比特币为什么可以去中心化,比特币和以太坊是如何去中心化的?

一、比特币为什么可以去中心化

首先我们需要知道什么是去中心化以及去中心化的技术原理是什么样子,币大师查询得知在比特币白皮书《比特币:一个点对点电子现金系统》中,中本聪详细地解释了他是如何设计这个系统的。在其中,他确立了此后所有区块链系统的主要设计原则。

一个真正的点对点电子现金应该允许从发起方直接在线支付给对方,而不需要通过第三方的金融机构;现有的数字签名技术虽然提供了部分解决方案,但如果还需要经过一个可信的第三方机构防止“双重支付”,那就丧失了主要好处,针对电子现金会出现的“双重支付”问题,我们用点对点的网络技术提供了一个解决方案。

该网络给交易记录打上时间戳,对交易记录进行哈希散列处理后,将之并入一个不断增长的链条中,这个链条由哈希散列过的工作量证明组成,如果不重做工作量证明,以此形成的记录无法被改变。

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最长的链条不仅仅是作为被观察到的事件序列的证明,并且证明它是由最大的CPU处理能力池产生的。只要掌握多数CPU处理能力的计算机节点不联合起来攻击网络本身,它们将生成最长的链条,把攻击者甩在后面。

这个网络本身仅需要最简单的结构,信息尽最大努力在全网广播即可。节点可以随时离开和重新加入网络,只需将最长的工作量证明链条作为在该节点离线期间发生的交易的证明即可。

当我们讨论比特币系统的设计,是因为它早已经把最极致的情况展现在所有人面前。而区块链技术落地应用的过程中,从最极致的去中心化往实用主义调整并不是倒退,而是事物发展的必然过程。

比特币为什么可以去中心化,比特币和以太坊是如何去中心化的?

二、比特币去中心化的原理有两个:

第一,作为一个区块链产品,因为其清算能力是分布在比特币网络的若干电脑上,而不是依赖于某个中心化服务器,因此比特币是去中心化的。

第二,根据比特币的设计,清算能力分布在若干电脑上的同时,关于比特币程序的重大修改,是要进行投票的。这样,理论上比特币的决策是民主的,所以在这个意义上也可以说是去中心化的。

在2008年的时候,中本聪解决了自己定义的难题“点对点的电子现金”,在这个过程中,他“发明”了区块链技术。比特币系统融合密码学、博弈论和软件工程等三个领域的技术与理论,区块链技术是已有技术巧妙地组合形成的创新。

而比特币是实现了极致的“去中心化”,比特币的发行、交易都是去中心化的,它不映射任何现有的货币,它是在数字世界中凭空发行出来的。作为一个货币应用,它不只交易是自治的,它的发行也是自治的。作为一个计算机网络,它是完全去中心化的,而不仅仅是分布式网络。作为一个组织,它是完全的社群自治,不需要有一个领导者居中协调。

三、比特币和以太坊是如何去中心化的

比特币和以太坊是如何去中心化的?DHT的诞生可以说是现代互联网去中心化的一个标志:最初的互联网是彻底去中心化的,每台计算机(节点)之间通过FPS等各种协议互相访问。在之后的发展过程中,互联网逐渐发展出了适合进行大规模商业应用的服务器+客户端模式,将部分节点特殊化成为服务器,其他节点之间的访问逐渐减少,这也是现代互联网被冠上”中心化”称呼的原因。

在互联网中心化的发展过程当中,以BT下载为代表的P2P网络协议成为了互联网去中心化的标志。P2P全称对等式网络(peer-to-peer),又称点对点技术,是无中心服务器、依靠用户群(peers)交换信息的互联网体系,它的作用在于,减低以往网路传输中的节点,以降低资料遗失的风险。与有中心服务器的中央网络系统不同,对等网络的每个用户端既是一个节点,也有服务器的功能,任何一个节点无法直接找到其他节点,必须依靠其户群进行信息交流。

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从某种意义上说,区块链技术是P2P的延伸。与P2P相比,区块链将应用场景进行了极大的扩展,并且解决了对节点的奖励问题。而P2P本身强调的离散性、伸缩性、容错性也能够完美的支持区块链网络运行。其中:

离散性:构成系统的节点并没有任何中央式的协调机制。

伸缩性:即使有成千上万个节点,系统仍然应该十分有效率。

容错性:即使节点不断地加入、离开或是停止工作,系统仍然必须达到一定的可靠度。

以比特币采用的Gossip Protocol算法为例,Gossip算法能够利用一种随机的方式将信息散播到整个网络中,正如Gossip的本意”绯闻八卦”一样。

Gossip在运行过程中,网络中的某个节点随机的选择其他若干个个节点作为传输对象,该节点向其选中的若干个个节点传输相应的信息,随后接收到信息的节点重复完成相同的工作,最终建立了比特币节点网络。

在以太坊中采用的Kademlia(也被称为Kad)算法则直接规定了网络的结构,也规定了通过节点查询进行信息交换的方式。Kademlia网络节点之间使用UDP进行通讯。参与通讯的所有节点形成一张虚拟网,并通过节点ID来进行身份标识,与文件散列直接对应,它所表示的那个节点存储着哪儿能够获取文件和资源的相关信息。当我们在网络中搜索某些值的时候,Kademlia算法需要知道与这些值相关的键,然后分步在网络中开始搜索。

每一步都会找到一些节点,这些节点的ID与键更为接近,如果有节点直接返回搜索的值或者再也无法找到与键更为接近的节点ID的时候搜索便会停止。这种搜索值的方法是非常高效的:与其他的分散式杂凑表的实现类似,在一个包含n个节点的系统的值的搜索中,Kademlia仅访问O(log(n))个节点。非集中式网络结构还有更大的优势,那就是它能够显着增强抵御拒绝服务攻击的能力。即使网络中的一整批节点遭受泛洪攻击,也不会对网络的可用性造成很大的影响,通过绕过这些漏洞(被攻击的节点)来重新编织一张网络,网络的可用性就可以得到恢复。这也是以太坊系统较比特币系统更为高效的原因之一。

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