計算的定義

什麼是計算？

計算指的是根據既定規則處理輸入，產生可驗證且可重現的結果。在區塊鏈環境下，計算不僅僅是單一機器運行程式碼，更是多個節點協同執行相同指令，並就結果達成共識的過程。

傳統計算就像在電子試算表中進行加法，而區塊鏈計算則更像一場公開稽核：所有節點同時執行同一程式，只有在結果一致時，狀態才會被寫入區塊鏈，藉此確保信任與透明度。

區塊鏈計算與傳統計算有何不同？

區塊鏈計算與傳統計算的本質差異在於「分散式執行、可驗證性，以及基於費用的操作」。傳統計算更重視速度與隱私，而區塊鏈計算則強調一致性、可驗證性，並透過費用機制來調節資源使用。

主要差異如下：

• 執行環境：傳統應用程式在獨立機器或私有伺服器上運行，區塊鏈計算則由公開網路上的節點同步完成。
• 成本模型：區塊鏈每一條指令都需支付Gas費用以避免資源被濫用；傳統計算則通常不針對每條指令收費。
• 延遲與吞吐量：區塊鏈需等待交易打包與確認，速度受共識機制與區塊大小限制；傳統計算則可即時回傳結果。
• 透明度與可稽核性：鏈上計算對所有人完全公開且可驗證；傳統系統的資料與日誌通常僅由所有者掌控。

區塊鏈節點如何執行計算？

區塊鏈計算流程包含用戶提交交易、節點驗證並執行程式碼，以及網路達成共識後更新全域狀態。

步驟1：用戶提交交易。交易內容涵蓋「合約函式呼叫、參數與Gas支付」，也就是指示系統「執行此程式」。

步驟2：節點打包交易。節點（即維護網路的電腦）會篩選有效交易，並將其打包進候選區塊。

步驟3：節點執行合約程式碼。例如，以太坊透過EVM（Ethereum Virtual Machine，跨平台解譯器）逐步處理位元組碼，計算狀態變化與事件日誌。

步驟4：網路達成共識。共識機制決定網路如何確認區塊及結果的有效性。常見機制有PoW（工作量證明，依算力競爭）與PoS（權益證明，依質押與投票）。這些機制共同決定結果是否被接受。

步驟5：狀態更新並可查詢。區塊確認後，結果寫入鏈上，所有節點同步更新，任何人皆可驗證結果。

為什麼智能合約計算需要Gas？

智能合約計算之所以需要Gas，是因為網路需計算CPU時間、儲存讀寫等資源消耗，以防止免費計算被濫用。Gas就像計價器——依用量計費，價格則隨網路壅塞程度波動。

估算交易計算成本時：

1. 評估函式的複雜度。讀取/寫入狀態、迴圈、合約建立等操作會消耗更多Gas。
2. 查看目前網路Gas價格。價格由供需決定，壅塞時會上升。
3. 設定合理的Gas上限。Gas上限是你願意承擔的最大費用，過低會導致執行失敗，過高僅設定上限，並不代表實際消耗。

在以太坊上，錢包通常會建議Gas參數；與複雜DApp互動時，建議預留較多Gas。

鏈上計算過慢時，Layer 2如何提升效率？

當主網壅塞或費用高昂時，多數計算可轉移至Layer 2，僅將簡要結果或證明回傳主網。Layer 2就像主鏈的「加速通道」，能降低成本並提升吞吐量。

主流Layer 2計算模型包括：

• Optimistic Rollups：預設結果正確，設有質疑期。若被質疑則在主網重算。優點：費用低；缺點：最終性需等待質疑期。
• 零知識Rollups（ZK Rollups）：為計算結果產生數學證明，主網僅需驗證證明。優點：確認快、安全性高；缺點：證明生成計算量大。

近年主流分析平台數據顯示Layer 2交易量持續上升，反映出重計算外包、鏈上驗證的趨勢。

零知識計算的優勢是什麼？

零知識計算能「在不公開底層過程細節」的前提下證明結果正確。可以想像成將繁瑣的作業過程壓縮成可驗證的答題卡，老師（主網）只需核對答題卡即可確認正確性。

其優勢包括：

• 隱私與合規：輸入資料保持私密，但可在鏈上驗證正確性，特別適用於敏感資料場景。
• 可擴展性與效能：主網僅需驗證證明，重計算在鏈下完成，提升整體吞吐量。
• 可組合性：如AI推理、金融建模等複雜任務可於鏈下處理，僅提交證明至鏈上驗證，兼具信任與高效。

去中心化應用如何分離計算與儲存？

去中心化應用普遍採用「關鍵狀態與可驗證計算上鏈，重計算及大型檔案鏈下」的設計策略。

實際作法包括：

• 將資產轉帳、清算規則、治理投票等核心邏輯放在鏈上，方便公開稽核。
• 高強度計算（如圖像處理、AI推理、模擬等）於鏈下執行，結果透過預言機上傳鏈上。預言機是鏈下資料與區塊鏈的橋樑。
• 大型檔案儲存於去中心化儲存網路（如IPFS），僅將雜湊值上鏈以防篡改。

這種設計兼顧安全性與成本效率。

Gate哪些流程涉及鏈上計算？

在Gate使用區塊鏈功能時，充值、提領、DApp互動、合約帳戶管理等環節都會觸發鏈上計算。

步驟1：充值到鏈上地址。當你的Gate充值地址收到轉帳後，網路節點會驗證交易，區塊確認後餘額更新。

步驟2：提領至外部地址。提交提領申請後，系統會執行鏈上轉帳，消耗Gas並等待確認。請留意網路壅塞和費用變動。

步驟3：合約互動。透過Gate的合約帳戶或外部錢包與DApp互動會觸發智能合約執行。較複雜操作（如NFT鑄造或進階DeFi策略）通常消耗更多Gas。

安全建議：

• 合理設定Gas參數，避免交易失敗或延遲。
• 小心「免費Gas」或「超低費」宣傳，這類資訊可能是釣魚攻擊。
• 先以小額測試再進行大額操作，務必核對合約來源及權限請求。

計算相關的主要安全風險有哪些？

主要風險來自合約邏輯漏洞、執行順序操控與費用設定不當。

常見風險如下：

• 邏輯漏洞：如重入攻擊，指合約在上次呼叫未完成前被再次呼叫，導致狀態異常。防護措施包括採用「檢查-效果-互動」模式及使用經過稽核的程式庫。
• 執行順序與MEV：礦工或驗證者可重排交易以獲利（MEV）。緩解方式包括使用私有交易通道或延後敏感資訊揭露。
• Gas配置不當：Gas上限過低會導致執行中斷，價格過高則浪費資金。建議採用錢包推薦設定，壅塞時適度提高。
• 權限過大：簽署無限授權可能導致合約在你不知情時轉移資產。僅授予必要權限並定期撤銷。

這些要點如何串聯？

區塊鏈上的計算具備可驗證性、分散式與費用調節特性——節點協同執行智能合約邏輯，結果經共識後寫入狀態。為降低成本與延遲，重計算會移轉到Layer 2或鏈下，並以零知識證明於主網驗證正確性。應用設計應平衡「鏈上可信計算」與「鏈下高效處理」，在Gate充值、提領或合約呼叫等操作時，需留意Gas費用、權限及相關風險。掌握這些核心概念，有助於在Web3中達到效能、成本與安全的最佳平衡。

常見問題

為什麼區塊鏈計算成本高？

區塊鏈計算費用高，是因為每一步操作都需全網節點驗證與儲存。與傳統計算仰賴單一伺服器不同，區塊鏈實現去中心化與不可竄改，因此成本更高。你在Gate支付的Gas費用正反映了這一分散式計算的代價。

為什麼鏈上交易確認時間較長？

區塊鏈交易速度受網路壅塞與區塊產生間隔影響。例如，比特幣每10分鐘出塊，以太坊每12秒出塊，這決定了確認時間的上限。若網路繁忙，交易會排隊。建議選擇離峰時段操作，或提高Gas費用以加速確認。

零知識證明與常規計算有何區別？

零知識證明是一種特殊的計算方式，可在不公開底層資料的前提下證明資訊正確。常規計算需公開所有輸入與過程，零知識證明則僅公開結果與驗證資訊。這使隱私保護型交易成為可能，是區塊鏈核心的隱私技術之一。

為什麼鏈下計算、鏈上驗證更高效？

鏈下計算在傳統伺服器完成，速度快、成本低，僅將結果上傳鏈上驗證。這正是Layer 2方案的核心原理：在側鏈或二級網路批次處理，定期提交至主鏈。Gate支援多種Layer 2網路，使用者可依需求平衡速度與安全性。

一般用戶如何理解區塊鏈計算邏輯？

你可以將區塊鏈計算想像成全班投票，每個人都核查過程與結果，無法作弊。建議先認識「共識機制」（如何達成一致）、再學習「智能合約」（自動執行規則），最後了解「Gas費用」（為節點執行命令付費）。透過Gate的實際交易體驗，是最快的學習方式。