中國中央政府月前拍板定案，將把區塊鏈技術作為核心技術自主創新的重要突破口，並使區塊鏈技術的整合應用在新的技術革新和產業變革中發揮重要作用。消息一出，已經低迷一陣子的中國區塊鏈相關業者，重新獲得資本市場關注。
但值得注意的是，根據中國中央政府的規畫，區塊鏈技術不只會應用在數位貨幣的發行上，同時也會推動政府服務、金融業、醫療業與製造業的變革，這將為區塊鏈技術打造出更寬闊的舞臺。
擴大區塊鏈應用範疇 硬體加速是關鍵
FPGA大廠賽靈思，對區塊鏈技術的應用前景也有很高的期待。賽靈思技術長Ivo Bolsens(圖1)指出，目前區塊鏈技術最主要的應用雖然還是在發行數位貨幣上，但其實在其他產業，也有許多業者正在導入區塊鏈技術，例如能源產業、運輸物流、醫療、供應鏈管理，甚至連媒體產業也已經開始嘗試利用區塊鏈技術。
區塊鏈毫無疑問地是個擴散性很強的技術，而這會導致一個無可避免的問題–分歧跟變異。區塊鏈技術的核心概念是分散式帳本，屬於通用觀念，但是當區塊鏈在不同垂直產業實際應用時，或多或少會把該產業的獨特需求納入，使其更加貼近產業應用的實際需要。
以能源業為例，如何逐步擴大區塊鏈的規模，讓能源供應商的每個客戶都能被納入區塊鏈網路，甚至支援跨國能源服務，就是能源業者最關心的問題。隨著區塊鏈上的參與者數量增加，交易筆數會跟著上升，如何減少每筆交易的處理時間，就會變得非常關鍵。
舉例來說，如果一家電力公司只跟少數幾家用電大戶導入區塊鏈，每小時的預估資料交易量大概只有3萬筆，但如果該電力公司跟所有用電戶都用區塊鏈進行帳務結算，每小時的預估交易量就會大增到300萬筆。萬一是在電業自由化的市場，一個電網裡面有多家供應商的時候，整個區塊鏈系統每小時的預估交易量還會進一步暴增至15億筆。如果情況更複雜，涉及跨國電網的交易，每小時交易量恐怕會是1,500億筆這等天文數字(圖2)。
目前的區塊鏈是純軟體技術，每個小時能處理的最大交易筆數能達到10億筆這個數量級，大概就已經是極限。因此，區塊鏈技術如果要應用在能源這個產業，其演算法必然要經過最佳化，而且還要輔以硬體加速技術，才能滿足應用需求。
硬體加速方法眾多 ASIC/可編程方案對決
由於區塊鏈要大規模應用在各種垂直領域，首先會遇到CPU運算力不足的問題，因此硬體加速是必然的需求。ASIC、GPU與FPGA等不同領域的廠商，都在這裡嗅到發展機會，但不同的加速技術，先天上有其各自的優劣勢，因此，有意採用區塊鏈的業者，必須依照個別應用的需求特性進行選擇。
直接針對特定的區塊鏈演算法設計ASIC加速器，例如比特幣挖礦專用晶片，是加速效果最好的解決方案，但這種作法需要相當龐大的市場規模支撐，特別是在先進製程的設計跟製造成本越來越昂貴的情況下，只有少數規模夠大的應用，才能支撐得起ASIC解決方案。
但即便是數位貨幣挖礦應用，也不是每種數位貨幣都適合使用ASIC，因為有些數位貨幣的發行方，本身就對ASIC方案持反對態度，甚至不惜更改演算法，讓ASIC加速器失效。例如也有一定知名度跟流通性的乙太坊(Ethereum)，就對ASIC加速器非常反感，理由是ASIC加速器會使得數位貨幣持有者的集中度提高，跟分散式帳本原本的設計用意產生矛盾，並引發許多潛在問題，例如貨幣價格容易被操弄，或交易紀錄更容易被竄改。
區塊鏈技術最獨特的地方，在於提出了分散式帳本的概念，這使得駭客即便攻破系統中的某個節點，竄改其帳本上的部分資料，跟其他節點上的帳本資料一比對，立刻就會被發現，除非駭客同時攻破了足夠數量的節點，並進行資料竄改。
而且，為了簡化運算跟儲存空間的需求，通常每一個分散式帳本都只有整體資料的一部分，這使得駭客更難以竄改資料，因為即便攻破多個節點，取得的帳本資料上，不一定含有駭客想竄改的那筆資料。
簡言之，帳本越分散，透過區塊鏈保護的資料越難被竄改。而這正是區塊鏈技術可以用來打造物聯網信任根(Root of Trust)的原因。試想，當一個物聯網中的資料被分散到數以千計、甚至萬計的節點中，而且每個節點所擁有的資料又只有整體資料的一部分時，要破壞資料一致性(Data Integrity)的難度會有多高？
是故，當區塊鏈的節點減少，或是分散式帳本高度集中在少數幾個持有者手上時，區塊鏈技術原本因為採用分散式帳本而享有的眾多優勢，都將隨之消失。這正是許多數位貨幣的發行者之所以想方設法，甚至不惜更動演算法來對抗ASIC挖礦的原因–試想，當大多數數位貨幣都集中在少數持有者手上，萬一這些持有者共謀竄改交易內容，區塊鏈技術能如何反制？
也因為如此，具有可編程特性的GPU跟FPGA，在區塊鏈應用變得更多元化時，會有更好的適應能力。而且在許多應用情境中，使用可編程方案的成本效益會比採用ASIC來得更具優勢，因為ASIC需要相當大的市場規模來支撐。
而與GPU方案相比，FPGA可適用的場合更為多樣化。GPU只能把原本靠CPU執行的區塊鏈演算法轉移到GPU上執行，從而實現加速，但FPGA不然，FPGA除了可以做為CPU的協處理器之外，也可以運用在網路卡跟儲存控制器上，這會帶來不同的效果。
作為CPU的協處理器，FPGA加速可以縮短交易確認時間，提高交易率；但如果把區塊鏈算法放在基於FPGA的網路卡上執行時，除了縮短交易確認時間還可以帶來擴大區塊鏈網路規模的效果；若是與儲存控制器整合，則可以擴大每個區塊的資料量。
區塊鏈將成為網際網路3.0的基礎
Bolsens總結說，目前區塊鏈最主要的應用是發行數位貨幣，但其核心概念–分散式帳本，將會廣泛應用在各行各業，最終，我們很可能會看到的情景是區塊鏈成為網際網路3.0(Internet 3.0)的核心。
隨著電子商務跟網路金融服務越來越普遍，透過網路進行各式各樣的交易，已經是我們習以為常的生活行為。但在目前的網際網路架構中，還沒有把信任(Trust)的元素嵌入到網路架構裡面，而是在既有網路架構上添加各種認證機制，或是把區塊鏈當作一種外掛，來打造網路交易的信任根(Root of Trust)，但這會增加交易的延遲，降低網路的輸送量。
因此，區塊鏈技術未來勢必會跟網路基礎設備進行一定程度的整合，如此方能提高網路的運作效率。當然，這不是一朝一夕就會發生的改變，就像電子商務的普及，也有一段長達數年的醞釀期，但長遠來看，許多網通設備都會有支援區塊鏈功能的必要性，而賽靈思也正在為此趨勢作好準備。
