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雷鋒網(wǎng)AI金融評論按:本文作者為中國信息通信研究院(工信部電信研究院)專家敖萌博士,雷鋒網(wǎng)獨家特約文章,雷鋒網(wǎng)與信通院子公司泰爾英福(微信號Teleinfo_)聯(lián)合首發(fā)。未來,敖萌博士原創(chuàng)的區(qū)塊鏈系列文章還將繼續(xù)刊出,敬請關(guān)注!
一提到區(qū)塊鏈,基本上都會提到它的幾個特征:去中心化、數(shù)據(jù)公開透明、不可篡改等等。這些特征中,去中心這一點是區(qū)塊鏈的一個本質(zhì)特征。我們應(yīng)該怎樣理解去中心化(Decentralize)這一概念呢?本文試圖從內(nèi)在特征和外在表現(xiàn)兩個角度去理解去中心化這個概念。
首先我們來分析一下去中心化的內(nèi)在特征,回憶一下高中學(xué)過的生物課上的知識:
在生物學(xué)中,生物分為單細(xì)胞生物和多細(xì)胞生物。我們?nèi)庋劭梢砸姷降纳锝^大部分都是多細(xì)胞生物,多細(xì)胞生物的細(xì)胞分化成為不同功能的細(xì)胞。多細(xì)胞生物由于細(xì)胞出現(xiàn)了分化,整個生物體就會具有更復(fù)雜的功能。單細(xì)胞生物經(jīng)常會聚集成為細(xì)胞集落,比如細(xì)菌會聚集形成菌落。雖然細(xì)胞集落有時會顯出多細(xì)胞生物的一些特性,但由于其細(xì)胞沒有分化,所以其能力極其有限。
比單細(xì)胞生物群體更進(jìn)一步的是植物。植物細(xì)胞完成了一定程度的細(xì)胞分化,細(xì)胞分化為了根莖葉等不同的器官。在植物細(xì)胞內(nèi),在機制的調(diào)控下,實現(xiàn)了分工合作、共同生存、共同實現(xiàn)復(fù)雜功能的特點。植物的細(xì)胞雖然分化成了根莖葉等,但是其細(xì)胞仍然具有全能性,在適宜的條件下,單個細(xì)胞能夠發(fā)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(xì)胞是分化最徹底的,不同細(xì)胞高度分化,不同的器官非常精細(xì)的合作,整個生命體具有極其復(fù)雜的功能。其代價就是細(xì)胞失去了全能性。動物還分化出了專門的神經(jīng)系統(tǒng),對各個器官進(jìn)行整體性的控制,以實現(xiàn)整個生物體的一致性活動,集約高效。
我們認(rèn)為無中心化的內(nèi)在特征本質(zhì)上就是節(jié)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(guān)系。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(tǒng)為例,每一個節(jié)點運行的邏輯都是同樣的,所有節(jié)點都是對等的。這樣做顯然保持了節(jié)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(jié)點和其他節(jié)點失去了聯(lián)系,那么它會持續(xù)運行,最終成為比特幣的一個分叉。因此,互聯(lián)網(wǎng)主干光纖(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,那么在適合的環(huán)境中,就會變成一株新的植物。
對于企業(yè)級區(qū)塊鏈,為了兼顧去中心化和高效,可以適當(dāng)對節(jié)點做一些分工,例如現(xiàn)在最流行的Fabric 1.0就對節(jié)點進(jìn)行了一些分工,提高了整個區(qū)塊鏈系統(tǒng)的吞吐量和處理速度。
分析完了去中心化的內(nèi)在特征后,我們再來看看去中心化的外在表現(xiàn)。
去中心化是一個相對的概念,隨著去中心程度的不同,其采用的共識機制并不一樣,表現(xiàn)出來的共識方式也不一樣。例如,最典型的比特幣區(qū)塊鏈系統(tǒng),本質(zhì)上是所有節(jié)點都遵循了同一個協(xié)議,這個協(xié)議中規(guī)定了所有節(jié)點都遵守同一個共識算法,依靠該算法使所有節(jié)點數(shù)據(jù)保持一致。依靠共識算法來選擇數(shù)據(jù)信任源是一種去中心化的方法。與中心化系統(tǒng)的區(qū)別在于,中心化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信任源是一臺指定的機器,而比特幣系統(tǒng)則是每一個“塊”都是由所有節(jié)點通過算力競爭產(chǎn)生的。
從上述分析可知,只要信任源不是事先指定好的,而是后期通過某種競爭機制選擇出來的,我們就認(rèn)為這個系統(tǒng)是去中心化的。而且,每次競爭的結(jié)果越分散,我們會認(rèn)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,而共識算法的選擇結(jié)果則很難被某個主體控制,但并不是絕對不能被控制:以比特幣系統(tǒng)為例,當(dāng)一個人掌握的計算能力超過整個比特幣網(wǎng)絡(luò)的51%,他就成為了事實上的比特幣的中心。
總結(jié)一下,在去中心化的外在表現(xiàn)上,去中心的程度意味著整個區(qū)塊鏈系統(tǒng)被單個主體控制的難易程度。
通常,按照區(qū)塊鏈節(jié)點的分布情況,區(qū)塊鏈被分為三種類型:公有鏈(public blockchain)、聯(lián)盟鏈(consortium blockchain)、私有鏈(private blockchain)。
公有鏈就是類似比特幣這種:節(jié)點不需要任何的身份驗證機制,只需要遵守同樣的協(xié)議,即可獲取全部區(qū)塊鏈上的數(shù)據(jù),并且參與到區(qū)塊鏈的共識機制中。公有鏈被某個節(jié)點控制的難度是最大的:例如采用工作量證明機制的比特幣系統(tǒng)存在51%攻擊,但這種攻擊的難度和代價都是非常高的。
聯(lián)盟鏈?zhǔn)侵羔槍μ囟ǖ哪承┙M織機構(gòu)開放的區(qū)塊鏈系統(tǒng)。顯然,由于只允許某些特定的節(jié)點連接到區(qū)塊鏈系統(tǒng)中,這種許可機制就給區(qū)塊鏈帶來了一個潛在的中心:對于使用數(shù)字證書認(rèn)證節(jié)點訪問權(quán)限的區(qū)塊鏈來說,CA中心就是一個潛在的中心;對于使用IP地址認(rèn)證節(jié)點訪問權(quán)限的區(qū)塊鏈,網(wǎng)絡(luò)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(qū)塊鏈系統(tǒng)就成為了可能。這種區(qū)塊鏈系統(tǒng)被某個主體控制的難度顯然要低于公有鏈。
私有鏈?zhǔn)侵竿耆荒硞€組織機構(gòu)控制并使用的區(qū)塊鏈系統(tǒng),顯然,這種區(qū)塊鏈系統(tǒng)已經(jīng)非常接近傳統(tǒng)的中心化系統(tǒng)了。
上圖簡單的給出了對三種類型區(qū)塊鏈去中心化程度的一個分析。
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