什麼是區塊鏈去中心化?如何理解去中心化?

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什麼是區塊鏈去中心化?如何理解去中心化?一提到區塊鏈,基本上都會提到它的幾個特徵:去中心化、資料公開透明、不可篡改等等。這些特徵中,去中心這一點是區塊鏈的一個本質特徵。我們應該怎樣理解去中心化(Decentralize)這一概念呢?本文試圖從內在特徵和外在表現兩個角度去理解去中心化這個概念。

去中心化的內在特徵

首先我們來分析一下去中心化的內在特徵,回憶一下高中學過的生物課上的知識:

在生物學中,生物分為單細胞生物和多細胞生物。我們肉眼可以見到的生物絕大部分都是多細胞生物,多細胞生物的細胞分化成為不同功能的細胞。多細胞生物由於細胞出現了分化,整個生物體就會具有更復雜的功能。單細胞生物經常會聚整合為細胞集落,比如細菌會聚集形成菌落。雖然細胞集落有時會顯出多細胞生物的一些特性,但由於其細胞沒有分化,所以其能力極其有限。

比單細胞生物群體更進一步的是植物。植物細胞完成了一定程度的細胞分化,細胞分化為了根莖葉等不同的器官。在植物細胞內,在機制的調控下,實現了分工合作、共同生存、共同實現複雜功能的特點。植物的細胞雖然分化成了根莖葉等,但是其細胞仍然具有全能性,在適宜的條件下,單個細胞能夠發育成一個全新的個體。植物可以分離繁殖(分叉),直接分出一個新的個體出來。

高等動物的細胞是分化最徹底的,不同細胞高度分化,不同的器官非常精細的合作,整個生命體具有極其複雜的功能。其代價就是細胞失去了全能性。動物還分化出了專門的神經系統,對各個器官進行整體性的控制,以實現整個生物體的一致性活動,集約高效。

我們認為無中心化的內在特徵本質上就是節點是否分化。可以看到,個體的獨立性與其是否分化有著密切的關係。一旦個體分化了,其獨立性就會下降。保持獨立是無中心化,高度分化是中心化。

以比特幣系統為例,每一個節點執行的邏輯都是同樣的,所有節點都是對等的。這樣做顯然保持了節點的獨立性和全能性,去中心化程度是比較高的。但是也存在問題,如果一部分正常的節點和其他節點失去了聯絡,那麼它會持續執行,最終成為比特幣的一個分叉。因此,網際網路主幹光纖(比如中美海底光纜)如果斷掉超過1小時,比特幣很可能就會分叉成為2個不同的幣種。這一點和植物很像,掰下來一個分叉,如果不及時嫁接回去,那麼在適合的環境中,就會變成一株新的植物。

對於企業級區塊鏈,為了兼顧去中心化和高效,可以適當對節點做一些分工,例如現在最流行的Fabric 1.0就對節點進行了一些分工,提高了整個區塊鏈系統的吞吐量和處理速度。

去中心化的外在表現

分析完了去中心化的內在特徵後,我們再來看看去中心化的外在表現。

去中心化是一個相對的概念,隨著去中心程度的不同,其採用的共識機制並不一樣,表現出來的共識方式也不一樣。例如,最典型的比特幣區塊鏈系統,本質上是所有節點都遵循了同一個協議,這個協議中規定了所有節點都遵守同一個共識演算法,依靠該演算法使所有節點資料保持一致。依靠共識演算法來選擇資料信任源是一種去中心化的方法。與中心化系統的區別在於,中心化系統的資料信任源是一臺指定的機器,而比特幣系統則是每一個“塊”都是由所有節點透過算力競爭產生的。

從上述分析可知,只要信任源不是事先指定好的,而是後期透過某種競爭機制選擇出來的,我們就認為這個系統是去中心化的。而且,每次競爭的結果越分散,我們會認為這個去中心化的效果越好。

指定的一臺機器可以被某個主體控制,而共識演算法的選擇結果則很難被某個主體控制,但並不是絕對不能被控制:以比特幣系統為例,當一個人掌握的計算能力超過整個比特幣網路的51%,他就成為了事實上的比特幣的中心。

總結一下,在去中心化的外在表現上,去中心的程度意味著整個區塊鏈系統被單個主體控制的難易程度。

區塊鏈的三種型別

通常,按照區塊鏈節點的分佈情況,區塊鏈被分為三種型別:公有鏈(public Blockchain)、聯盟鏈(consortium blockchain)、私有鏈(private blockchain)。

公有鏈就是類似比特幣這種:節點不需要任何的身份驗證機制,只需要遵守同樣的協議,即可獲取全部區塊鏈上的資料,並且參與到區塊鏈的共識機制中。公有鏈被某個節點控制的難度是最大的:例如採用工作量證明機制的比特幣系統存在51%攻擊,但這種攻擊的難度和代價都是非常高的。

聯盟鏈是指標對特定的某些組織機構開放的區塊鏈系統。顯然,由於只允許某些特定的節點連線到區塊鏈系統中,這種許可機制就給區塊鏈帶來了一個潛在的中心:對於使用數字證書認證節點訪問許可權的區塊鏈來說,CA中心就是一個潛在的中心;對於使用IP地址認證節點訪問許可權的區塊鏈,網路管理員就是潛在的中心。

如果能控制這些潛在的中心,則控制整個區塊鏈系統就成為了可能。這種區塊鏈系統被某個主體控制的難度顯然要低於公有鏈。

私有鏈是指完全被某個組織機構控制並使用的區塊鏈系統,顯然,這種區塊鏈系統已經非常接近傳統的中心化系統了。

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