# Blockchain Basics

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## Data Structure
* Difficulty Target：找到比target小的值，以每10分鐘產生一區塊估算，困難值每2016個區塊會調整一次。
* 調整挖礦難度的目的：保證比特幣的稀缺性，同時也能保證網路的安全性。
* `new_target = old_target * (actual time / expected time)`


https://www.researchgate.net/figure/The-simplified-Bitcoin-blockchain-data-structure_fig2_349738447

### Bitcoin Halving (減半機制)
* 每 210,000 個區塊就會減半一次 (區塊獎勵)
* 大約每四年進行一次
* 持續直到網路產生最大總供應量為 2100 萬 BTC
* 預計將在 2140 年結束

https://www.ig.com/cn/bitcoin-btc/bitcoin-halving

### Blockchain Demo
https://andersbrownworth.com/blockchain/

## Merkle Tree
* 大幅減少資料傳輸量與運算資源消耗
* 驗證時，只需驗證Merkle Tree的Root值即可

https://en.wikipedia.org/wiki/Merkle_tree

### Proof of Reserves, PoR (儲備證明)
https://syshen.medium.com/%E5%8D%80%E5%A1%8A%E9%8F%88%E5%84%B2%E5%82%99%E8%AD%89%E6%98%8E-proof-of-reserve-235375de3278

### Verkle Tree
https://limaois.me/archives/349

## Digital Signature
* 保證收到資料的正確性
* 有效防止被中途攔截並竄改資料的情形


https://medium.com/@enterprise.eric320/%E4%B8%8D%E6%87%82%E7%A8%8B%E5%BC%8F-%E4%B9%9F%E8%83%BD%E7%90%86%E8%A7%A3%E7%9A%84%E5%8D%80%E5%A1%8A%E9%8F%88%E9%8C%A2%E5%8C%85%E6%8A%80%E8%A1%93%E5%8E%9F%E7%90%86-%E4%BA%8C-%E9%9D%9E%E5%B0%8D%E7%A8%B1%E5%8A%A0%E5%AF%86-%E6%95%B8%E4%BD%8D%E7%B0%BD%E7%AB%A0-a401f4cce623

### One-time signature (一次性簽章)
* 生成一對金鑰：私鑰用於簽章，公鑰用於驗證。
* 每個私鑰只能使用一次。
* 同一個私鑰被多次使用，系統的安全性將大幅降低，容易受到各種密碼分析攻擊。
* 一次性簽章方案被認為是抗量子的，因為它們不依賴於質因數分解或離散對數等問題
#### Lamport One-Time Signatures
非常簡單且速度快，但金鑰和簽章尺寸非常大，實際應用受限。
#### Winternitz One-Time Signatures
在簽章大小和計算效率之間提供了權衡，可調整參數以適應需求，但金鑰大小仍然較大，生成和驗證速度中等。


https://codingman.cc/one-time-signature/

### Digital Signature Demo
https://andersbrownworth.com/blockchain/public-private-keys/

## Byzantine Generals Problem (拜占庭將軍問題)
* 每個將軍必須作出決定：攻擊或撤退（是或否）
* 一旦做出決定後無法改變
* 所有將軍都必須就同一決定達成一致，並以同步方式執行

### PoW (Proof-of-Work)
* 優點：安全性、去中心化
* 缺點：能源消耗、計算資源浪費
* 例子：Bitcoin、Litecoin ...

### PoS (Proof-of-Stake)
* 優點：消耗的能源較少
* 缺點：去中心化程度較 PoW 差 (集中權力在少數持有大量加密貨幣的參與者手中)
* 例子：Ethereum、Polkadot ...
https://www.samsonhoi.com/386/blockchain-proof-of-stake

https://vocus.cc/article/626b40bafd8978000185a504

## 51% Attack (51%攻擊)
* 攻擊者控制全網 51% 以上的算力
* 最長鏈共識
* Double Spending (雙花問題)


* Coin Metrics「攻擊總成本 (TCA)」的新指標：比特幣 51% 攻擊成本逾 200 億美元，已經消除了惡意攻擊者的經濟動機。
https://abmedia.io/coin-metrics-bitcoin-ethereum-51-percent-attacks
https://zombit.info/51-attack/