比特幣交易在去中心化機制下如何保證不可篡改?

買賣虛擬貨幣

眾所周知比特幣的最重要特性之一就是去中心化,這是它區別於傳統記賬貨幣中心化機制的最大不同,中心化是需要一個類似銀行的發行、清算機構來驗證交易有效合法性的。

去中心化,本質上是讓所有的節點都可以驗證該筆交易的真偽,去掉假的,只保留真的。我在網路上廣播我轉了一筆比特幣給xx,礦工們怎麼才能驗證這筆交易是真實的而不是偽造的呢?

中本聰使用了非對稱加密技術解決了這個問題,所謂非對稱加密,是指加密和解密的時候使用不同的金鑰的加密演算法。比如,A要向B傳送訊息,在此之前A和B都要產生一對用於加密解密的公鑰與私鑰。私鑰,就像一把私人擁有的鑰匙,只有自己知道,別人不知道;公鑰,恰如一把公共的鑰匙,加密前一般告訴對方自己的公鑰。A向B方訊息,A用B的公鑰加密這段資訊,B收到這段訊息,用B自己的私鑰解密A傳送的訊息,而其他人收到這個訊息的,都無法解密,因為只有B才擁有解密的鑰匙。

這個聽上去對於不懂技術的人來說有點複雜,簡單說就是公鑰和私鑰是成對存在的,一把鑰匙開一把鎖,兩者可以相互的驗證對方。在比特幣交易中,簡單說來,你要轉給對方的錢包地址(相當於對方的銀行卡號)我們可以理解為公鑰,交易時簽名和輸密碼其實就相當於對私鑰進行簽名。

每個礦工在拿到一筆轉賬交易的時候就可以驗證公鑰、私鑰是否是匹配的,如果匹配,那麼這筆交易就是合法的,這樣,每個人只需要保管好自己的私鑰,知道對方的錢包地址就能進行比特幣轉賬,無需一箇中心化的機構驗證這筆交易是否是真的,這極大的降低了人們轉賬時的信任,只要你告訴我錢包地址,我給你轉賬你一定會收到真的比特幣,誰也無法偽造。這就是基於比特幣規則創造的一種信任(中心化的第三方信任中介機構譬如銀行在這個過程中就被無情的幹掉了)

以上只是保證在記賬節點對賬本交易進行驗證加鎖,那麼修改賬本本身這個行為在比特幣網路中成本更是高到無限大,篡改者基本無利可圖。

比特幣去中心化的原理有兩個:

第一,作為一個區塊鏈產品,因為其清算能力是分佈在比特幣網路的若干電腦上,而不是依賴於某個中心化伺服器,因此比特幣是去中心化的。

第二,根據比特幣的設計,清算能力分佈在若干電腦上的同時,關於比特幣程式的重大修改,是要進行投票的。這樣,理論上比特幣的決策是民主的,所以在這個意義上也可以說是去中心化的。

在傳統中心化的場景下,這個記賬記錄是否容易被篡改主要取決於中心大賬本伺服器的安全可靠程度,如果中央伺服器被攻破,那麼記賬記錄則有可能被駭客肆意破壞,大家平時使用的銀行、支付寶等這些伺服器都是固若金湯的,即使偶爾出了漏洞被駭客利用,但是網警這個物種你覺得是吃白飯的嗎?從法律層面足以震懾一般人不敢輕易去黑支付機構。

但比特幣這種新生的數字貨幣,一出生世界各國沒幾個人認可,而且沒有中心化機構,它如何保證交易記錄不被篡改?每個礦工將交易記錄打包後的區塊體資料結合該區塊的前一個區塊進行雜湊碰撞,找到正確的雜湊值(表示該礦工完成了一定的工作量,就像你考駕照成績合格就表示你曾經付出努力學習了駕駛技術,就可以給你頒發駕照一樣)就能去的記賬權,其他節點經過簡單的驗證,就可以同意其記賬,新的區塊產生後,其他所有的礦工都會停下手頭的工作,同步一隻在這個新的區塊之後繼續"挖礦"工作。

在區塊鏈世界,所有節點都預設最長的那一條鏈為有效的鏈,任何其他節點即使修改了鏈上某個區塊的交易記錄,根據前文我們提到的雜湊運算的特性,都會造成該區塊的雜湊值發生變化,從而導致該區塊的ID發生變化,後續的區塊根據其儲存的上一個區塊的ID就無法找到交易記錄發生改變的區塊,最終導致"斷鏈",除非這個篡改記錄的人擁有極其強大的算力能把被篡改之後所有的區塊的交易記錄重新做一遍雜湊運算,把後續所有的區塊都修改了,並且修改速度能超過其他剩餘節點產生新區快的速度,使自己的這條鏈成為最長的鏈,讓其他礦工誤以為這條鏈才是正確的賬本,否則修改就是空談。

然而這麼做的結果是沒有任何好處的,拋開要投入的礦機成本不談,全網都非常警惕那個節點的算力超過了全網算力的51%,畢竟區塊鏈的精神就是去中心化的,不允許存在能夠控制整個鏈的"中心化"節點,一旦出現某個節點算力過於集中,全網都會要求其降低算力,中心化的傾向一出現,比特幣的價格肯定會大幅降低,這對篡改賬本的人來說也沒什麼好處,偷雞不成反蝕把米,幾乎不可能發生如此自殘的事件。

對於歷史上曾發生某個礦池的算力超出了全網算力的30%,後來這個礦池主動降低了自己的算力,以保證全網算力的均衡。如何在任何一個區塊鏈產品中實現社羣自治,維護所有使用者的利益,實現真正的去中心化,不但是個技術難題,恐怕也是政治難題。100%的民主決策流程是低效的,一個組織不可能事無鉅細都讓所有成員投票,這等同於一個國家天天公投。但是一旦有人被代表,就有利益,就有紛爭。

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