什么是去中心化？比特币如何实现去中心化？（很详细）

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。他跟随前辈的脚步，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，我们会特别关注他是如何实现“去中心化”的？

什么是去中心化？当我们说“货币”时，我们谈论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失败的尝试，”他写道。在列出的各种系统中，他认为公众​​只知道 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。

从历史上看，数字世界中存在三种形式的“金钱”（见下图）：

图1：数字世界中“钱”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）。

法定货币（fiat money）是“法定货币”或“法定货币”的简称比特币账号登录，依靠政府法令成为法定货币。法定货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：集中式电脑积分或互联网积分 集中式互联网积分/电脑积分是指Q币、游戏币、航空里程等，曾经有一个比较知名的名字——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 去中心化电子现金已被计算机密码学家探索多年。沿着前人的探索之路，中本聪终于将这条道路变成了现实。中本聪设计和开发了比特币系统，催生了众多加密数字货币和区块链技术项目。

下面我们分别来看看这三种形式。三种形式与现实世界中现金的比较如图 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支付宝、支付宝，以及后来的移动支付 Square、微信支付等。物理世界的金融系统，在数字世界为用户提供支付、转账等服务。在使用它们的时候，我们使用的货币是物理世界中的法定货币，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，流通的是与法币一一对应的电子现金，变化的只是“账户”，而不是“货币”。这些系统所做的是将物理世界和数字世界以账户和金钱联系起来。

这些系统都是集中的。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“集中式电子现金”。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，还有一种货币现象，曾被称为“虚拟货币”。

比如，用户可以用人民币购买腾讯的Q币，腾讯自称是“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，腾讯官网的解释是，Q币是腾讯的电脑用户使用的各种增值服务的种类、数量或时间的统计代码。网站。不是任何代币或票据，不得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，用户可以花钱购买道具，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”一词来表示，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，出现了有趣的混合产品。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。

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种主流之外，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。

根据前面的对比表，这种理想化的去中心化电子现金几乎在各个方面都试图突破：它不映射线下货币，而是在数字世界中发行自己；发行是去中心化的，不需要类似中央银行的角色；就像物理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不一致。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是属于我的，当我把它转让给你时，我们需要一个中介来协助记录所有权的变化，我不能只是把数字文件复制给你。

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密码方法复制数字文件中的价值。

这是一个漫长的探索过程，甚至早于互联网的商业化，可以追溯到 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。

终于在 2008 年，匿名的中本聪在 Cypherpunks 邮件列表上发布了比特币的设计。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，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”。与上图相比比特币账号登录，比特币与现有的中心化电子现金系统（在线支付系统）完全相反：

在去中心化方面，比特币系统处于极端。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）：

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：比特币的去中心化层

但是，在开发和应用区块链技术的过程中，我们不得不从最理想的状态调整到实用的方向，比如：

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，他确立了此后所有区块链系统的主要设计原则。

William Mujaya 在《The 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；加密证据而不是集中信用；信用存在于网络中，而不是某个中心机构。

从这个摘要中，我们提炼出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由分布式账本（即狭义的区块链）和去中心化网络（点对点network) 形成，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算力共同决定的，所以是可信的，节点离开和加入基于最长链。可信原则。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个关键点

1) 去中心化的点对点电子现金系统比特币想要做的是一个“点对点电子现金系统”，发送者和接收者直接进行交易，无需中间人的干预。

要摆脱受信任的第三方等中介，就需要解决“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链的概念。2) 分布式账本比特币的区块链是一个基于工作量证明形成的带有时间戳、存储数据块和哈希指针的链。

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) 比特币网络中的工作量证明节点根据规则进行加密哈希计算，以竞争生成新区块的权利。节点在竞争中获胜后，获得记账权，并在生成一个成为最新区块的区块后，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，就无法修改这条链，这是一种确保区块链上数据可靠性的共识机制。4) 最长链原理 在任何时候，最长的链都是最终被所有人接受的记录。

由于最长链是由网络中的主要算力完成的，只要它们不都与攻击者合作，它们生成的最长链是可信的。这个原理被称为“最长链原理”。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去中心化网络，加入时只需遵守最长链原则。