第244期 / February 5, 2018

研發新視界

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淺談分散式帳本技術

作者/高嘉駿

[發表日期:2018/2/5]

作者簡歷

作者目前服務於凌群電腦金控/期貨產品研發處之軟體工程師, 專長為C#及JAVA之開發,主要負責C#及WinForm之程式開發。

前言

在高度中心化的傳統商業網路中,所有參與者都在維護自己的帳本,帳本交易之間的重複和差異會導致爭議,也需要更長的結算時間,而且因為需要中介,還會導致相關的間接管理成本。隨著比特幣(Bitcoin)的快速發展,區塊鏈技術也逐漸成熟,透過使用基於區塊鏈的分散式帳本,交易在通過一致性驗證並寫入帳本後,就不能再更改,這樣可以節省時間和成本,同時減少風險。分散式帳本技術可以提高自願參與者之間交易和紀錄的透明性、自動化、帳本定制化,以及記錄的可信度。分散式帳本技術產生的演算法是一種強大的,且具有顛覆性的創新,它有可能改變公共與私營服務的運作方式,並通過廣泛的應用層面去提高生產力。

分散式帳本

分散式帳本技術(Distributed Ledger Technology,以下簡稱DLT)一詞涵蓋的領域很廣泛,區塊鏈就是其中一個很重要的底層技術,分散式帳本從實質上來說是個可在多個不同區域的站點,或是多個機構所組成的網路裡進行分享的數據資料庫。在一個網路裡的參與者可以獲得一個唯一、真實帳本的副本,帳本有任何改動都會在所有的副本中都會在幾分鐘甚至是幾秒內被反應出來。在這個帳本裡儲存的資料可以是金融、法律定義上的、實體的或是電子的資產。帳本裡儲存的資料的安全性和準確性是通過公私鑰以及憑證去控制帳本的訪問權,從而實現密碼學基礎上的維護。根據網路中達成共識的規則,帳本中的記錄可以由一個、一些或者是所有參與者共同進行更新。

分佈式帳本的模式有很多,擁有不同程度的集中化特性,有不同類型的訪問控制機制,以符合不同業務的要求。在這個領域裡,有”無需權限”的帳本,對任何人都是公開的,他們可以為帳本貢獻資料,而且帳本不能被某個人或機構所佔有;還有一些”基於權限”的帳本,它們可能是有所有者的,而且只有所有者才能記錄和驗證帳本的內容。這其中關鍵是,通過完全了解這項技術,政府和私營機構可以選擇最符合自身業務需求的特定設計,在安全性、中心控制權之間達到平衡,從而又能得到在不同機構和個人之間共享資料的便利性和機會。

關鍵資料加密技術

DLT資料的傳輸需要強調安全性與正確性來保證資料不可被修改,因此公開金鑰系統就變成必然會用到的技術。公開金鑰系統的設計精神很簡單:使用這個系統的用戶可以用私密金鑰加密或產生電子簽章,其他用戶可使用您的公開金鑰來檢驗電子簽章是否正確,保證文件內容沒有修改過。

加密源頭就來自隨機亂數產生一組橢圓曲線上的座標,經過橢圓曲線密碼學的步驟可算出另一組座標,它可以公開給其他人看,稱之為公開金鑰。平時就是利用私密金鑰把我們發布的交易訊息做數位簽章,任何一個人只要拿到自己的公開金鑰就可以驗證訊息有沒有符合數位簽章內容。


《圖一》加密流程


DLT的應用

DLT的應用層面很廣泛。

一、公共行政:

在公共行政上,可以幫助政府徵稅、發行護照、發放福利、登記土地所有權、保證貨物供應鏈的運行,並從整體上確保政府記錄和服務的正確性。在英國國民健康保險制度(NHS)里,這項技術透過改善和驗證服務的送達,以及根據明確的規則去安全地分享記錄,改善了醫療保健系統。對使用這些服務的消費者來說,這項技術根據不同的情況,能保障消費者們的隱私權,去控制個人記錄的訪問權並知道其他機構對其記錄的訪問情況。

二、金融領域

在金融應用方面,近幾年來,全球大型金融機構紛紛宣布投入區塊鏈底層技術研發,更不斷地嘗試各式各樣的區塊鏈實驗,例如如清算系統、跨國支付等。區塊鏈的第一個證券業應用是美國證券交易所Nasdaq的實驗,Nasdaq推出了一個證券區塊鏈帳本Nasdaq Linq,可以用來將私有市場的交易記錄數位化,追蹤資料的時間可以大幅縮短到幾秒鐘之內就可以完成,最顯著的就是減少了清算交易的成本。

三、企業的應用

在非金融領域的應用上,IBM投入了很多的資源進行區塊鏈技術的研發,IBM旗下供應鏈超過4千家的零件製造商、經銷商與合作夥伴等,都改用區塊鏈所打造的金流平臺,過去因人為疏失或系統整合出錯衍生的訂單爭議而凍結的資金多達1億美元,區塊鏈讓交易資料高度透明化,爭議訂單處理時間也因而從44天縮短到了10天,讓這些凍結資金得以提早釋出。

DLT面臨的挑戰

DLT帶來的創新與好處是非常有吸引力的,但也意味著對傳統的各項產業帶來很大的衝擊,有可能會改變目前商業模式和組織結構。因此,必須仰賴政府和企業的支持,也要有相應的法規來配合。

結論

DLT是一種不可變,透明和防止篡改的方式。採用DLT進行政府或企業的作業流程可以促進紙質文件的數字化,並為業務流程留下完整的作業紀錄追?,節省人力,降低人為錯誤風險,提高安全性。它還為未來的作業過程提供了透明和按時間順序的日誌。資料格式的標準化可以幫助行業加強記錄管理並簡化業務流程。

區塊鏈的一致性機制提供了經過整合的、一致的資料集優勢,減少了錯誤,有著實時的數據資料,而且參與者能夠靈活更改其擁有的數據資料的描述,能提高參與成員之間的交易信息流中的可信度和完整性。因為使用區塊鏈技術在商業網路上執行的合約是智慧、自動化的,所以企業會獲得更快的執行速度、更低的成本和更少的風險,並能及時結算合約。

總的來說,DLT提供了一個框架,讓政府或企業可以用於減少錯誤和涉及大量紙質文件業務的耗費。它有潛力重新定義政府與公民在資料分享、透明度和信任上的關係。對私營企業來說,類似的潛力也是存在的。

資料來源

1. 【分佈式帳本技術:超越區塊鏈】2016-03-07/區塊鏈.比特幣.研究報告 From:199IT中文互聯網數據中心網站
2. 【分散式帳本技術】From:MBA LIB網站
3. 【區塊鏈技術概觀】2017-08-01-9:00/Fintech.數位貨幣.科技教育 by 台灣水電工協會-不榮譽會長 From:財經新報
4. 【區塊鏈技術基礎:分布式帳本簡介】2017-09-21 By Sloane Brakeville 和 Bhargav Perepa From:IBM網站
5. 【區塊鏈跨產業應用現身】2016-10-29 By 沈庭安 From:iThome網站