“三合一悖论”系列公链去中心化

区块链作为系统去中心化的工具，不一定是系统“绝对”的去中心化，而是相对于去中心化，也就是去中心化的程度。

在上一期的内容中，我们提到了区块链公链的“三合会悖论”话题的可扩展性（Scalability）。本期我们将讨论区块链系统的“核心”_去中心化特征_。

在我们开始之前，让我们把这个话题分成四个方面：

一、什么是“去中心化”

< @二、为什么“去中心化”是区块链系统的核心特征

三、什么时候需要“去中心化”

四、区块链系统“去中心化”技术的发展路径。

什么是去中心化（Decentrailzation）

在一个区块链系统中，“去中心化”可以简单定义为：通过共识机制的形式，所有的每个节点都是中心，是一种可以影响其他相连节点而不受任何组织约束的状态。

因此，在完全去中心化的区块链系统中，节点可以自由连接，形成新的连接单元。任何节点都可以成为阶段性中心，但没有强制控制功能。节点之间的影响会通过网络形成非线性的因果关系。

因此，使系统形成一个扁平、开放、平等的形态，让系统中的每个节点都能平等自由地交换数据，就是对区块链系统进行“去中心化”。最大的优势。

去中心化和分布式架构的区别

这里要强调去中心化和分布式架构的区别：分布式架构是一种保证系统中节点之间互联互通的架构。它的主要特点是当任何一个节点发生故障时，其他节点仍然可以继续工作。核心目的是提高系统的容错能力；分布式架构的关键在于任务分配和结果汇总，更强调系统中每个节点的布局，而去中心化更强调一个状态。

在大多数情况下，去中心化是分布式架构的一个子集；所以，如果我们说 BTC 是分布式账本或去中心化账本，没有问题。

为什么说“去中心化”是区块链系统的核心特征？

目前我们日常使用的系统基本都是中心化的，而中心化最大的问题就是如果系统的“中心”出了问题，整个系统就会崩溃，所以为了避免这种情况发生时，传统的中心化系统会花费大量精力来加强自身的系统，以使系统足够强大。

区块链的概念从诞生之日起就旨在避免中心化问题。在系统架构和治理方式上，区块链系统都是去中心化的。与中心化系统相比，架构去中心化和治理去中心化给区块链带来了最大的好处：容错能力、抗攻击能力和抗共谋能力。

区块链作为系统去中心化的工具，所追求的不一定是系统的“绝对”去中心化，而是相对于中心化的去中心化程度。 而正是因为“去中心化”带来的平等，才赋予了区块链透明、公开的特性；如果排除区块链的去中心化因素，一个或几个中心节点控制整个系统，那么区块链系统将与传统的分布式系统无异，区块链技术将变得毫无意义。

所以可以说去中心化是区块链的核心特征。

什么时候需要“去中心化”？

在实际场景中，通常有以下两种典型场景，可以通过使用区块链作为工具来“去中心化”。一种是场景已经有了一个中心，我们要移除这个中心。 （或降低中心化程度）；第二，场景没有中心（或没有合适的中心），我们想用一套工具来实现这个场景的整体管理。

第一种情况下的去中心化过程，更像是一个从“相信权威”到“达成共识”的过程。当需要在保护隐私的同时交换信息或物品（如匿名交易、匿名聊天）时，中心化系统势必会给我们一种被“监控”的感觉。这时候最好的选择就是使用去中心化。在没有第三方的情况下，交易双方通过一定的协议达成共识，完成交换；事实上，由于任何中心化系统都不可能为用户提供绝对隐私和匿名性，因此区块链技术甚至是绝对隐私或匿名的“唯一可能”技术。

第二种情况，通常是因为场景中的参与者之间由于利益冲突而没有足够的信任关系，或者场景中的整体既得利益太小，至于不足以建立一个中央集权；在这种情况下，去中心化工具解决的核心问题是通过创建共识机制来构建场景，使场景中的参与者相互信任。以前不存在的生产关系。

（这种情况在现实中比较常见。比如一些大型跨国金融机构在相互合作时，很难找到合适的第三方进行授信；在游戏和活动的过程中，如果你想要找一个绝对中立的第三方进行仲裁，通常会因为无法协商价格而放弃；但是，区块链为上述情况提供了可能，在实际场景中已经有一些案例。 r3都是这样的组织，Ripple解决了银行在跨境交易场景下的结算问题，在跨境交易的结算业务中，银行一般很难找到靠谱的中介机构来担保什么是区块链最核心的内容，这导致低整体业务的效率，而瑞波通过区块链技术解决了这个问题，其中一个非常重要的部分是利用“去中心化”f吃。）

因此，只有从去中心化的角度，才能找到真正适用于区块链系统的应用场景，比如跨组织积分兑换、天然去中心化能源行业的整体管理等场景；相反，如果一个场景没有去中心化的可能，那么传统的中心化系统肯定会是更好的选择。

区块链系统“去中心化”技术的发展路径是什么？

去中心化技术随着互联网应用的发展而发展。从最早的 Napster 到 BitTorrent 再到我们今天的区块链系统，去中心化技术经历了几代人的更新和变化，首先要提到的技术就是 p2p 网络。

P2P网络：P2P（Peer to Peer）网络，也称为点对点网络，是一种分布式应用架构，在点对点（Peers）之间分配任务和工作负载。网络编程； P2P网络中的节点既可以是服务器端，也可以是客户端，这就导致了P2P网络中的每个节点都是平等的，这与区块链系统“去中心化”的概念高度重叠；因此，在区块链系统中，P2P技术是实现去中心化的非常重要的一环。

在区块链系统的设计中，“去中心化”特性的初衷是为了提高系统的生存能力。例如，“去中心化”可以增加系统的灵活性、容错性、抵抗外部攻击等；但是当系统发展到一定程度，比如解决了系统生存问题之后，区块链系统就会进化出更多的东西，进入寻求发展的阶段。

在发展过程中，“去中心化”技术的主要设计挑战如下：

目前处理上述问题的具体方法主要分为两类：一类是修改共识机制，使系统的节点能够更高效地验证（在上一篇文章中，我们介绍了通过改变共识机制来提高TPS的方法。），并有助于提高系统的容错能力；其次，通过零知识证明、同态加密、安全多方计算（MPC）等密码学相关技术，节点间验证时无需验证区块的完整信息，只需验证区块header（PreHash、Hash、TimeStamp）以及使用的相关密码学信息，大大降低了节点所需的带宽，有利于达成共识。

以上两种是混合共识机制（通过改变共识机制）和零知识证明技术（通过密码学）的代表。

混合共识机制：顾名思义，混合共识机制就是利用不同的共识机制； Byzantine Fault Tolerance，拜占庭容错机制的效率）用于更新账本； PoW（Proof of Work，工作量证明机制）的严谨性用于验证交易并协助监控 PBFT 节点动作。

在这种机制下，系统将交易分为两层：一层是写入层，使用PBFT共识写入账本，所以账本更新很快；另一个是监督层，使用PoW验证交易，节点可以自由加入或退出系统，通过贡献算力竞争交易验证权，并监控写入层的PBFT节点的行为是否错误；在这种情况下，即使 PBFT 自己的协议出现故障（例如，某些节点被攻击者操纵），也可以通过 PoW 链重新启动写入层并追踪问题。 PBFT保证账本的快速更新，促进节点间高效验证，PoW促进节点间达成共识，同时保证系统的容错性。

当然，PBFT+POW的混合共识机制也有一些需要优化的地方。例如，系统运行一段时间后，很有可能PBFT账本过度引导PoW，导致对PoW的监管。验证已延迟；但作为解决区块链系统去中心化的创新方式，混合共识机制一定是值得肯定的。

混合共识

零知识证明技术：零知识证明技术是一种基于概率的验证方法，其目的是让证明者在不泄露任何有用的附加信息的情况下，充分证明自己是某项权利的合法所有人（例如隐私信息等）用“零”案例证明自己。

一个典型的例子是：假设A有两个不同颜色的球，A的一个色盲朋友B不相信A的两个球颜色不同。 A如何让B相信这是真的？毛呢布？零知识证明的使用方法如下：

A给B两个球，B每手拿一个球

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A为了B转身

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A转身后，B做出“是否交换手中的两个球位”的动作决定。决定行动后，B让A转身

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A转身，B问A有没有交换球

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如果A答错，B不相信；否则，重复实验 100 次，如果 A 回答正确，则 B 认为这两个球颜色不同

为什么？如果两个球颜色不同，A应该每次都能分辨出来；如果两个球的颜色相同，无论B有没有交换，A都无法区分，只能随机猜测。这样，每次猜对的概率只有1/2。重复100次什么是区块链最核心的内容，猜对的概率小到可以忽略不计，所以A在这个过程中难免猜错一次。