台大資工系  廖世偉

區塊鏈是基礎建設，不適合急功近利及高掠奪性者

比特幣（Bitcoin）是區塊鏈的一種應用，而Gcoin（Global Coin）是區塊鏈底層協議，兩者皆屬開放原始碼（Open Source Software），可供人任意取用。基礎建設加上open-source, 讓人想起孟子見梁惠王時說的，何必曰利。基礎建設當承載萬物，的確適合開源，供人取用。台灣不大，已有多個聯盟，若不以開源開放為主，將還會有更多聯盟產生，占地盤無非為了排他及掠奪。而區塊鏈的精神是將帳本分散為多個節點，多中心化，共同參與，公開透明，具民主精神。任何人可透過公開介面查詢數據，開發相關應用，透過數學，密碼學與經濟模型，協商一致之規範或協議，安全可靠，無法篡改，是一個信任機器（Trust Machine）。

惟近年以發行虛擬貨幣籌資者（Initial Coin Offering，ICO）屢見不鮮，許多是炒作炒幣，初時熱火朝天，發行者挾先進優勢身價驟升，然若內涵價值（Intrinsic Value）不足，接手者、後續散戶們稍有不慎，往往十次交易中「七賠二平一賺」，最終反傷社會信任。以長遠計，欲降低此等社會問題，須於增進監理效能，提升內涵價值，訂定自律規範間找出路。而區塊鏈應用廣泛，關注重點應在信任機器，炒幣僅為應用之一。本文將講述從Bitcoin到Gcoin的歷史及本質，Gcoin的特色，及區塊鏈與監理的結合。

Bitcoin : 打響（Beat）虛擬貨幣（Coin）變革的第一槍

區塊鏈可分為數層，本文以提及底層的基礎建設與上層的應用為主，Bitcoin屬於後者，係來自於中本聰所發表之論文，係一種基於密碼學的加密協定（Cryptographic Protocol），該加密協定之結算速度為10分鐘，亦即耳熟能詳的每十分鐘形成一個新的區塊，每秒平均負荷七個交易，其價格常因各國政府態度或市場投機行為而震盪。係屬一種公有鏈，任何人只要願意即可加入，成為開發比特幣的礦工。

比特幣在年初價格昂揚，然中國央行加大監理力度，以打擊非法洗錢行為為由，致其價格驟跌。近來中國三大主要比特幣商比特幣中國（BTCC）、火幣網（Huobi）、幣行（OKCoin）已宣布將升級其系統為反洗錢系統，故暫停提幣以配合中國有關反洗錢及資本控管等相關法律規定。另一人口大國印度，在2016年底推行淘汰高面額貨幣政策，雖其央行於2017年二月向投資人提出警訊，然其人民對虛擬貨幣如比特幣需求仍激增不減，致比特幣交易價與量均持續增長。

Gcoin : 為底層基礎建設。泰山不讓土壤，故能成其大（Global）

十大建設能創造經濟起飛，基礎建設如道路功不可沒。Gcoin有別於Bitcoin，係屬底層數位基礎建設，而非上層之應用情境。任何使用者可以之為輔，結合己身之本業優勢，創造專屬自己之上層應用情境，如顧客忠誠計畫、飛行哩程獎勵，或各廠商針對其消費者常有之點數兌換回饋機制，如何整合不同產業或廠商間之點數使之有效率的互聯互通，同時解決濫發點數、重複使用點數等信任問題，需要交易即結算，並能提升交易真實性之區塊鏈技術，方能坐收虛實整合、數位轉型之效，並於生態系蓬勃發展的同時，與更多廠商協作，使其點數能相互流用，把餅做大，互蒙其利。此技術亦為一種基於密碼學的加密協定，該加密協定之結算速度為15秒，且於無交易之情況下並不生成區塊，以免徒增資料量。此基礎建設可提升承載之交易量，較適合商用。可以為聯盟鏈，亦可以為公有鏈。聯盟鏈又稱區塊鏈聯盟（Consortium Blockchain），係經許可方能加入，具有可管可控之特性。

比特幣為一種數位資產，而Gcoin上則可同時存在多種不同的數位資產，由Gcoin區塊鏈上之成員賦予發行者發行權限與發行憑證，發行者據此權限與憑證可發行各種資產，每一權限或憑證所發行之資產其資產相關訊息皆紀錄於區塊鏈上，此紀錄不可篡改，可供追溯與查核勾稽。

比特幣有個著名的51%攻擊問題，亦即若單一個體掌握了大部分的計算能力，將能掌控帳本內容，如製造重複交易等，其緣由係來自於比特幣中均勻工作量證明機制（Uniform Proof of Work）。Gcoin採用動態非線性工作量證明機制（Non-uniform and Non-linear Proof of Work），因所有交易資訊均會於區塊鏈中顯示，成員皆可被算出其於某時點之工作量證明的期望值，進而動態調整其工作量證明之困難度大小。調整方式分為兩步驟，先由當時時點（Timestamp）回推N個區塊後，可計算各成員於N個區塊中獲選為驗證者的獲選次數。N為總成員數減去一。若兩個體之獲選次數差距 k 次，再將獲選次數較多之個體其工作量證明難度調為另一個體的 2^k 倍，此舉能大幅降低獲選次數較多之個體獨佔驗證之可能。其原理係透過馬可夫鏈（Markov Chain）的模型，考慮所有可能性的分布及轉換關係，並比較各種非線性模型而得。以十個個體為例，當其算力一致時，動態非線性工作量證明機制能比均勻工作量證明機制安全 1440倍以上。

Gcoin提出一個「多中心化」的概念，以不同角色參與者來維持網絡的功能完整性，呈現一種「聯盟（Alliance）」的階層，屬於一種多中心化的階層式架構。在這種階層式的分工架構中，聯盟彼此之間的關係略有別於一般區塊鏈的節點（Node），並不是完全的競爭關係，而是透過在網路中一或多個聯盟成員（Alliance members）共同得到唯一的共識來驗證交易之正確性，然後產生區塊獲取交易歷史資訊。

每個聯盟成員可任命一或多個發行商（Issuer），擁有任命發行商的權力，發行商可在聯盟成員獲得發行許可，負責產生各種數位資產。

Gcoin的設計主要有六個成員角色: Miner、Wallet、Manage License、Maintain、Network Protocol、Mint Coins，每個成員角色均扮演不同的功能，如圖1及圖2所示。圖1顯示Gcoin聯盟，而圖2則描述Gcoin架構。

區塊鏈如何處理交易撤銷及虛假交易

在Bitcoin等非認許制區塊鏈中，若有交易需要被撤銷則需獲得過半數的同意才能達成（透過硬分岔，即hard fork），這是相當困難且耗時的工作，但在Gcoin 的架構中，區塊鏈內容則由數個特權節點共同治理，可以很有效率地更新共識機制，進而撤銷不被認可的交易。如果是Zero-confirm（零次確認）的情況下，區塊鏈可以用Replace-by-fee機制來撤銷交易，即當交易還在區塊鏈節點的 memory pool（記憶池）裡的時候，原發動方再送出一個更高手續費的交易，則原來的交易因為手續費較低，當之後其要進區塊鏈時，將因為區塊鏈的自然防止雙花（double spending）的機制而被撤銷。

區塊鏈幫助監理，降低虛假交易

監理上，企業出於政府納稅之需要，需定期編製財務報表，當傳統紀錄與財務報表上之資產、負債、業主權益、收入、費用等項目，紀錄於區塊鏈上時，稅務機構透過智能合約等智能軟體可自動計算應繳納之稅額，並在結算完成之後由公司銀行帳戶自動扣除相關數額，節省政府機關之稽徵成本，亦能節省公司企業之申報流程與編製財報稅報過程中之人力投入。

與時俱進的AI：Agreement to Impact

數位經濟之路，由A走到Ｉ，因凝聚共識始，至發揮影響止，為Agreement、Block、Chain、4D、Efficiency、Finality、Governance、Hierarchical Design、Impact。

從實體經濟到數位經濟，區塊鏈有好的共識信任機制（Agreement），數位經濟以此信任機制（Agreement）為重要基礎建設，以區塊（Block）鏈（Chain）來防杜偽造（Duplication）、濫發憑證（Dilution）、重複花費（Double Spending）與資料遺失（Data lost）等4個D問題，具有效率（Efficiency）、終局確定（Finality）等特性，我們期待透過開源提供的Governance與階層式架構（Hierarchical Design），能對未來蓬勃發展之數位經濟生態系產生正能量（Impact）。

作者介紹
廖世偉，台大資工系副教授。史丹福博士。任職過史丹福、Google和Intel。是Android Compiler、Virtual Machine、RenderScript Engine的原作者之一，獲Google內部最高的創始人獎。近年在臺大開設區塊鏈及FinTech課程培育台灣區塊鏈人才。詳見http://www.csie.ntu.edu.tw/~liao/     
Acknowledgement：鄭旭高，黃邦庭