科普 | 怎樣理解區塊鏈去中心化的概念

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一提到區塊鏈，基本上都會提到它的幾個特徵：去中心化、數據公開透明、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。

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複雜的功能。單細胞生物經常會聚集成為細胞集落，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，每一個節點運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繫，那麼它會持續運行，最終成為比特幣的一個分叉。因此，互聯網主幹光纖（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。

分析完了去中心化的內在特徵后，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數據保持一致。依靠共識演算法來選擇數據信任源是一種去中心化的方法。與中心化系統的區別在於，中心化系統的數據信任源是一台指定的機器，而比特幣系統則是每一個「塊」都是由所有節點通過算力競爭產生的。

從上述分析可知，只要信任源不是事先指定好的，而是後期通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。

指定的一台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。

通常，按照區塊鏈節點的分佈情況，區塊鏈被分為三種類型：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數據，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。

聯盟鏈是指針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接到區塊鏈系統中，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。

上圖簡單的給出了對三種類型區塊鏈去中心化程度的一個分析。

下一篇文章介紹在去中心化程度高的區塊鏈系統中，各個節點選擇合作的經濟學原理。

作者簡介

敖萌，現就職於信息通信研究院北京泰爾英福網路科技有限責任公司，主要研究模式識別和區塊鏈，聯繫方式：[email protected]。

校 審 | 陳立娜 路凌霄

編 輯 | 賀璐婷

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