交易確認在區塊鏈：挖礦與質押

了解區塊鏈交易是如何被確認的

區塊鏈技術的核心在於交易確認過程，這確保每一次轉帳或資料交換都是合法、安全且永久記錄的。與傳統銀行系統依賴集中式權威不同，區塊鏈網絡運作基於去中心化原則。這意味著，在資料被加入公共帳本之前，必須由網絡參與者透過特定的共識機制進行驗證。

主要的交易確認方法有挖礦和質押。兩者都用來驗證交易真實性，但在流程、能源消耗、安全模型及採用趨勢上有顯著差異。

挖礦：傳統的交易驗證方式

什麼是挖礦？

挖礦涉及解決複雜數學難題—稱為工作量證明（Proof-of-Work, PoW）—以將新的交易區塊加入像比特幣或萊特幣等區塊鏈中。礦工使用強大電腦持續進行計算，第一個成功解出難題的人就獲得權利將包含近期交易的新區塊添加到鏈上。

此過程不僅用來確認個別交易，也保障整個網絡免受惡意活動如雙重支付或詐騙攻擊。一旦一個區塊被挖出並廣播至全網，其內容會由其他節點驗證後才成為永久記錄的一部分。

挖礦如何確認交易？

• 收集未確認的交易： 待處理的轉帳會集中在一個池子中（mempool）。
• 組合成區塊： 礦工從池中選取未 confirmed 的資料，組合成候選區塊。
• 解決工作量難題： 礦工競爭大量哈希運算直到找到符合難度標準的解答。
• 廣播與驗證： 成功者將其解答和新產生之區塊廣播給全網；其他節點會核對其正確性。
• 加入並完成： 若獲得多數一致認可，此区块即正式加入；之後產生的新区块會建立在它之上。

近年來，有關能源消耗高昂（比特幣每年耗能甚至媲美某些小國）以及中心化風險（大型挖礦池掌握大量算力）的議題引發關注，也促使業界尋找更永續的方法，同時監管機構也開始審視相關環境影響問題。

質押：更永續的替代方案

什麼是質押？

質押屬於股權證明（Proof-of-Stake, PoS）共識機制的一部分，被較新興的平台如以太坊2.0、Cardano 和 Polkadot所採用。它不依賴大量計算，而是讓驗證者鎖定一定數量加密貨幣作為抵押品——「股份」——根據預設算法選擇資格創建新区块。

此方法大幅降低能源需求，因為不需繁重計算，而是透過經濟激勵促使誠實參與。

質押如何確認交易？

1. 根據股份大小選擇驗證者: 股份越大，中獎概率越高，但通常也包含隨機因素以維持公平。
2. 提出新区块: 被選中的驗證者提議包含近期已核實之資料的新区块。
3. 審查與投票: 其他验证节点审查提议，如果符合协议规则，包括事务有效性，即投票接受。
4. 最終加入及獎勵: 當收集到足夠投票（達到終結性），新区块就會永久添加；验证人則根據其股份比例獲得手續費或新鑄造代幣作為獎勵。

自從以太坊規劃從PoW轉向PoS後，此趨勢逐漸升溫，以期提升擴展性和永續性，同時保持甚至超越傳統挖礦系統所提供之安全標準。

新興趨勢及挑戰

隨著 blockchain 生態系快速演變：

• 多數現代網路偏好採用質押方式，以降低環境衝擊；

• 不過，若大型股東積累過多影響力，也可能導致中心化風險，即「富者愈富」現象；

• 安全模型方面，PoW 主要仰賴資源投入阻止攻擊，而PoS 則依靠經濟激勵確保誠信，但也存在“無損攻擊”等潛在漏洞，不過只要設計妥善，多數情況下仍可控管；

此外，各國監管措施亦深刻影響這些技術：

2021年，中國禁止加密貨幣挖掘，以應對環境問題——促使全球許多矿场停工或遷移——同時監管部門亦開始關注類似金融層面的 staking 機制可能受到規範問題。

塑造認証方法的重要里程碑

*預估若目前趨勢持續，比特幣到本十年代中期年間能耗可能超過100 TWh。

對未來 blockchain 驗証流程的影響與展望

由傳統工作量証明逐步轉向股權証明反映了業界追求永續且不犧牲安全和去中心化目標的重要方向。在全球監管日益嚴格、尤其關注環境議題背景下，更友善環境的方法如staking 的普及率預料將進一步提升。

此外，

• 去中心治理模型需持續優化，以避免權力集中於少數大戶；

• 協議必須建立完善防護措施，以應對各種潛在攻擊手段；

• 混合共識模型等創新方案也可能出現，把兩種方式各自優點結合起來。

理解透徹無論是在投資評估風險還是開發下一代分散式應用，都具有重要意義。在掌握這些基石知識以及最新動態後，你可以更好地駕馭這場科技革新浪潮，以及政策調整帶來的新挑戰，共同塑造我們未來的數字世界。