區塊鏈研習 沒有上帝的區塊鏈

2021-09-20 11:47:44 字數 2038 閱讀 5548

第74屆奧斯卡金像獎最佳影片《美麗心靈》講的是著名數學家、經濟學家約翰·富比士·納什的真實故事。納什最廣為人知的理論就是博弈論。博弈論裡面的經典模型——囚徒困境,也有很多人熟悉了。「囚徒困境」講的是,兩個嫌疑犯作案後被警察抓住,分別關在不同的屋子裡接受審訊。警察知道兩人有罪,但缺乏足夠的證據。

警察告訴每個人:如果兩人都抵賴,各判刑一年;如果兩人都坦白,各判八年;如果兩人中乙個坦白而另乙個抵賴,坦白的放出去,抵賴的判十年。於是,每個囚徒都面臨兩種選擇:坦白或抵賴。然而,不管同夥選擇什麼,每個囚徒的最優選擇是坦白。

結果,兩個嫌疑犯都選擇坦白,各判刑八年。

如果兩人都能選擇抵賴,各判一年,顯然這個結果好。但是為什麼無法出現這個結果呢?因為兩個嫌疑犯之間缺乏信任,彼此並不相信對方可能會堅持抵賴。這就是沒有上帝在兩個人之間協調行動的結果。如果兩個囚徒之間存在乙個上帝,囚徒能夠堅決的執行上帝的指示,就會出現最優的結果:各判一年出獄。

區塊鏈世界就是乙個沒有上帝的世界。在沒有乙個上帝能夠協調眾多節點,讓節點一致行動的情況下,各個節點在乙個博弈的環境下,如何合作?

比起「囚徒困境」一次交易定勝負的情況,區塊鏈世界中,眾節點面對的是乙個無窮次交易的局面。在無窮次交易的囚徒困境中,如果雙方能達到互相信任,理論上能夠達到最優結果。因此,從博弈論角度,只要節點擊擇合作,就能夠達到整體獲取最大的收益。

綜上,從理論角度看,區塊鏈系統在設計上只要能夠實現合作多方收益大於不合作多方收益,並且該經濟系統能夠持續執行下去,區塊鏈的各個節點就會選擇合作的方式來推動整體系統的持續運轉。

在區塊鏈系統中,合作的內容就是所有節點記錄同樣的資料。在很多區塊鏈系統中,資料就是乙個賬目的集合——賬本。只要所有人的賬本是一樣的,就可以在賬本上面設計一系列經濟系統。

「沒有上帝」的區塊鏈節點怎樣向其他節點證明自己是合作的呢?

「沒有上帝」區塊鏈節點又是怎樣知道其他節點是選擇合作的呢?

如果區塊鏈系統存在中心,那麼每個節點只要詢問中心即可獲得答案。但是由於沒有中心的存在,區塊鏈節點只能通過它從p2p網路獲取到的資訊來判斷其他節點的情況,同樣它也只能通過傳送資訊給其他節點來證明自己。

「中本聰」提出了乙個工作量證明機制,來實現了這個目的。簡單的說,其原理就是通過做乙個複雜的計算工作,讓節點證明自己是抱著合作目的加入系統的。由於計算工作的複雜性與所有參與到區塊鏈系統中的節點的總計算能力成正比,節點可以通過自己獲取到的區塊資訊,推算出全網的總計算能力。少量的節點如果蓄意不合作,那麼由於它們的總計算量比較小,他們無法一直計算出匹配全網算力的區塊,因此單個節點可以知道接收到的資訊是否是大多數節點所共識的。(這裡面,大多數是指計算能力占大比例)

可以看出,工作量證明機制實現了無需向「上帝」詢問,節點就可以知道其他節點的合作情況。

如果不合作的節點計算能力占多數,會是怎樣的情況?如果不合作的節點之間不是協調一致的,那麼他們無法形成有效的合力。因此,「混亂」的節點來擾亂整個區塊鏈系統的執行,其結果相當於只有合作的節點的計算能力是有效的,其他節點都是無效節點,只能浪費合作節點的少量驗證計算。如果不合作的節點之間是協調一致的,那麼,他們佔了大多數算力的時候,合作的節點依照工作量證明機制規則,也會和他們保持一致。

這樣的結果是出現了乙個以計算力為中心的中心化區塊鏈系統。儘管這種情況違背了「中本聰」最初的設計思想,但作為單個節點,它並不知道出現了這樣的中心,區塊鏈的合作節點依然是保持一致的。(歷史總是由強者書寫的)

綜上我們可以得出結論,區塊鏈最核心的特徵就是,在沒有中心協調的情況下,能夠保持多數節點上的資料一致性。這個特性也屬於一種「拜占庭容錯」。

在工作量證明機制中,節點憑單個區塊即可判斷出其他節點的合作情況。在權益證明機制(pos)和股權證明機制(dpos)等共識機制中,節點則需要利用全鏈的資料來判斷其他節點的合作情況。(需要全鏈的資料來計算幣齡、權重等資訊)至於需要身份許可機制的聯盟鏈和私有鏈中,由於每個節點都知道全域性的其他節點,所以判斷合作情況就容易得多。

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