區塊鏈技術術語大拆解：最令人困惑的七大加密詞彙

即使有經驗的加密用戶，有時也難以掌握更複雜的行內術語。別人講故事時隨口提及 blobs 或拜占庭容錯（Byzantine Fault Tolerance），你只好點頭表示明白。比特幣產業創新急速，也發展出一套連專家都未必熟悉的專業詞彙。是時候一次過了解清楚。

本文會將區塊鏈界中七大最艱深、常被誤解的術語逐一拆解，深入探討其含義、用途，以及對數碼貨幣未來會帶來的影響。

拜占庭容錯（Byzantine Fault Tolerance）：區塊鏈安全的基石

幾乎所有加密愛好者大概都聽過拜占庭容錯機制（BFT），但真正懂得解釋的卻寥寥可數。

一般人查比特幣歷史，知道中本聰（Satoshi Nakamoto）發明挖礦正正為解決拜占庭容錯難題，卻未必真明白它是甚麼。

是否應該將這問題等同於挖礦？其實並不然。

拜占庭容錯（BFT）這術語，來自電腦科學著名的“拜占庭將軍問題”。該問題於1982年由Leslie Lamport、Robert Shostak 和 Marshall Pease 首次提出，重點在於分佈式系統中，部分成員可能要麼出錯要麼作惡，該如何實現共識。

“拜占庭將軍問題”是指多個將軍協調攻城，但只能派信使溝通，有些將軍甚至可能出賣大家；如何設計一個策略，讓忠誠將軍即使遇上叛徒都可達成一致意見？

放到區塊鏈的語境，拜占庭容錯指系統即使有部分節點失靈或惡意，仍能如常運作和達致共識。這對維護分布式網絡的安全完整性至為關鍵。

比特幣創辦人中本聰以「工作量證明」（PoW）共識演算法，基本上為數碼貨幣領域解決了拜占庭將軍問題。在 PoW 下，礦工互相比拼運算，誰先解難題誰就獲得新增區塊的權限。由於解題成本極高，大家都有經濟誘因保持誠信。

PoW 可行原因包括：

1. 參與成本高，無論善惡都有阻嚇作用。
2. 難題複雜令單一實體難以壟斷全網。
3. 最長鏈規則可簡單選出正確的區塊鏈版本。

但 PoW 並非唯一區塊鏈拜占庭容錯方案。為追求更環保高效，後來還有委託權益證明（DPoS）和權益證明（PoS）等機制。

例如 以太坊 由 PoW 轉 PoS（The Merge）時採用了「Gasper」這套具拜占庭容錯能力的共識機制。以 PoS 為基礎的 Casper FFG，加上 LMD-GHOST 選擇分叉規則，大大減低能耗，安全強度依然極高。

理解 BFT，有助把握區塊鏈系統要怎樣保證可靠性和安全性。隨科技進步，BFT 的新方法亦層出不窮，將主導分布式系統的發展方向。

Nonce（隨機數）：密碼學謎題的小拼圖

Nonce 可說是區塊鏈界的「nonsense」，說笑而已。雖然有些人聽過以為只是保安代碼一部份，但礦工和開發者明白其真正重要性。

雖然表面簡單，“nonce”在區塊鏈技術（特別是 PoW 系統如比特幣）卻極為關鍵。所謂 nonce，即「number only used once」，意指每次只用一次的隨機數，是礦工工作過程的核心，保證和驗證交易安全。

於比特幣挖礦時，nonce 是區塊標頭的一個32-bit（4字節）欄位。礦工調整這個數值，嘗試找出一個令區塊標頭 hash 值低於網絡目標值的組合—這個目標值隨目前全網運算力自動調節。

挖礦流程如下：礦工先組裝待處理交易，

再將下列元素打包成區塊標頭：

• 版本號
• 前一區塊的 hash
• Merkle root（本區塊所有交易的綜合 hash）
• 時間戳
• 難度目標
• Nonce（起始為0）

礦工以 SHA-256 算法計算標頭的 hash。如果 hash 符合難度要求，區塊即為「解出」，礦工就能廣播到全網絡。反之，若不符合，礦工會遞增 nonce 再試一次。

這樣遞增與重算，會一直進行直到找出合適 hash 或 nonce 空間（2 的 32 次方，即約 40 億個可能）用盡。假如全部試完仍無結果，礦工可調整其他區塊標頭元素（如時間戳）重新開始。

Nonce 有幾個重要作用：

網絡可通過指定要找指定 nonce 的條件，靈活調整礦工挖礦難度，確保每 10 分鐘左右出一個區塊，不論算力多少。

Nonce 是礦工自己可操控的參數，用來進行真正的「工作」。找到正確 nonce，即代表用家動用真實算力。

由於無法預測哪個 nonce 能解出區塊，想造假非常困難。如要長期擊敗誠信礦工，攻擊者必需控制過半算力才做得到。

Nonce 讓所有礦工都在公平起跑線上。發現合格區塊純屬隨機，靠的是提供的計算力。

除了 PoW 外，nonce 的應用其實更廣。例如在以太坊交易中，nonce 可保證每項交易只處理一次，亦能確保順序正確。

隨著區塊鏈發展，nonce 的角色亦可能變化。像 PoS 這類機制下，傳統挖礦和 nonce 設計已不復存在。但保安和公平上，「只用一次的隨機數」這理念，在不同平台一直極為重要。

Rollups（滾合技術）：優化第2層交易

遊走 DeFi 世界絕對聽過 rollup，很多朋友都知它與主鏈（Layer 1）上的二層擴展方案有關。

沒錯，不過其實細節更多。

當以太坊等區塊鏈遇上可擴展性瓶頸，rollup 成為提升處理量和減低手續費的方案。所謂 rollup，是 Layer 2 的擴展技術，即於主鏈以外批量執行多個交易，再將數據上載主鏈。

本質上，rollup 是將一堆交易「打包」成一批，再提交到主鏈。這技巧能大幅減低主鏈需要處理的數據量，大大提升可擴展性。

常見 rollup 分兩大類：

樂觀型 rollup（Optimistic rollups）：預設所有運算正確，出現爭議時才啟用 fraud proof 機制。特點包括：

• 一般運算比 ZK-rollup 更快更平。
• 兼容 Ethereum Virtual Machine（EVM），現有以太坊應用容易移植。
• 通常有一週挑戰期，任何人都可質疑結果。代表有 Arbitrum、Optimism 等。

零知識型 rollup（Zero-knowledge(ZK) rollups）：用密碼學證明（validity proof）證明已處理交易正確。

• 最即時上鏈驗證，交易更快達終局。
• 可擴展性更高，所用密碼學更複雜，因此一般計算要實現較困難。
• 代表有 StarkNet、zkSync 等。

Rollup 的主要好處有：

• 在 off-chain 執行運算，大幅提升網絡每秒交易處理量（TPS）。
• 因主鏈少處理數據，手續費大降。
• 重要資料仍儲於主鏈，因此 rollup 同時繼承主鏈安全性。
• 尤其 ZK-rollup，交易可實時達終局，不用等主鏈確認。

但 rollup 技術亦有挑戰：

• 技術難度高，尤其 ZK-rollup 更複雜。
• 運營方有一定主導地位，可能帶來集中化傾向。
• 使用樂觀型 rollup 提現至主鏈時，會有挑戰期，提款需時。

隨區塊鏈生態系統進化，rollup 很可能成為擴展方案主流。如 Ethereum 2.0 等項目，更已將 rollup 視為未來路線圖的重點。

Blobs：重新定義以太坊的數據單位

Blobs are now a thing in the Ethereum universe. Meanwhile, 許多消費者其實並唔太明白咩係 blobs。結果呢個詞就變成一啲你想學但一直冇啱時間去深入了解技術細節嘅字。

咁就一齊拆解下佢啦。

特別係關於即將到嚟嘅 Dencun 升級——即係 Deneb 同 Cancun 升級嘅混合——blobs（Binary Large Objects 嘅簡稱）標誌住 Ethereum 擴容路線上一個重大轉捩點。

要理解 blobs，就要探索 Ethereum 嘅數據管理技術細節，以及佢邁向更高擴容性嘅路徑。

喺 Ethereum 嘅語境下，blobs 係大量數據，唔係喺執行層（即運行智能合約嘅地方）內部，但依然屬於 Ethereum 生態系統一部份。佢哋設計嚟做臨時用途，會喺網絡上存留大約十八至廿五日，之後就會被刪除。

Blobs 嘅主要特點包括：

1. 容量：每個 blob 最大可以有 128 KB，遠比一般 Ethereum 交易中包含嘅數據大得多。
2. 用途：blobs 主要俾 layer-2 解決方案，特別係 rollup，用更加便宜嘅方式喺 Ethereum 主網發佈數據。
3. 驗證：雖然 blob 唔會俾 Ethereum Virtual Machine (EVM) 處理，但佢嘅完整性會用一種密碼學技術 KZG commitments 去驗證。
4. 臨時性：與傳統區塊鏈數據會永久保存唔同，blobs 係設計成臨時，從而減低長期存儲嘅需要。

Blobs 同「proto-danksharding」呢個概念息息相關，係 Ethereum 完全分片（sharding）之前嘅過渡階段（呢個我哋一陣會再講）。proto-danksharding 係由 Protolambda 同 Dankrad Feist 提出，用嚟簡化交易新類型（EIP-4844），允許 blob 注入。

Blobs 喺 proto-danksharding 嗰度係咁運作嘅：

1. Layer-2 解決方案（如 rollup）產生交易數據。
2. 將呢啲數據整理成 blob。
3. 把 blobs 附加喺 Ethereum 主網特定交易上。
4. 驗證者同節點以 KZG commitments 去驗證 blob 嘅完整性，而唔需要處理全部 blob 數據。
5. 呢啲 blob 數據喺有限期間內可用，方便需要嘅人重建 layer-2 狀態。
6. 過咗 18 至 25 日，blob 數據會被廢棄，但指向嗰啲數據嘅 commitment 會永久留喺鏈上。

Blobs 帶嚟唔少好處：

1. 減低成本：rollup 用 Blob 交易，可以大幅減低 layer-2 用戶手續費。
2. 擴容提升：Blobs 容許每個 Ethereum 區塊包入更多數據，但唔會令運算負載上升。
3. 數據可用性提升：即使 Blob 數據屬臨時，但可以確保 layer-2 嘅數據喺 optimistic rollup 嘅質疑期還存在，或者俾需要重建 layer-2 狀態嘅用戶使用。
4. 為分片鋪路：Proto-danksharding 係通往完整分片之前嘅一個墊腳石，令生態系統可以逐步適應新嘅數據管理模式。

不過 blobs 加入都帶嚟啲新挑戰：

1. 更高頻寬同存儲需求：節點即使只係暫時，都要處理大得多的數據。
2. 複雜度提升：新增一種交易類型同數據結構，令 Ethereum 協議變得更複雜。
3. 潛在中心化壓力：對硬件高咗嘅需求可能令個人運行全節點更困難。

Blobs 同 proto-danksharding 喺 Ethereum 向 Ethereum 2.0 發展嘅路上，係擴容、去中心化同安全之間平衡嘅關鍵組件。佢哋為更具擴展性嘅 Ethereum 生態系統鋪路，特別大大提升對越嚟越重要嘅 layer-2 解決方案嘅支援。

Proto-danksharding：Ethereum 擴容嘅墊腳石

上面已經提過 proto-danksharding，咁而家嚟深入啲睇。

作為 Ethereum 擴容路線一個重大轉折，proto-danksharding 有時又叫做 EIP-4844（Ethereum Improvement Proposal 4844），目標係大幅減少 Rollup 同其他 Layer-2 擴容方案嘅數據成本。呢個方案—由 Protolambda 同 Dankrad Feist 提出—係通往 full sharding（全面分片）嘅過度。

要了解 proto-danksharding，首先要明白咩係分片（sharding）。

分片係一種數據庫分割方式，將區塊鏈拆成更細、更易管理嘅 shard。每個 shard 平行儲存數據同處理交易，理論上可以提升網絡處理能力。不過，實施全面分片好困難，涉及對 Ethereum 協議大改動。

Proto-danksharding 引入幾個重要概念：

1. Blob-carrying Transactions：新增可攜帶大量數據（blob）而獨立於執行層嘅交易類型。

2. 數據可用性抽樣（Data Availability Sampling）：一種令節點唔需要下載晒全部 blob 都能驗證數據可用性嘅技術。

3. KZG Commitments：一種密碼學方法，創建 blob 內容嘅簡潔證明，以便高效驗證。

4. 臨時數據存儲：blob 數據只會喺網絡儲存有限時間（18-25日），之後刪除，不過 on-chain commitment 會永久保存。

Proto-danksharding 運作方法如下：

1. Layer-2 解決方案（如 rollups）產生交易數據。
2. 呢啲數據打包成 blobs（binary large objects）。
3. Blobs 附加落 Ethereum 主網特殊交易入面。
4. 驗證者同節點透過 KZG commitments 驗證 blob 整體性，無需處理全部數據。
5. Blob 數據只喺有限時間內可用，夠俾人重建 layer-2 狀態（如有需要）。
6. 保留期過後，blob 數據被刪除，但相關 commitment 仍留喺鏈上。

Proto-danksharding 有好多優點：

1. 減低成本：rollup 可用 blob 交易，極大降低 layer-2 用戶手續費，理論上可以平十倍甚至百倍。
2. 擴容提升：Blobs 令每個區塊可以納入更多數據，但又唔會令計算負載上升。Ethereum 總數據容量可能高達 100 倍。
3. 數據可用性提升：雖然 blob 屬臨時，但可以喺質疑期內保證 layer-2 數據可追溯，俾需要重建 layer-2 狀態嘅人使用。
4. 協議逐步升級：proto-danksharding 令生態系統可以逐步適應新數據管理模式，為真正分片鋪路。

不過實施 proto-danksharding 亦有挑戰：

1. 複雜度提升：新增交易類型同數據結構，令 Ethereum 協議更加複雜。
2. 節點要求提高：即使暫時，節點都需要處理大量數據，硬件要求隨之升級。
3. 潛在中心化壓力：資源需求提升，或者會阻礙個人運行全節點，增加中心化風險。
4. 生態適應問題：Layer-2 解決方案及其他工具都需要更新，先可以充份發揮 proto-danksharding 價值。

Proto-danksharding 係 Ethereum 發展路上關鍵一步，能夠係擴容需求與實施複雜協議升級之間取得平衡，為更高效數據可用性層奠定基礎。

分布式驗證者技術（DVT）：提升權益證明安全

自從 2022 年 The Merge 之後，即 Ethereum 由 Proof-of-Work 轉咗做 Proof-of-Stake，驗證者技術就變得好重要。

但其實好多人都未必明白 DVT（分布式驗證者技術）係點運作。

保證網絡安全同去中心化，分布式驗證者技術（DVT）係關鍵一環。特別係 Ethereum 2.0 呢類網絡，DVT 代表緊驗證者喺權益證明（Proof-of-Stake）系統入面的行為有重大變化。

基本上，DVT 容許一個驗證者由多個節點聯合運作，將驗證相關工作同風險分散喺多個參與者之間。相比傳統單一驗證者一手包辦所有驗證流程，DVT 呢種做法更具彈性同安全。

DVT 基本組成包括：

1. 驗證者客戶端：負責提出同驗證區塊嘅軟件。
2. 分布式密鑰產生（Distributed Key Generation, DKG）：一種加密協議，允許多位參與者共同產生共用私鑰。
3. 門檻簽名（Threshold Signatures）：一種加密技術，一定數量（門檻值）參與者共同簽署，先能生成有效簽名。

通常 DVT 流程如下：

1. 一個 operator group 組成一個分佈式驗證者。
2. 佢哋用 DKG 技術生成共用驗證者密鑰，每人持有一部份密鑰。
3. 當驗證者要執行動作（如 propose 或 attesting 區塊），需要達到門檻數量嘅 operator 一齊簽名。
4. 最後產生出嚟嘅簽名與單一驗證者產生嘅完全無分別，可兼容整個網絡。

DVT 有唔少好處：

1. 提升安全性：通過分散驗證者密鑰至多個 operator，大大降低...single point of failure is dramatically reduced. Even if one operator is compromised or goes offline, the validator can continue to function.

單點故障的風險大大減低。即使有一位營運者被攻陷或者離線，驗證者都能夠繼續運作。

2. Increased Uptime: With multiple operators, the chances of the validator being available to perform its duties at all times are greatly improved, potentially leading to higher rewards and better network performance.

3. 增加運作時間：有多位營運者參與，可以大幅提升驗證者隨時可用以履行其職責的機會，潛在地獲得更高回報和更佳網絡效能。

4. Decentralization: DVT allows for a more decentralized network by enabling smaller operators to participate in validation without taking on the full risk and responsibility of running a validator independently.

5. 去中心化：DVT 令網絡更加去中心化，讓小型營運者可參與驗證，而無需獨自承擔全部風險和責任。

6. Slashing Protection: In proof-of-stake systems, validators can be penalized (slashed) for misbehavior. By requiring several operators to concur on activities, DVT can help avoid inadvertent slicing.

7. 罰沒保護：在權益證明系統中，驗證者如有不當行為會被罰沒（slashing）。DVT 透過要求多位營運者對活動達成共識，有助減少無意中的罰沒情況。

However, DVT also presents certain challenges:

不過，DVT 亦帶來一些挑戰：

1. Complexity: Implementing DVT requires sophisticated cryptographic protocols and coordination between multiple parties, adding complexity to validator operations.

2. 複雜性：實施 DVT 需用到複雜密碼學協議及多方協作，令驗證者運作增加難度。

3. Latency: The need for multiple operators to coordinate could potentially introduce latency in validator actions, although this can be mitigated with proper implementation.

4. 延遲：多位營運者需協調，有可能令驗證者行動出現延遲，但合適實施有機會減少這問題。

5. Trust Assumptions: While DVT reduces single points of failure, it introduces the need for trust between operators of a distributed validator.

6. 信任假設：DVT 減低單點故障，但同時需要分布式驗證者之間建立互信。

7. Regulatory Considerations: The distributed nature of DVT may raise questions about regulatory compliance and liability in some jurisdictions.

8. 規管考慮：DVT 的分布式本質，某些司法管轄區或會對合規和法律責任提出疑問。

DVT is probably going to become more crucial in maintaining their security and decentralization as proof-of-stake networks develop. While various implementations are now under development or early deployment, projects like Ethereum 2.0 are aggressively investigating the inclusion of DVT.

隨著權益證明網絡發展，DVT 可能會變得更加關鍵，確保網絡安全和去中心化。現時有不同方案正在開發或早期推行中，例如以太坊2.0等項目正積極研究將 DVT 納入網絡。

Adoption of DVT could have broad effects on the architecture of proof-of-stake networks, so enabling new types of validator pooling and delegation that strike security, decentralization, and accessibility in balance.

採用 DVT 或會對權益證明網絡架構帶來重大影響，令新的驗證者資源池和委託模式得以發展，在安全、去中心化和易用之間取得平衡。

Dynamic Resharding: Adaptive Blockchain Partitioning

動態重分片：自適應區塊鏈分區

Last but not least, let’s talk dynamic resharding. Based on the idea of sharding but adding a layer of flexibility that lets the network react to changing needs in real-time, it offers a fresh method of blockchain scalability.

最後要講的，就是動態重分片。這個技術建立在分片 (sharding) 的概念上，但加入彈性，令區塊鏈網絡可以實時回應變化中的需要，為區塊鏈擴容提供了全新方案。

Often referred to as "the holy grail of sharding" by some blockchain aficionados, this technology promises to solve one of the most enduring issues in blockchain design: juggling network capacity with resource use. Sounds really complicated, right?

有區塊鏈發燒友甚至將之稱為「分片的聖盃」，因為它有望解決區塊鏈設計上一個長久以來的難題：如何權衡網絡容量和資源消耗。聽落都幾複雜，係咪？

Understanding dynamic resharding requires first a comprehension of the fundamentals of sharding:

要明白動態重分片，先要了解分片的基本原理：

Adapted for blockchain systems, sharding is a database partitioning method. It entails breaking out the blockchain into smaller, more controllable shards. Every shard may store data in parallel and handle transactions, therefore theoretically increasing the capacity of the network.

分片其實源於數據庫領域，是一種分區技術。應用於區塊鏈，就是將鏈一分為多個較細的分片，每個分片可以同時儲存數據和處理交易，從而理論上提升整體網絡容量。

Dynamic resharding advances this idea by letting the network change the amount and arrangement of shards depending on present network state. 

動態重分片進一步提升這個概念，令區塊鏈可按網絡運行情況，改變分片數量和分布。

This flexible strategy presents a number of possible benefits.

這種靈活做法帶來不少潛在好處。

The network can guarantee effective use of network resources by building new shards during periods of high demand and merging unused shards during low demand.

於需求高峰期，網絡可以創建更多分片提升容量，低需求時則合併未被充分使用的分片，確保資源被有效運用。

Dynamic resharding lets the blockchain expand its capacity without using a hard fork or significant protocol update as network use rises. Redistributing data and transactions among shards helps the network to keep more constant performance throughout the blockchain.

動態重分片可以不用硬分叉或大規模協議升級，在用戶量上升時靈活擴容；重新分配數據和交易予不同分片，亦有助保持網絡表現穩定。

Dynamic resharding can also enable the network to change with unanticipated events as shard breakdowns or demand surges.

動態重分片還可以令網絡應對不可預計的事故，如分片故障或用量突然爆升。

The process of dynamic resharding typically involves several key components.

實現動態重分片，通常要經歷以下幾個主要步驟：

Monitoring System continuously analyzes network metrics such as transaction volume, shard utilization, and node performance. Decision engine uses predefined algorithms and possibly machine learning techniques to determine when and how to reshard the network. Coordination protocol ensures all nodes in the network agree on the new shard configuration and execute the resharding process consistently. As shards are split or combined, safely moves data and state information between them.

1. 監控系統：不斷分析網絡指標，如交易量、分片資源使用情況、節點效能等。
2. 決策引擎：以預設算法，甚至機器學習判斷何時及如何重新分片。
3. 協調協議：保障全網節點同意新分片方案，一致執行重分片過程。
4. 資料遷移：在分片拆分或合併時，安全地傳送相關資料和狀態資訊。

Here is a condensed synopsis of possible dynamic resharding applications:

以下是動態重分片應用的一個簡化流程概要：

1. The monitoring system detects that a particular shard is consistently processing near its maximum capacity.

2. 監控系統發現某個分片長期接近最大處理負荷。

3. The decision engine determines that this shard should be split into two to balance the load.

4. 決策引擎判斷該分片應一分為二，以分擔負荷。

5. The coordination protocol initiates the resharding process, ensuring all nodes are aware of the impending change.

6. 協調協議啟動重分片流程，確保所有節點知悉即將發生的變動。

7. The network executes a carefully choreographed process to create the new shard, migrate relevant data, and update routing information.

8. 網絡依照計劃創建新分片、遷移相關資料及更新路由資訊。

9. Once complete, the network now has an additional shard to handle the increased load.

10. 完成後，網絡多了一個分片，可以處理更多工作量。

While dynamic resharding offers exciting possibilities, it also presents significant technical challenges.

雖然動態重分片充滿潛力，但亦存在不少技術挑戰。

Implementing a system that can safely and efficiently reshard a live blockchain network is extremely complex, requiring sophisticated consensus and coordination mechanisms. Also, ensuring that all pertinent state information is accurately kept and easily available when data flows across shards is a non-trivial issue in state management.

要在運作中的區塊鏈安全又有效進行重分片，涉及共識、協調等複雜機制；此外，資料在分片之間流動時，要確保所有狀態資訊準確保存並易於存取，對狀態管理亦是一大考驗。

Dynamic resharding has to consider transactions across several shards, which can get more difficult depending on the shard arrangement. Then, the security issues. The resharding procedure itself has to be safe against attacks aiming at network manipulation during this maybe vulnerable operation. The dynamic resharding monitoring and decision-making procedures add extra computational burden to the network.

動態重分片還要應對跨分片交易問題，視乎分片設計難度可能大增。安全性亦是關鍵，重分片本身的過程需防止網絡操控等攻擊。監控和決策過程亦為網絡帶來額外運算開支。

Notwithstanding these difficulties, various blockchain initiatives are actively looking at and creating dynamic resharding techniques. Near Protocol, for instance, has set up a kind of dynamic resharding in its mainnet so the network may change the amount of shards depending on demand.

儘管面對這些難題，不少區塊鏈項目正積極探索和開發動態重分片技術。例如 Near Protocol 已在主網引入動態重分片，讓網絡根據需求自動增加或減少分片數量。

Dynamic resharding may become increasingly important as blockchain technology develops in building scalable, flexible networks able to enable general adoption of distributed apps and services.

隨著區塊鏈技術發展，動態重分片或會日漸重要，協助架設可擴容、有彈性的網絡，推動分布式應用和服務普及。