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❒ 節點資料同步

另外一個麻煩的問題是比特幣的節點(Node)是散佈在整個網路的世界裡，當使用者進行交易改變了某一個節點的比特幣帳本，必須把這個改變通知散佈在世界各地的節點，要如何把這個改變通知散佈在世界各地的節點呢？知識力www.ansforce.com。

假設網路上所有的節點(Node)都已經存在區塊0/1/2/3(Block 0/1/2/3)，這個時候節點(Node R)的礦工採出新礦區塊(Block R)，同時節點(Node G)採出新礦區塊(Block G)，如＜圖一＞所示，則新區塊的資料溢散傳遞(Propagating)的流程如下：
1.節點(Node R)：已儲存區塊(Block 0/1/2/3)，採出新礦區塊(Block R)。
2.節點(Node G)：已儲存區塊(Block 0/1/2/3)，採出新礦區塊(Block G)。
3.區塊(Block R與Block G)分別經由「溢散傳遞(Propagating)」給所有節點，其中節點(Node B)同時收到區塊(Block R與Block G)。
4.節點(Node B)不知道該鏈結那個區塊，因此同時將區塊(Block R與Block G)鏈結到區塊(Block 3)後面，形成「分岔(Fork)」。知識力www.ansforce.com。

圖一　溢散傳遞示意圖。
資料來源：杜宏毅博士，Block Chain的前世今生與未來，台灣網路認證公司。

❒ 工作量證明(POW：Proof of Work)

過了一會兒，節點(Node P)採出新礦區塊(Block P)，如＜圖二＞所示，則新區塊的資料溢散傳遞(Propagating)的流程如下：
1.節點(Node P)：已儲存區塊(Block 0/1/2/3/G)，採出新礦區塊(Block P)。
2.節點(Node B)：計算區塊(Block R與Block G)兩個分支的「總困難指數(Difficulty)」，保留總困難指數高的分支，刪除困難指數低的分支。
3.假設區塊(Block G)的分支總困難指數高，因此將區塊(Block P)鏈結上去，同時刪除區塊(Block R)，稱為「工作量證明(POW：Proof of Work)」。
4.如果被刪除區塊(Block R)內的「交易(Transaction)」已經包含在區塊(Block G與Block P)內則不做任可變動，直接刪除區塊(Block R)的分支即可。
5.如果被刪除區塊(Block R)內的「交易(Transaction)」沒有包含在其他區塊內，節點(Node B)將這些交易傳遞出去讓其他區塊將這些交易包含進去。
6.重複上面步驟，使所有節點的資料收斂(Convergence)達到同步而一致。

圖二　工作量證明示意圖。
資料來源：杜宏毅博士，Block Chain的前世今生與未來，台灣網路認證公司。

❒ 軟分叉(Soft fork)與硬分叉(Hard fork)

➤軟分叉(Soft fork)：當新共識規則發布後，未升級的節點會因為不知道新共識規則，而產生不合法的區塊，通常就會產生的臨時分叉。區塊鏈的資料結構發生改變時，未升級的節點可以驗證已升級的節點採出的區塊，而且已升級的節點也可以驗證未升級的節點採出的區塊。
➤硬分叉(Hard fork)：區塊鏈發生永久性分叉，在新的共識規則發布後，部分沒有升級的節點無法驗證已經升級的節點所產生的區塊，通常就會發生硬分叉。區塊鏈的區塊格式或交易格式發生改變時，未升級的節點拒絕驗證已升級的節點採出的區塊，但是已升級的節點可以驗證未升級的節點採出的區塊，然後大家各自延續自己認為正確的鏈，所以分成兩條鏈。

【實例】比特幣(BTC：Bitcoin)與比特幣現金(BCH：Bitcoin cash)
發行了八年的比特幣(BTC：Bitcoin)在設計上有許多限制，例如：區塊大約1MB，一筆交易大約256B，一個區塊大約儲存4096筆交易，平均每秒最多只能處理7筆交易(4096筆交易/600秒=6.82)，也就是「全世界平均每秒最多只能處理7筆交易」，這樣的限制根本無法取代傳統貨幣扮演貨幣支付的角色，許多人不了解這些細節，被電視上的新聞誤導，看到日本某某商店可以使用比特幣付款，就以為這是未來的趨勢，其實不然，為了解決比特幣的這些限制，2017年8月1日出現「比特幣現金(BCH：Bitcoin Cash)」，就是因為修改了區塊鏈的規則所產生的一個「硬分叉(Hard fork)」，改善了原來比特幣的一些限制，但這並不代表它就解決了所有問題唷！

❒ 比特幣(Bitcoin)的限制

前面介紹的方法，包括使用公開金鑰驗證來進行交易識別確認，使用區塊鏈確保交易資料無法篡改，使用工作量證明達成節點資料同步，已經解決了比特幣大部分的問題，但是仍然有一些限制存在：

➤比特幣大約每10分鐘採出一個區塊，可儲存1MB的資訊，由於每一個區塊容量是有限制的，隨著交易量愈來愈多，容量的限制會使處理速度受到影響，這個問題可以經由變更比特幣的設計來解決，但是目前比特幣社群尚無共識。
➤由於區塊容量的限制，再加上工作量證明也需要時間處理，因此比特幣無法處理超過每秒7次的交易，和目前廣泛使用的VISA這樣能夠每秒處理數萬次交易的支付系統相差很多，因此比特幣不適合即時大量的小額交易。知識力www.ansforce.com。
➤使用「可驗證的匿名制」，可驗證代表可以確認這筆交易的真實性，匿名制代表並不知道發動這筆交易的人是誰，因此容易造成交易追蹤斷線變成不法人士的洗錢管道，例如日前的勒索病毒「WannaCry」肆虐全球，怪客向受害者勒索價值300美元的比特幣，使用比特幣就是因為不容易追蹤。
➤分散式拓樸沒有中央控管機制會造成交易不確定性、究責與賠償困難，而且服務提供者(節點或電子錢包)的技術可能會有落差，那一天真的發現自己的比特幣不見了！或是已經完成的交易卻無效，基本上很難找到負責的人。知識力www.ansforce.com。
➤比特幣在法規上存有疑義難以被主管機關接受，因此有人將比特幣的部分技術抽離出來尋找新的應用，並且取了新名字：區塊鏈(Block chain)。但是區塊鏈落實困難，無法直接套用到現用的其他應用上，因此開始演化並且出現新名字，例如：分散式帳本(Distributed ledger)、分享式帳本(Shared ledger)、超級帳本(Hyper ledger)等。

➤比特幣(Bitcoin)的目標明確，就是要取代傳統貨幣扮演貨幣支付的角色，但是仍然有許多困難必須克服，包括：重複支付、結算確認、交易同步等。
 

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【資料來源】杜宏毅博士，Block Chain的前世今生與未來，台灣網路認證公司。