一文了解什么是区块链、钱包与挖矿

比特币背后的运作原理又是怎样的？要了解比特币原理，大家必先了解区块链(Blockchain) 、比特币钱包(Bitcoin Wallet)及挖矿(Mining)这三大概念。

区块链是什么？

区块链的起源就是世界上第一种虚拟货币比特币，比特币也是区块链的首次应用。

区块链是一种资料记录的技术，它是一个「去中心化」的分散式资料库，以密码学(Cryptography) 的方式加密资料，并利用数学分散式演算法，解决了安全信任问题，在毋须经第三方的前提下，以极低的成本来达到各使用者达成共识的目的。这个资料库是全民也可以参与的，透过大众的集体维护，区块链内的资料更加可靠。

区块链可以被理解为比特币及其他数字货币的公众电子交易记帐本，它是共享、公开、分散式的，而每一笔交易资料也可记录其中，所有用户都可以查看到区块链上的交易。以比特币为例，该币的每一笔交易都能以匿名方式，记录在区块链上。

区块链的主要宗旨就是「去中心化」，各使用者毋须依靠额外的管理机构及硬体设施等中心机制，每个区块链的资料均分别储存于连结而分散的伺服器节点，采用分布式的审核及储存方式。

当每一笔比特币（或其他数字货币）的交易产生时，都会被永久记录在区块链，并需要由其他用户核实及记录。区块链会一直延长，并且互相连结，但新的区块一旦加入到区块链上，就不能被移除或更改，因此，比特币及其他数字货币的交易都是不可逆转的。

比特币挖矿是什么？

刚才提到区块链是数字货币交易的记帐本，而有关交易需要用户去核实及记录。新的交易一直出现，区块链这个帐本就必须不断更新，平均每10分钟比特币区块链就会出现一个新的区块，区块上记录了过去一段时间内一些未被验证的交易。

要明白比特币区块链背后是没有中央机构负责记帐及结算的，因此这些记帐及审核的工作落在用户身上，通过这些工作并获取网络承认的回报就是「挖矿」，而进行这些工作的就是所谓的「矿工」。中本聪(Satoshi Nakamoto) 的比特币论文提到，产生比特币需要消耗电力及时间，就如金矿亦需要消耗资源来出产黄金一样，故产生比特币的过程就是「挖矿」。

原则上，所有可连接到比特币区块链的用户都可以成为「矿工」，而中本聪的论文提出以「工作量证明」(Proof of Work, 简称PoW) 作为「挖矿」工作的机制。线上的「矿工」们会将未处理的新交易集中处理，利用电脑运算能力，去共同核实及批准比特币交易。谁花最少时间完成运算，就有资格将新区块添加至区块链上，并需广泛传送予其他「矿工」节点确认，并更新「帐本」，有参与的「矿工」均可获得特定数量而新产生的比特币作为回报。

在硬件上，「挖矿」需要使用「矿机」，而「矿机」从2009年起，经历了几代的变化：由最初普通家用电脑的CPU（中央处理器），转到GPU（图像处理器），再转为特殊应用积体电路（ASIC）。

「挖矿」的形式也起了变化。早期的「矿工」是以个人形式利用电脑来「挖矿」，后来随着比特币的价格提升，全网的运算能力亦跟随增长，个人「挖矿」的成本效益太低，于是便出现了专业的「矿池」。「矿工」们将各自的运算能力接到「矿池」中联合「挖矿」，后来「矿池」间的竞争渐趋激烈，成本效益也降低了，也有不少「矿池」因比特币熊市而被迫结业。

近年，云端「挖矿」兴起，云端「挖矿」是利用远程的云端运算能力来进行「挖矿」，「矿工」只需要向相关平台租用所需的运算能力就可「挖矿」，毋须自置「矿机」。

比特币钱包是什么？

比特币和其他数字货币都是虚拟货币，因此没有实体，但我们仍需要「钱包」去作为使用比特币的媒介。刚才提到，比特币是记录于区块链上的，因此「钱包」并不是用来收藏比特币的，实际上是用于装载「私密金钥」（Private Key，简称「私钥」或「种子」）。

比特币钱包由三大部份组成：

公钥、私钥

区块链以密码学的方式来加密资料，「密钥」是「公钥」及「私钥」的组成的一个组合。

「私钥」是一长串的字元，并为一个秘密的数据片段。有了「私钥」便可以控制并证明自己拥有的数字货币资产，并可签署以进行数字货币转帐等。

假设用家A 以「私钥」签署发起交易时，该笔交易就会变化成一组乱码信息，并上传到网络，而用家A 的「公钥」，就会经由其「钱包」，传递给每个「矿工」节点，以协助验证发起交易的用家A 的身份。若所有节点都成功确认用家A 的「公钥」通过验证，并能够还原该乱码信息，就能证明这笔交易是由用家A 发起的。

助记词

在注册「钱包」时，用家有时候需要记下由12个英文单词组成的「助记词」，每个用家的「助记词」都是独一无二的，只要取得「助记词」，就能连接到你所有帐户的数字货币资产。

地址

「地址」就像我们日常生活中的银行帐户号码，你可以把「地址」透露给朋友或交易对象，以用作收款及转帐之用。当用户启动「钱包」后，它便会给用户产生第一个「地址」，「地址」可以使用多次。用户还可以在有需要时建立更多「地址」。

冷钱包vs 热钱包

刚说过「钱包」主要是由来收藏「私钥」的，如果用户丢失了「私钥」，就等于失去了他的有关数字货币资产，因此「钱包」对于保管数字货币而言是十分重要的。

「钱包」大致上可分为「冷钱包」和「热钱包」两类：

冷钱包

「冷钱包」就是线下且实体的「钱包」，外形类似「USB 手指」，一般内置加密系统，用户需要设定密码，才能取得「私钥」，是目前公认数字货币最安全的保管方法。「冷钱包」的好处是它平常不会连接到互联网，只在交易时会上线，故黑客较难透过互联网攻击盗取「私钥」，缺点则是使用上较为不便。「冷钱包」的例子包括imKey、Ledger、Trezor 及CoolWallet S 等。

热钱包

与「冷钱包」相反，「热钱包」是线上且虚拟的「钱包」，普遍「热钱包」可于智能手机、电脑或网页上使用。与「冷钱包」相比，「热钱包」的优点是毋须额外购置硬件，操作上较为方便；惟其缺点是「热钱包」是在线上产生「地址」及「私钥」的，故较容易受到网络钓鱼攻击或其他黑客攻击。常见的「热钱包」包括浏览器插件式「钱包」MetaMask 及智能手机「钱包」imToken、Trust、Cipher 及MetaMask App 等。