比特幣和以太坊是如何去中心化的

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比特幣和以太坊是如何去中心化的?DHT的誕生可以說是現代網際網路去中心化的一個標誌:最初的網際網路是徹底去中心化的,每臺計算機(節點)之間透過FPS等各種協議互相訪問。在之後的發展過程中,網際網路逐漸發展出了適合進行大規模商業應用的伺服器+客戶端模式,將部分節點特殊化成為伺服器,其他節點之間的訪問逐漸減少,這也是現代網際網路被冠上"中心化"稱呼的原因。

在網際網路中心化的發展過程當中,以BT下載為代表的P2P網路協議成為了網際網路去中心化的標誌。P2P全稱對等式網路(peer-to-peer),又稱點對點技術,是無中心伺服器、依靠使用者群(peers)交換資訊的網際網路體系,它的作用在於,減低以往網路傳輸中的節點,以降低資料遺失的風險。與有中心伺服器的中央網路系統不同,對等網路的每個使用者端既是一個節點,也有伺服器的功能,任何一個節點無法直接找到其他節點,必須依靠其戶群進行資訊交流。

從某種意義上說,區塊鏈技術是P2P的延伸。與P2P相比,區塊鏈將應用場景進行了極大的擴充套件,並且解決了對節點的獎勵問題。而P2P本身強調的離散性、伸縮性、容錯性也能夠完美的支援區塊鏈網路執行。其中:

離散性:構成系統的節點並沒有任何中央式的協調機制。

伸縮性:即使有成千上萬個節點,系統仍然應該十分有效率。

容錯性:即使節點不斷地加入、離開或是停止工作,系統仍然必須達到一定的可靠度。

以比特幣採用的Gossip Protocol演算法為例,Gossip演算法能夠利用一種隨機的方式將資訊散播到整個網路中,正如Gossip的本意"緋聞八卦"一樣。

Gossip在執行過程中,網路中的某個節點隨機的選擇其他若干個個節點作為傳輸物件,該節點向其選中的若干個個節點傳輸相應的資訊,隨後接收到資訊的節點重複完成相同的工作,最終建立了比特幣節點網路。

在以太坊中採用的Kademlia(也被稱為Kad)演算法則直接規定了網路的結構,也規定了透過節點查詢進行資訊交換的方式。Kademlia網路節點之間使用UDP進行通訊。參與通訊的所有節點形成一張虛擬網,並透過節點ID來進行身份標識,與檔案雜湊直接對應,它所表示的那個節點儲存著哪兒能夠獲取檔案和資源的相關資訊。當我們在網路中搜尋某些值的時候,Kademlia演算法需要知道與這些值相關的鍵,然後分步在網路中開始搜尋。

每一步都會找到一些節點,這些節點的ID與鍵更為接近,如果有節點直接返回搜尋的值或者再也無法找到與鍵更為接近的節點ID的時候搜尋便會停止。這種搜尋值的方法是非常高效的:與其他的分散式雜湊表的實現類似,在一個包含n個節點的系統的值的搜尋中,Kademlia僅訪問O(log(n))個節點。非集中式網路結構還有更大的優勢,那就是它能夠顯著增強抵禦拒絕服務攻擊的能力。即使網路中的一整批節點遭受泛洪攻擊,也不會對網路的可用性造成很大的影響,透過繞過這些漏洞(被攻擊的節點)來重新編織一張網路,網路的可用性就可以得到恢復。這也是以太坊系統較比特幣系統更為高效的原因之一。

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