什么是去中心化？比特币如何实现去中心化？

什么是去中心化？比特币如何实现去中心化？本节通过对比三种数字货币的形态来引出“什么是去中心化”，并展示比特币在去中心化方面的表现如何，最后给大家解释了比特币去中心化的原理。

中本聪解决了他定义为“点对点电子现金”的问题，并在此过程中“发明”了区块链技术。比特币系统集成了密码学、博弈论和软件工程三个领域的技术和理论。区块链技术是现有技术巧妙结合形成的创新。中本聪并没有凭空解决“点对点电子现金”的问题。他追随前辈的脚步，却完成了最后的飞跃。

接下来，让我们具体看看中本聪是如何解决他定义的问题并创造出在数字世界中代表价值的东西的。在讨论中我们会特别注意，什么是去中心化？比特币如何实现去中心化？

什么是去中心化？

当我们说“货币”时，我们指的是数字世界中的价值表现。在互联网的数字世界中，人们设计了各种各样的电子现金或数字现金方案。在撰写《区块链：技术驱动的金融》一书的前言时，Jeremy Clark 收集了大约 100 个支付系统。 “通往比特币的道路充满了无数次失败的尝试，”他写道。在列出的各种系统中，他认为公众​​所知的唯一一个是 PayPal。当然，在移动支付发达的中国，支付宝和微信支付大家都很熟悉了。

数字世界中一直存在三种“货币”形式（见下图）：

集中式在线支付；

集中式计算机积分或互联网积分；

去中心化电子现金。

图 1：数字世界中“货币”的三种形式

第一种形式：集中在线支付

我们常用的支付宝、支付宝、微信支付都是集中在线支付。在这些支付系统中，流通着映射到数字世界的各国法定货币（也称法定货币）。

法币（fiat money）是“法币”或“法币”的简称，依靠政府法令成为流通中的法定货币。法币是各国政府发行的纸币，发行人没有义务将货币兑换成黄金等实物。

法币的价值来自于持有者相信该货币在未来会保持其购买力，本身并没有内在价值。历史上，在政府规定纸币为法定货币之前，流通中的大多数货币都具有一定的内在价值，如金币、银两，也称为商品货币。

在布雷顿森林体系中，35美元可以兑换1盎司（1盎司=28.35克）黄金，所以当时美元还不是法定货币。后来，当美元与黄金脱钩时，美元变成了法定货币。

第二种形式：集中式计算机点或互联网点

集中上网积分/电脑积分指Q币、游戏币、航空里程等。还有一个更为人熟知的名字——虚拟货币。通常，它们不对应物理世界的法定货币，而是由商业公司集中发行，只能在一个公司的系统中使用。

第三种形式：去中心化电子现金

计算机密码学家多年来一直在探索去中心化电子现金。 Satoshi Ben 终于让这条道路成为现实。中本聪设计并开发了比特币系统，催生了众多加密数字货币和区块链技术项目。

让我们分别来看看这三种形式。三种形式在现实世界中与现金的对比如图2所示。

图2：一组对比：是否去中心化与是否自发

第一种形式：支付宝、支付宝、微信支付

现在，网民广泛使用的主流支付系统有PayPal、支付宝，以及后来的移动支付Square、微信支付等。这些第三方在线支付系统依赖于现实世界的货币系统和金融系统，并为用户提供数字世界中的支付、转账等服务。在使用时，我们使用的货币是物理世界的法定货币，比如美元、人民币、欧元、日元等，货币从银行账户映射到网络支付账户。

过去，信用卡、储蓄卡等塑料卡实现了纸币现金的数字化，将纸币现金变成卡账户中的数字现金。现在，在线支付系统已经将信用卡和借记卡的功能转移到了互联网的数字世界中。

在这些系统中，所有与法币一一对应的电子现金都是流通的，只有“账户”变了，“货币”没有变。这些系统的作用是通过账户和金钱将物理世界和数字世界联系起来。

这些系统是集中式的。它们背后的传统金融体系是中心化的，法定货币由中央银行发行。它们本身是完全集中的，只有一个机构运行在线支付系统。它们在交易中扮演中心化的中介角色，进行记账，是用户之间数字现金流的中心。当两个用户转账时，在线支付系统充当了中间受信任第三方的中介角色。这就是为什么它被称为“中心化电子现金”。

第二种形式：Q币、游戏币等互联网积分或电脑积分。

在互联网上，除了在线支付系统外，还有一种形式的虚拟货币货币现象。

例如，用户可以用人民币购买腾讯的Q币，腾讯称其为“统计码”。 Q币可用于腾讯QQ即时通讯工具、网络游戏、音乐文学等产品，兑换各种在线服务。

关于“Q币是什么，有什么用”的问题，腾讯网站上的解释是，Q币是电脑用户使用腾讯网站所使用的各种增值服务的种类、数量或时间。不是任何代币或票据，不能用于腾讯网站增值服务以外的任何商品或服务。

再比如，在游戏中，用户可以付费购买道具，也可以通过战斗赢取游戏币。这些道具和游戏币的形状和价值各不相同，很难在一场比赛中确定价格和兑换，而且在多场比赛之间几乎不能互换。当然，游戏玩家仍然可以想办法兑换它们，甚至在一定条件下将它们兑换回法定货币。比如曾经风靡一时的“游戏金币”，是指一些玩家在游戏中专门获得金币，然后卖掉获得金币。现金收入。

正如腾讯用“统计代码”来表示，Q币是由一个中心化组织（通常是公司）发行和管理的互联网积分或计算机积分。它们是中心化的，它们的发行和交易是中心化的。

一般来说，当用户不需要支付购买费用时，它们通常被称为“积分”，而当用户需要支付购买费用时，它们通常被称为“积分”。

但近年来出现了有趣的混合体。在打车软件中，用户可以存入现金，如存100元可得150元；还可以介绍其他人成为打车软件的用户获得奖励，比如介绍一个新用户，每方将获得50元的余额。在这种情况下，网约车软件钱包中的余额变成了积分和积分的混合体。一般打车软件钱包里的余额是不能提现的，也不能直接在用户之间转账。最多只能帮助其他用户支付车费。

我们可以进一步比较在线支付系统和计算机积分。

一种观点是它们是否映射了物理世界中的货币。在线支付系统在物理世界中映射货币，电子现金价值就是货币的价值。对于游戏迷来说，游戏币和游戏道具通常不会映射现实世界中的货币。对游戏迷来说，游戏物品既有价值又有价格；对其他人来说，游戏物品可能一文不值。在线支付系统与法币无缝连接，而这些互联网积分/电脑积分系统与现实世界中的货币系统只有很少的连接点，而且由于法律、商业等原因，一般没有畅通的兑换渠道他们回到法定货币。

另一个视角是“电子现金”或“积分/积分”是如何发放的？与在线支付系统不同的是，积分/积分是公司自己发放的，用户通过付费获得积分，可以认为是从该公司购买了一种数字商品，用户之后可以将这些积分兑换成公司系统内的虚拟商品。商品或服务。

直到最近，连接到现实世界的在线支付系统和未连接到现实世界的互联网点/计算机点还是互联网的主流。这种变化始于比特币的出现。

第三种形式：去中心化电子现金

除了这两个主流之外，一直有另一种探索：我们能否创造一个完全去中心化的点对点电子现金？最终的想法是，在数字世界中，货币的发行和交易不需要中心化机构的干预，由计算机自动执行：发行时，不需要类似中央银行的中心化机构各国;两个人正在互相转移。电子现金时，不需要中心化机构的参与。

根据之前的对比表，这种理想化的去中心化电子现金几乎在每一个方面都试图取得突破：它不映射线下货币，而是在数字世界发行自己；权力下放不需要类似中央银行的角色；就像现实世界中的现金交易一样，交易不需要中介。

这个问题很困难，因为它的要求与数字世界中技术基础设施的能力背道而驰。这里重要的一点是，在物理世界中，代表价值的现金票据是无法复制的。但在数字世界中，数字文件是可以复制的，而且文件的每一份副本都是完全一样的。因此，在过去的数字世界中，要使用数字文件来表示价值（例如表示电子现金的总和），我们需要一个中心化的组织来保证数字文件的唯一性。假设这个电子现金现在属于我，当我将它转让给你时，我们需要一个中介来协助记录所有权的变化，我不能只是将数字文件复制给你。

计算机密码学家正在探索如何在无需集中干预的情况下，通过加密方法用可重现的数字文件来表示价值。

这是一个漫长的发现过程，甚至早于互联网的商业化，可追溯到 1980 年代。总的来说，由于这种探索是基于加密技术的，各种去中心化的数字现金也被称为加密数字货币（crypto-currency），其中crypto是密码学的根源。

最终在 2008 年，匿名的中本聪在 Cypherpunks 邮件列表上发布了比特币设计。他发明的比特币系统几乎集齐了第三种探索的所有智慧，并加入了新的创新，最终实现了电子现金发行和交易的去中心化。

众所周知，中本聪不仅设计并实现了这种最理想化的去中心化电子现金，他还“发明”了区块链技术。区块链的价值表示和价值传递功能使其成为新一代互联网的技术基础。

比特币实现了极致的“去中心化”

与上图相比，与现有的中心化电子现金系统（在线支付系统）相比，比特币可媲美 完全相反：

在线支付系统的货币发行是中心化的，比特币的发行是去中心化的；

在线支付系统的货币流动是中心化的，比特币交易是去中心化的；

在线支付系统映射物理世界中的货币，比特币不映射任何现有货币；

在线支付系统本身并不为货币发行，比特币是在数字世界中凭空发行的。

比特币系统在去中心化方面处于顶峰。去中心化的初始阶段是自动的，即按照人们设定的规则自动运行，而去中心化的高级阶段是自治的，即完全自治和自发性。比特币系统作为一种电子现金系统，已经达到了极致的去中心化状态（见图3）：

作为一个货币应用，它不仅在交易上是自主的，在发行上也是自主的。自主。

作为一个计算机网络，它是完全去中心化的，而不仅仅是一个分布式网络。

作为一个组织比特币什么技术，它是完全社区自治的，不需要领导来协调。

去中心化是区块链思维的核心，比特币实现了极端的去中心化。

图 3：比特币去中心化程度

但是，在开发和应用区块链技术的过程中，我们必须从最极致的理想状态向实际的方向进行调整，比如：

现在大多数区块链项目都由基金会管理。以太坊由创始人 Vitalik Buterin（称为“Vitalik Buterin”）创立。 ”）和以太坊基金会，而不是像比特币社区那样完全自治。

金融系统中经常使用的联盟链，以及一些节点数量较少的基础公链，如NEO、EOS等，应该算是分布式网络，还没有实现完整的去中心化网络。

通过以太坊发行基于ERC20的代币，代币的发行规则由项目方确定，并在运行过程中酌情更改规则。它们的发行不是自动或自主的。

在智能合约部分中经常看到以区块链3.0为代表的EOS，引入了李嘉图合约和社区仲裁机制，即交易部分不再完全交给机器进行自动执行，需要时人们可以参与和干预。

我们反复讨论过比特币系统的设计，因为它已经把最极端的情况展现在大家面前。在应用区块链技术的过程中，从最极端的去中心化到实用主义的调整不是倒退，而是事物发展的必然过程。

比特币如何实现去中心化？

那么，比特币系统是如何做到极致去中心化的呢？

在比特币白皮书《比特币：一种点对点的电子现金系统》中，中本聪详细解释了他是如何设计这个系统的。在其中，他确立了所有后续区块链系统的主要设计原则。

真正的点对点电子现金应允许从发起者直接在线支付给同行，而无需通过第三方金融机构。

现有的数字签名技术提供了部分解决方案，但如果还需要通过受信任的第三方来防止（电子现金）“双重支出”，那么（电子现金）的主要好处就失去了。

对于电子现金会出现“双支”支付的问题，我们采用点对点网络技术提供解决方案。

网络对交易进行时间戳记、对它们进行哈希处理，并将它们合并到一个不断增长的哈希哈希链中。工作量证明（基于哈希的工作量证明）组合，形成的记录不能在不重做工作量证明的情况下更改。

最长的链不仅证明了观察到的事件序列，而且证明了它是由最大的 CPU 处理能力池产生的。只要拥有大部分 CPU 处理能力的计算机节点不联合（与攻击者）联手攻击网络本身，它们就会生成最长的链，将攻击者抛在后面。

网络本身只需要最简单的结构。信息尽可能在全网广播。节点可以随时离开和重新加入网络，只需（重新加入时）使用最长的工作量证明链作为该节点离线时发生的交易的证明。

William Mujaya 在《Blockchain for Business》一书中对比特币白皮书摘要的分析总结了四个关键点：

点对点电子交易；

不需要金融机构；

加密证据代替集中信用；

信用存在于网络中，而不是中央机构。

并且从这个摘要中，我们提取了比特币系统设计的五个关键点（见图4）：比特币的区块链系统是由分布式账本（即狭义的区块链）和一个去中心化的网络（点对点网络），链由工作量证明共识机制形成。最长链是由网络中的算力共同决定的，所以是可信的，节点的离开和加入是基于最长链可信的原则。这些结合起来形成了比特币系统。

图4：比特币系统设计五点

1)去中心化点对点电子现金系统

比特币要做的是一个“点对点的电子现金系统”，发送者和接收者之间不需要中介介入。

要消除受信任的第三方等中介，就必须解决“双花问题”。在摘要中，中本聪给出了点对点网络的解决方案，并介绍了该解决方案的核心——区块链。他并没有提到区块链（blockchain）这个词，而是在论文中分别提到了区块（block）和链（chain）这两个概念。

2)分布式账本

比特币的区块链基于工作量证明，带有时间戳、数据存储的数据块和由哈希指针连接的 A 链。

这条链或账本以分布式方式存储在比特币网络的各个节点上，因此也称为分布式账本。

3)工作证明

比特币网络中的节点按照规则进行加密哈希计算，竞争获得生成新区块的权利。竞赛获胜后，节点获得记账权比特币什么技术，生成区块并成为最新区块后，将获得新区块对应的挖矿奖励。

工作量证明也是区块链账本的一种安全机制。如果不重做“工作量证明”所需的大量计算，使得这条链不可修改，而这种共识机制保证了区块链上数据的可靠性。

4)最长链原理

在任何时候，最长的链是被所有人接受的最终记录。

由于最长链是由网络中的大部分算力完成的，只要它们不都与攻击者合作，那么它们生成的最长链是可信的。这个原则被称为“最长链原则”。

5)去中心化网络

比特币的去中心化 网络架构非常简单，只需要很少的基础设施。它可以在 Internet 网络上运行。计算机节点可以随时离开或加入这个去中心化的网络，加入时只需要遵循最长链原则。

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