臺灣新創DiQi鎖定金融產業應用，改善比特幣區塊鏈3大問題

全球金融產業預計1年可將區塊鏈落地，臺灣的銀行雖已意識到區塊鏈技術的重要性，但多數銀行仍處觀望階段。由於比特幣區塊鏈存在一些原生技術特性，無法直接應用於金融領域，許多區塊鏈應用供應商採用其他區塊鏈協議如Ethereum。

不過臺灣區塊鏈新創DiQi（地氣），2年前便開始基於比特幣區塊鏈做技術優化，自行開發出一套新區塊鏈協議GCoin，除著重效能改善之外，也研發新的工作量證明機制，避免網路運算能力（簡稱算力）遭少數節點壟斷，此外，也在區塊鏈中加入聯盟概念，以符合金融產業所需的監管需求，目前這套區塊鏈協議無償授權給臺大金融科技暨區塊鏈中心，並開源釋出。

區塊鏈研發分成2階段，改善3大問題

DiQi共同創辦人張哲瑞表示，他們的區塊鏈技術研發歷程可分為兩個階段，改善了比特幣的3大問題，初期專注在改進比特幣區塊鏈的10分鐘結算速度瓶頸，並設法解決51%攻擊以竄改交易記錄的安全性問題，避免讓少數人掌握網路運算能力，有機會破壞網路安全。第二階段，他們從去年開始思考如何將區塊鏈適應實名制，讓參與的節點具有不同身分，可以應用於金融產業，因此研發了聯盟制，也就是後來大家所稱的認許制（Permissioned）。

張哲瑞表示，區塊鏈不僅是先進的資料庫技術，也是新的資料儲存方法，每一個參與的節點都採用同一套區塊鏈，使用同樣的演算法，就像是大家打開同一本帳本來記帳一樣。也就是說，如果區塊鏈是一本帳本，一個區塊就是這本帳本中的一頁；而區塊鏈上所記載的資訊，就是帳本中的交易記錄。

過去金融交易系統是放在單一機構的主機中，並由單一機構來驗證交易，需承擔該機構遭駭客入侵或是倒閉的風險。不過，張哲瑞表示，比特幣區塊鏈的作法則有了改良，讓所有人都可以驗證交易，而DiQi所設計的聯盟制區塊鏈，則是只讓部分被授權的節點進行交易驗證。

DiQi研發多中心階層式架構，讓區塊鏈上的節點具有不同的身分，包括聯盟成員（Alliance）、貨幣發行商（Issuer），以及一般用戶（或稱為錢包），聯盟成員在整個區塊鏈網絡的頂端，負責驗證交易並能存取所有的交易紀錄，可任命一或多個貨幣發行商；而貨幣發行商可發行貨幣，並控制一般使用者的交易能力；每個使用者或錢包則可持有多種貨幣，並彼此進行交易。

這套聯盟制區塊鏈，同時也彌補了原生比特幣區塊鏈無法運行多貨幣的限制，不僅可承載任意數量的貨幣種類，且各貨幣無總量上限，每種貨幣由貨幣發行商來發行，一般使用者須向發行商註冊後才可使用該貨幣。

在提升結算速度方面，DiQi修改了初始區塊的設定，可15秒完成一次結算，大幅改善比特幣區塊鏈的10分鐘結算速度瓶頸，也讓區塊鏈上可承載的交易量提升，並在無交易進行時停止產生區塊，以避免資源浪費。

張哲瑞解釋，結算時間的設定，取決於驗證題目的難度及網路節點的運算能力，如果將結算時間設定的太短，容易產生在原本的區塊鏈上，從某個區塊開始一分為個，成為兩個並行但互不干涉的區塊鏈的分叉情形，導致資訊不同步的現象。

此外，參與節點數、交易廣播到各節點的速度也都是影響因素。

張哲瑞也說，如比特幣區塊鏈這種非實名制的區塊鏈，因強調公平性，導致同時間有太多節點一起解題，得花最多時間在決定驗證者的階段。因此，若要縮短結算時間，不只要修改最開始的區塊，還得解決分叉問題。

因此，DiQi改良比特幣區塊鏈原本採用的工作量證明做法（Proof of Work），研發動態非線性工作量證明機制（Non-Uniform and Non-Linear Proof of Work），不僅能解決分叉問題，同時也解決了比特幣區塊鏈的51％攻擊問題，51％攻擊指的是當區塊鏈網路中有人掌握了過半以上的運算能力，就有可能破壞區塊鏈網路的安全性，掌握交易驗證權利。

動態非線性工作量證明機制的原理是，推算各節點在過去取得交易驗證權的次數，並依據這個數字來動態調整該節點的工作量證明難度，也就是須滿足的工作量證明期望值（Difficulty target），若該節點過去一直獲得驗證權，則挖礦難度便會不斷提高。

DiQi採用指數模型公開集體驗證演算法，假設節點A進行交易驗證的次數比節點B多5次，則節點A的工作量證明困難度，將是節點B的32倍（2的5次方），這麼做讓各節點具有公平的驗證機會，確保即使有人壟斷大半的區塊鏈網路運算能力，仍無法掌握每次的交易驗證權。

除此之外，為了讓區塊鏈可運行多種資產，DiQi也透過協議來設定基本交易種類，提供智慧契約的功能，讓讓同一條區塊鏈上，可同時運行並存有多種資產，目前可進該區塊鏈的資產形式包括票據、憑證、股票、虛擬點數、貨幣，或是在非金融領域如投票。

【相關報導請參考「區塊鏈」專題】