ERIC将解释去中心化网络如何激励独立参与者在区块链上组织和创建合法交易

资讯 6个月前 manoon
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ERIC将解释去中心化网络如何激励独立参与者在区块链上组织和创建合法交易

作者/埃里克·亚克斯

翻译 / 八达通

比特币如何运作

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比特币可以发送交易并将它们合并到作为分类账的公共区块链中。比特币很有价值,因为我们可以确定分类帐中包含的交易是合法的,而不是欺诈性的。由于比特币网络的规模,我们可以确定它们不是欺诈性的。本章将解释去中心化网络如何激励独立参与者在区块链上组织和创建合法交易。

去中心化软件

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计算机由内存和处理能力组成,有些计算机比其他计算机具有更多的内存来存储信息。处理能力是将输入转换为输出的能力,有些计算机比其他计算机更快。该软件包含计算机被告知要遵循的规则,并且计算机接受输入以应用给定的规则并产生输出。

比特币是软件,但它的性质与我们熟悉的不同比特币交易原理,因为它是去中心化的。我们熟悉的大多数软件都使用集中式网络来运行。想想 Facebook 及其运作方式。当您登录以创建帐户时,您的信息将上传到 Facebook 用来存储其用户信息的众多计算机中的其中一台。每次您发帖或评论时,这些信息都会添加到您的计算机中。如果 CEO 想要删除或更改您的信息,他可以通过致电管理计算机的人并告诉他您的姓名来完成。所有这一切都是可能的,因为 Facebook 是一家中心化公司。

事实上,我们熟悉的大多数公司都是以中心化的方式运作的,这是有原因的。CEO 只需一个电话即可做出这些改变,这一事实使公司能够有效运营。作为这种效率的回报,公司的利益相关者(员工、股东和客户)必须相信 CEO 正在同时为他们所有人做出最佳决策。粗略地说,公司的CEO不需要利益相关者就实施变革达成共识,这可以让公司在竞争激烈的市场中保持敏捷。

另一个极端是分散的群体,通过在一组参与者之间达成共识来做出决策。在最纯粹的形式中,该系统不需要信任中央权威,因为利益相关者的愿望将始终得到实现。这个过程效率低下,但需要制定受道德风险影响较大的行动。

美国的开国元勋在构建权力平衡和我们选举官员的民主程序时就知道这一点。它使社会能够对他们选出的负责人保持高度的控制。简而言之,纯粹去中心化的系统速度慢、效率低,但有必要消除存在利益冲突的制度问题。

计算时代使去中心化系统成为可能,因为以接近光速传输信息的能力使得去中心化的要求不那么繁琐。软件已成为去中心化的理想媒介。随着计算机技术的进步,出现了一种新的想法,现在可以去中心化,并且在操作上仍然可行。


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去中心化软件是足够自动化的代码,因此不需要中心化所有者(例如 CEO)。相反,它是与软件交互的每个人都必须遵守的一组规则。规则一旦设定,除非大多数网络参与者同意进行更改,否则无法更改。

协议是通过行动达成的,因为软件是开源的,每个人都有自己的代码副本,可以随意更改。但是,如果一个人对自己的代码改动太多,他们可能就无法再与其他人的代码进行交互了。每个人都可以随意更改自己的代码,但遵循的规则是大多数网络选择遵循的规则。任何不想遵守这些规则的人都可以更改他们的代码,但这意味着他们只能与进行此更改的其他人进行交互。简单地说,如果有人想改变比特币软件,那么他们需要说服大多数参与者也这样做。如果他们不能,比特币就不会改变。

去中心化系统遵循一套规则。当大多数参与者下载规则改变的软件时,规则也会改变。如果他们不这样做,规则仍然存在,必须由少数人决定是留下还是离开。

比特币网络

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比特币网络是所有网络参与者的总和。参与者称为节点。一台装有兼容比特币软件的计算机连接到网络。网络中的每个节点都可以以多种方式参与,这取决于它使用的软件,并受其内存和处理能力的限制。目前全球已知的比特币节点约有10,000个,如下图所示


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节点通过三个主要功能参与网络:路由验证和挖掘。当一个节点感知到一笔交易时,它会通过检查发件人是否有足够的比特币来消费,他们是否在其他地方消费了这些比特币,以及他们的签名是否与他们的地址匹配来进行验证。它。如果所有检查都成功,节点会将交易路由到其他节点,但如果没有,它就会忘记它。挖矿节点不仅会验证和路由,还会将交易添加到其内存池中,并尝试通过解决计算难题(工作量证明)将其内存池的副本记录在区块链中。

挖矿过程

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对于要挖掘并包含在区块链中的新块,挖掘节点必须解决工作量证明(PoW)计算问题。工作量证明算法是生成一个低于难度目标的区块头的哈希值来解决它。因为哈希函数的输出是随机的,生成足够低的数字的唯一方法是猜测。难度目标是增加或减少矿工解决工作量证明算法的机会。难度目标越低,就越难解决,因为可能的答案范围更小。


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回想上一篇文章中的区块头:


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区块头的时间戳、难度目标和随机数

以下公式组合了这些项目并对其进行了散列:

区块头哈希=

哈希函数(merkle 根哈希+前一个区块哈希+版本号+时间戳+难度目标+随机数)

矿工可以通过改变他们放入随机数字段的内容来改变区块头。因此,如果块头哈希小于目标难度,则该块被成功挖掘。你不能只选择一个小数的原因是因为哈希函数输出是随机的(没有办法让它产生一个小数)。

矿工们通过迭代随机数字段,直到它生成一个小于难度目标的区块头哈希来竞争解决工作量证明计算问题。

最长链原则:解决差异

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一旦矿工找到解决方案,他们将立即将其广播给他们的对等方(他们所连接的节点)。然后这些节点验证解决方案是否正确,如果正确,则将解决方案广播给它们的对等方。下图显示 95% 的区块链将在平均约 40 秒内实现这一点。


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区块传播时间的概率密度函数

节点通过将这个新块合并到他们的区块链副本中来接受这个新块。矿工接受这个新块并开始挖掘下一个块,将最新的块添加到他们的区块链中,从而重新启动该过程。这个循环平均每10分钟发生一次,难度目标会自动调整以达到这个目标。


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因为难度目标每 10 分钟调整一次以平均找到一个区块,所以我们知道,平均而言,矿工每 10 分钟成功挖一个区块就会获得一个区块奖励。区块奖励包括节点为交易支付的费用。coinbase 交易创造了更多的新比特币。

区块奖励 = coinbase 交易 + 区块费用

2008 年,coinbase 交易奖励了 50 个比特币,并计划每四年减少一半,直到 2140 年达到 2100 万比特币的最大供应量。

如果同时解析来自不同节点的不同区块链副本怎么办?如果节点之间存在差异,它们将遵循最长链原则:

他们处理收到的第一个区块,但保存区块链的另一个分支,以防它变长。

2. 一旦找到下一个区块,一条链就会变长,短链的节点会切换到挖最长的链。

节点遵循最长链原则,以便随着时间的推移解决所有差异。

激励机制:工作量证明(POW)算法

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一个需要回答的重要问题:为什么有些矿工的区块不是每 10 分钟随机选择一次?为什么我们要消耗所有这些能量来运行计算机来解决这个问题?

好吧,我们知道 PoW 会导致数字稀缺,但还有另一个目的:安全。区块链是由解决算法的人扩展的,如果矿工解决了这个问题,他们可能会合并欺诈交易。但是这些欺诈交易会因为没有通过验证而被其他节点拒绝。因此,为了扩展一个具有欺诈交易的区块链,必须由有兴趣的矿工扩展,这将需要全网50%以上的算力。因此,挖矿成本越高,坏人就越难这样做。

中本聪的话来说,这不符合坏人的最佳利益:

他应该会发现,按照规则行事更有利可图,规则帮助他获得比其他人加起来更多的比特币,而不是破坏系统。

换句话说,如果有人成功攻击比特币,同时也会破坏比特币的价值(因为网络不再安全,没有人会想要持有比特币),攻击也就失去了价值。这种博弈论激励是比特币抵御不良行为者的主要防御措施。


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工作量证明算法就像一个测试。学生们花费了大量的时间和精力来参加考试,除了证明自己的知识外,没有任何有形的价值。通过这样做,学校可以从毕业生的表现中获得信誉,并让他们有信心毕业,因为他们已经证明了自己的知识。

同样的比特币通过其网络的安全性获得了可信度。它的安全性在于人们必须知道永远会有2100万个比特币,而挖矿的成本就是这个原因。确保比特币网络的安全意味着保护一个去信任的、去中心化的货币媒介免受道德风险。货币体系是经济的基础,其安全性也至关重要。法定货币更像是一所没有考试的学校。

比特币规则

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在了解了比特币的作用及其工作原理后,我们现在可以总结比特币网络节点遵循的最重要的规则。比特币是软件,所以如果你想知道规则,最好的方法就是看代码。如果您不知道该怎么做,这里是最重要规则的摘要。这些规则对于掌握比特币软件如何形成交易、将它们编译成区块、将区块固定到链中以及确保新比特币的固定供应时间表是必要的。为便于理解,以下规则分为交易级和区块级,虽然有些规则并不相互排斥,可以归入任一类别。

这些规则是共识存在的,因为网络参与者愿意接受它们。参与者通过下载比特币软件并使用它来接受它们。在法定货币体系中,规则不是通过共识产生的,而是通过法律出现的(法定货币这个词的定义)。我们不对我们的货币政策进行投票。相反,货币政策受政治家的影响,并由这些人控制:


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美联储理事会 2019 年 4 月会议

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为什么比特币有价值

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人们购买比特币是因为它具有优越的货币属性,从而提高了其价格。不断上涨的价格吸引了更多的矿工,扩大了网络的算力,使网络更安全比特币交易原理,因此更有价值。随着时间的推移,这进一步提高了价格。随着比特币价格的上涨,它创造了一个积极的反馈循环,参与者相信它会继续上涨。这就是应用于价值标准的网络效应的威力。这个反馈循环的前提是比特币的货币属性(由规则决定),因为没有这些属性,人们首先不会对比特币进行投机。


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规则如何变化

比特币软件称为 Bitcoin Core,可以在 bitcoin.org 下载。这是使用最广泛的比特币软件,但还有其他有效版本的比特币软件。其他版本必须与比特币核心保持最低程度的相似性才能参与比特币网络。这个最低级别是一个节点需要像其他节点一样检查交易和区块的有效性。如果没有,它创建和转发的交易/区块可能不会被其他节点接受,反之亦然。Bitcoin Core 是这些规则的标准,因此是比特币事实上的规则手册。

为了改变规则,需要在三个主要利益相关者群体之间达成共识:


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你可以看到,每个群体都有一种权力形式,但没有一个群体拥有完全的控制权。请注意,有一小部分开发人员可以实际更新代码(称为提交权限),而社区的其他成员则公开提出更改建议。

如果有人试图控制这一小组有权提交的开发人员怎么办?他们有能力为社区制作新软件,并允许社区成员自愿下载,但不能被迫下载。此外,软件的所有更改都由社区成员审核,因为它是开源的,所以任何更改都会很快被发现。

比特币规则由社区创建并由具有提交访问权限的开发人员实施。节点(矿工)必须下载更新的软件才能让网络接受它,投资者必须继续持有和购买比特币才能使软件更改生效。

比特币规则的变化需要主要利益相关者群体达成共识。

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我们的法定财务系统由高度集中的集团控制。您可以选择是否要遵守比特币系统的民主或现行法律制度不断变化的规则。随着越来越多的人采用比特币系统,这个决定将变得更加容易,但这种采用需要当前支持它的生态系统的重大发展。

参考文章

1.比特币和加密货币技术,Arvind Narayanan、Joseph Bonneau、Edward Felten、Andrew Miller、Steven Goldfeder,195

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