什么是去中心化？ 比特币是如何去中心化的？

在本文中，爱站科技小编将通过比较三种数字货币来介绍“什么是去中心化”，并展示比特币在去中心化方面的表现。 集中原则。

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。 比特币系统综合了密码学、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。 他追随前人的脚步，却完成了最后的飞跃。

接下来，让我们看看中本聪是如何解决他定义的问题，创造出一个在数字世界中代表价值的东西。 在讨论中，我们会特别关注他是如何做到“去中心化”的？

什么是去中心化？

当我们说“货币”时，我们是在谈论数字世界中的价值表示。 在互联网的数字世界中，人们设计了各种电子现金或数字现金方案。 在为《区块链：技术驱动金融》一书写序时，Jeremy Clark 收集了大约 100 个支付系统。 “通往比特币的道路上充满了无数失败的尝试，”他写道。 在列出的各种系统中，他认为唯一为公众所知的是 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。

数字世界一直存在三种形式的“货币”（见下图）：

集中在线支付；

中央计算机点或互联网点；

去中心化电子现金。

图一：数字世界的三种“货币”形式

第一种形式：集中在线支付

我们常用的PayPal、支付宝、微信支付都是中心化的在线支付。 在这些支付系统中流通的是映射到数字世界的各国法定货币（也称法币）。

法定货币是“法定货币”或“法定货币”的简称，是依靠政府法令成为合法流通的货币。 法定货币是各国政府发行的纸币，发行者没有义务将货币兑换成实物（如黄金）。

法定货币的价值来源于持有者相信该货币在未来会保持其购买力的信念，本身并无内在价值。 历史上，在政府强制纸币成为法定货币之前，大多数流通的货币都具有一定的内在价值，如金币、银两，也被称为商品货币。

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，所以当时的美元还不是法定货币。 后来，当美元与黄金脱钩时，美元成为法定货币。

第二种形式：集中电脑点或互联网点

集中上网点/电脑点指的是Q币、游戏币、航空里程等，它们还有一个大家比较熟悉的名字——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

多年来，计算机密码学家一直在探索去中心化电子现金。 沿着前人的探索之路，中本聪最终将这条道路变成了现实。 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。

我们分别来看一下这三种形式。 图 2 显示了这三种形式与现实世界中现金的比较。

图2：一组对比：是否去中心化，是否自发

第一种形式：PayPal、支付宝、微信支付

现在，互联网用户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广场、微信支付等。这些第三方在线支付系统依托于物理世界的货币体系和金融体系，提供在数字世界中提供支付、转账等服务的用户。 在使用它们的时候，我们使用的钱是物理世界中的法定货币，比如美元、人民币、欧元、日元等，钱是从银行账户映射到网络支付账户的。

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

在这些系统中流通的是与法定货币一一对应的电子现金，只改变“账户”，不改变“币种”。 这些系统所做的是在账户和货币方面连接物理世界和数字世界。

这些系统是中心化的。 他们所依赖的传统金融体系是中心化的，法币由各国央行发行。 它们本身是完全中心化的，由单一机构运营网络支付系统。 它们在交易中充当中心化的中介角色，记录账户，是用户之间数字现金流通的中心。 当两个用户进行转账时，在线支付系统在中间充当了可信第三方的中介角色。 这就是为什么它被称为“集中式电子现金”。

第二种形式：Q币、游戏币等上网点或电脑点

在互联网上，除了在线支付系统之外，还有一种货币现象，过去被称为“虚拟货币”。

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

关于“Q币是什么，有什么用”的问题，腾讯网站的解释是，Q币是一种统计代码，用于计算机用户使用腾讯网站的各种增值服务的种类、数量或时间。 . 它不是任何代币或优惠券，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，用户可以通过付费购买道具，或者通过战斗赢取游戏币。 这些道具和游戏币的形态和价值各不相同。 很难在一款游戏中确定价格和兑换，多款游戏之间几乎不可互换。 当然，游戏玩家还是可以想办法兑换的，在一定条件下，甚至可以兑换回法币。 现金收据。

腾讯用“统计码”来表示，Q币是由一个中心化的机构（通常是公司）发行和管理的互联网积分或电脑积分。 它们是中心化的，它们的发行和交易都是中心化的。

一般而言，在不需要用户支付购买费用时常称为“积分”，在需要用户支付购买费用时常称为“积分”。

但近年来出现了一种有趣的组合。 在打车软件中，用户可以存入现金，如存入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，双方各得50元余额。 在这种情况下，网约车软件钱包中的余额在某种程度上变成了积分和积分的混合体。 打车软件钱包里的余额一般不能提现，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。

我们还可以进一步比较在线支付系统和电脑点数。

一种观点是它们是否反映了现实世界中的货币。 在线支付系统映射了物理世界中的货币，电子现金的价值就是货币的价值。 对于游戏迷来说，游戏货币和游戏道具通常并不能体现现实世界中的货币。 对于游戏迷来说，游戏道具既有价值又有价格； 对其他人来说，游戏物品可能毫无价值。 在线支付系统与法定货币无缝连接，而这些互联网点/计算机点系统与现实世界货币系统的连接点很少，并且由于法律、商业等原因，一般没有畅通的渠道将它们兑换成法定货币。

另一个角度是“电子现金”或“积分/积分”是如何发行的？ 与在线支付系统不同的是，积分/积分是由一家公司自己发行的，用户用积分支付，可以认为是对这家公司的付款。 要购买数字商品，用户可以稍后在公司系统内用这些积分兑换虚拟商品或服务。

直到最近，连接到现实世界的在线支付系统和不连接到现实世界的互联网信用/计算机信用才是互联网的主流。 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，一直以来还有另一种探索：能否创造出一种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：在发行的时候，不需要类似各国央行的中心化机构各国; 当两个人互相转账电子现金时，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各个方面都在尝试突破：它不映射线下货币，而是在数字世界发行自己； 发行是去中心化的，不需要类似于中央银行的角色； 就像现实世界中的现金交易一样，交易不需要中介干预。

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不一致。 其中重要的一点是，在物理世界中，代表价值的现金票据是无法复制的。 但在数字世界中去中心化跟比特币有关吗，数字文件是可以复制的，而且每份复制的文件都是一模一样的。 因此，以往在数字世界中，要用数字文件来代表价值（比如代表一种电子现金），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是我的，我转给你的时候，需要中介协助记录权属变更，我不能直接把数字文件复制给你。

计算机密码学家正在探索如何使用密码学来表示具有可复制数字文件的价值，而无需集中干预。

这是一段漫长的发现之旅，甚至可以追溯到 1980 年代互联网商业化之前。 总的来说，由于这种探索是基于加密技术，所以各种去中心化的数字货币也被称为加密数字货币（crypto-currency），其中crypto是密码学的根源。

终于在 2008 年，匿名的中本聪在密码朋克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合了第三种探索的所有智慧结晶，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最理想化的去中心化电子现金，还“发明”了区块链技术。 区块链的价值表征和价值传递功能使其有可能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”

对比上图，对比现有的中心化电子现金系统（在线支付系统），比特币是完全相反的：

在线支付系统的货币发行是中心化的，而比特币的发行是去中心化的；

在线支付系统的币流是中心化的，而比特币的交易是去中心化的；

在线支付系统反映了现实世界中的货币，比特币不反映任何现有货币；

在线支付系统本身不发行货币。 比特币是在数字世界中凭空发行的。

在去中心化的程度上，比特币系统已经达到了极致。 去中心化的初级阶段是自动的，即按照人设定的规则自动运行，而去中心化的高级阶段是自治的，即完全自主、自发。 作为一种电子现金系统，比特币系统已经达到了去中心化的极致状态（见图3）：

作为一个货币应用，不仅它的交易是自治的，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，它完全由社区自治，不需要一个领导者来协调。

去中心化是区块链思维模式的核心，比特币做到了极致的去中心化。

图 3：比特币去中心化的层次

但是，在区块链技术的发展和应用的过程中，我们不得不从最理想的状态向实际的方向调整，比如：

大多数区块链项目现在由基金会管理。 以太坊由创始人Vitalik Buterin（人称“V神”）和以太坊基金会协调，不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，比如NEO、EOS等，应该算是分布式网络，并没有实现完全去中心化的网络。

基于 ERC20 标准的代币通过以太坊发行。 Token的发行规则由项目方自行决定，运行过程中会适时更改规则。 它们的发行不是自动的或自主的。

常被视为区块链3.0代表的EOS在智能合约部分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自动执行，人可以参与和参与。必要时进行干预。

我们反复讨论比特币系统的设计，因为它已经把最极端的情况展示给大家了。 在区块链技术应用的过程中，从最极端的去中心化到实用主义的调整并不是倒退，而是事物发展的必然过程。

比特币是如何去中心化的？

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，他确立了此后所有区块链系统的主要设计原则。

真正的点对点电子现金应该允许发起方直接在线支付给交易方，而无需通过第三方金融机构。

虽然现有的数字签名技术提供了部分解决方案，但如果需要可信的第三方机构来防止（电子现金）“双重支付”，那么（电子现金带来的）主要利益就会丧失。

针对电子现金中出现的“双重支付”问题，我们提供了一种采用点对点网络技术的解决方案。

网络为交易记录打上时间戳，对交易记录进行哈希处理，合并成一条不断增长的链，即基于哈希的工作量证明（proof-of-work），这样形成的记录，如果不重做就无法更改工作证明。

最长的链不仅可以证明所观察到的事件顺序，还可以证明它是由最大的 CPU 处理能力池产生的。 只要掌握大部分 CPU 处理能力的计算机节点不联合（与攻击者）攻击网络本身，它们就会生成最长的链，将攻击者甩在后面。

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

William Mujaya 在《商业区块链》一书中分析了比特币白皮书的总结，他总结了四个要点：

点对点电子交易；

不需要金融机构；

加密证据而不是中心化信用；

信任存在于网络中，而不是某个中央机构。

从这个总结中去中心化跟比特币有关吗，我们提炼出了比特币系统设计的五点（见图4）：比特币的区块链系统由分布式账本（即狭义区块链）和去中心化网络（点对点网络）组成，形成链的方式是工作量证明共识机制。 最长链是由网络中的计算能力共同决定的，因此是可信的，节点离开和加入都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：比特币系统设计的五点

1）去中心化的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”，发送方和接收方直接进行交易，不需要中介的介入。

去除可信第三方等中介，需要解决“双花问题”。 摘要中本聪给出了点对点网络的解决方案，并介绍了这个解决方案的核心——区块链。 他没有提到区块链这个词，而是在论文中提到了区块和链两个概念。

2）分布式账本

比特币的区块链是基于工作量证明的时间戳、数据存储的数据块和由哈希指针连接的链。

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

3) 工作量证明

比特币网络中的节点按照规则进行密码哈希计算，以竞争产生新区块的权利。 节点在竞争中获胜后，将获得记账权。 当它生成一个区块并成为最新的区块后，它会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“工作证明”所需的大量计算，就无法修改这条链。 这种共识机制保证了区块链上数据的可靠性。

4）最长链原则

在任何一个时间点，最长的链都是最后被所有人接受的记录。

由于最长链是由网络中的主算力完成的，只要不全部与攻击者合作，他们生成的最长链就是可信的。 这个原则被称为“最长链原则”。

5）去中心化网络

比特币去中心化网络的架构非常简单，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网络，加入时只需要遵守最长链原则即可。