與者(節點) 都維護著一份區塊鏈資料的複製，並且相互通信，來確保它們都在同一個頁面(或區塊) 上。
因此，區塊鏈交易發生在點對點的全球網路中，這就是比特幣成為無國界、抗審查的去中心化數位貨幣的原因。此外，大多數區塊鏈系統被認為是不可信的，因為它們不需要任何類型的信任。沒有單一的權威機構可以控制比特幣。
幾乎每個區塊鏈的核心部分都是挖礦的流程，而挖礦依賴於雜湊演算法。比特幣使用 SHA-256 演算法(安全雜湊演算法 256 位元)。它可以接受任意長度的輸入，並會生成總是相同長度的輸出。產生的輸出稱為「雜湊」，在本例中，總是由 64 個字元(256 位元)組成。
因此，無論該過程重複多少次，相同的輸入都會導致相同的輸出。但如果對輸入進行微小的變更，輸出將會截然不同。因此，哈希函數是具有確定性的，在加密貨幣世界中，它們中的大多數被設計為單向哈希函數。
作為單向函數意味著幾乎不可能從輸出中計算出輸入。人們只能猜測輸入是什麼，但猜對的機率極低。這就是為什麼比特幣區塊鏈很安全的原因之一。
現在我們知道了演算法的作用，讓我們透過一個簡單的交易示例來演示區塊鏈的運作方式。
想像一下，現在有兩個人，Alice 與 Bob，我們知道他們的比特幣餘額。假設 Alice 欠 Bob 2 個比特幣。
由於 Alice 要向 Bob 發送 2 個比特幣，Alice 向網路中的所有礦工廣播了一條消息，告知她想要進行的交易。
在這筆交易中，Alice 向礦工提供了 Bob 的地址，以及她想要發送的比特幣金額，以及數位簽名和她的公共金鑰。簽名是用 Alice 的私鑰製作的，礦工可以驗證 Alice 實際上就是這些代幣的所有者。
一旦礦工確定交易有效，他們就可以將其與許多其他交易一起放入一個區塊中，並嘗試挖掘該區塊。這是透過將區塊放入 SHA-256 演算法來完成。輸出需要以一定數量的 0 開頭才能被視為有效。所需 0 的數量取決於所謂的「難度」，難度取決於網路上有多少計算能力。
為了在開始時產生具有所需數量的 0 的輸出哈希，礦工在透過演算法運行之前將所謂的"nonce" 新增至區塊中。由於輸入的微小變化會導致輸出大相徑庭，礦工會嘗試隨機 nonce，直到找到有效的輸出哈希。
一旦區塊被開採，礦工將新開采的區塊廣播給所有其他礦工。然後他們會檢查以確保該區塊有效，以便他們可以將其新增到他們的區塊鏈副本中，此時交易完成。但在區塊中，礦工還需要包含來自上一個區塊的輸出哈希，從而將所有區塊關聯在一起，因此成為區塊鏈。這是重要的一個環節，因為系統運作自己的信任方式。
每個礦工在他們的電腦上都有自己的區塊鏈複製，每個人都相信哪個區塊鏈上投入的運算量最多，就是最長的區塊鏈。如果礦工改變了前一個區塊的交易，該區塊的輸出雜湊值將會發生變化，這將導致之後的所有雜湊值也發生變化，因為這些區塊是由雜湊值所連結起來的。礦工需要重做所有工作，以便任何人都接受他的區塊鏈是正確的。因此，如果礦工想作弊，他將需要超過 50% 的網路運算能力，這是不太可能的。因此，像這樣的網路攻擊被稱為 51% 攻擊。
讓電腦工作以產生區塊的模型稱為工作量證明 (PoW)，還有其他模型，例如權益證明 (PoS)，此類模型不需要很多計算能力，只需要消耗較少的電力，同時還能夠擴展至更多使用者。