比原链设计哲学：计算之中无算计

作者: 长铗   

金评媒（https://www.jpm.cn） 编者按：去中心化的本质并不是字面意义上的分散、无中心，而是热力学箭头，是布朗运动的分子（自由市场），是分布式网络中每个节点参与共识的自由度。

电影《冈仁波齐》中有个有意思的细节，朝圣者运送行李的小货车的车头撞坏了，男人们于是把车头拆下来扔掉，继续靠人力拉着车厢，拉一段距离后放下车厢，又返程回到起点，继续磕长头完成这一段距离。原来，即使拉车走过的路程也是不算数的，朝圣之旅容不得半点作弊。有币圈的朋友说：看，磕长头不就是工作量证明吗？

磕长头为等身长头，五体投地匍匐，双手前直伸。每伏身一次，以手划地为号，起身后前行到记号处再匍匐，如此周而复始。遇河流，须涉水、渡船，则先于岸边磕足河宽，再行过河。晚间休息后，需从昨日磕止之处启程。

工作量证明是比特币的共识机制，俗称挖矿。在普通人看来，比特币矿工就跟朝圣者一样不可理喻，两者都是投入庞大的精力与成本去完成一些毫无意义的工作量。如果说朝圣者还能给世俗者带来精神的冲击与哲学上的美感，那么挖矿简直是一无是处了。是的，自比特币诞生以来，挖矿机制就一直饱受批评，他们认为这是一种极大的电力与硬件浪费。还有人认为挖矿之旅其实可以走捷径，比如通过虚拟挖矿，这些人提出PoS、DPoS等替代方案。这些方案更高效，也能保障分布式网络上的交易安全性，很可惜，它们牺牲了去中心化。

在分布式系统中实现一致性，需要考虑各节点“投票权”问题：允许谁参与，某些节点是否有更多的投票权，是否每个人都平等，以及我们如何强制执行这些规则？如果只需要一个特定的私钥就可以签名投票，那么恶意用户就可以简单的生成无限新私钥充斥网络（女巫攻击）。如果因为硬件错误、网络堵塞与恶意攻击而导致消息丢失，分布式系统如何处理这些失效（拜占庭将军问题）？女巫攻击与拜占庭将军问题的本质都是因为分布式系统中每个节点都彼此不信任，我们需要假定其中存在所能想象的一切算计。

那么，如果我们让投票的步骤变得昂贵，使得攻击者像不得不消耗更多的精力、时间或金钱，情况会怎样呢？于是，我们得到了工作量证明背后的核心思想：1、生成有效投票对发起者来说是“昂贵的”；2、但对于接收者来说，验证成本仍是微不足道的。

可见，区块链对计算的引入，恰恰是为了消除共识中的算计。因为在工作量证明机制中，信任其实并不是一个人性问题，而是一个数学问题。通过计算，你可以清楚的明白，需要投入多少计算量（成本），有多大概率去逆转一个区块上的交易。而这个过程，并不需要对人的诚实度进行考量。

关于这个问题，一位谷歌工程师Ilya Grigorik用倒推法给出对最小可行区块链方案的证明。但是，使用“第一性原理”思维，可以让这个证明得以简化。下表是我用纳西姆·塔勒布式二分法所归纳的：

比特世界与原子世界各具泾渭分明的属性，在原子世界，事物都是竞争性的，独占性的，天底下没有两片相同的树叶，事物符合正态分布，并沿热力学箭头走向熵增，一切过程都是随机过程；在比特世界则相反，事物都是非竞争性的，一切东西皆可复制，复制的边际成本近于零，信息大爆炸（负熵增），事物遵循幂律分布，具非尺度性，一切过程都伪随机过程（确定性）。

在原子世界，要复制一模一样的东西是非常困难的，因为这个问题可以转述为你是否可以制造出完美晶体，如果你能制造出完美晶体，当然你也能复制一样东西。但热力学第三定律告诉我们，要实现完美晶体，需要接近绝对零度，这需要投入巨大的能源。

相反，在比特世界，要防止一样东西被复制也是非常困难的，这也是凯文·凯利《失控》里所记载的那些加密货币先驱为什么失败的原因。中本聪之所以取得成功，正是因为对哈希现金机制的引入，我们投入庞大的计算消耗，来换取分布式账本的安全性，从而实现不可复制的竞争性资源（比特币），从而实现不可逆转的交易。

所以，去中心化的本质并不是字面意义上的分散、无中心，而是热力学箭头，是布朗运动的分子（自由市场），是分布式网络中每个节点参与共识的自由度。而PoS、DPoS等替代方案正是牺牲了这种自由度。我在《区块链“去中心化”到底是指什么？》一文中也阐述了：在一IP一票制的CPU友好型加密货币中，黑客可以非常低的成本控制大量肉鸡，不管僵尸网络中的节点在地理上、网络拓扑结构上有多么分散，只要它们的行为具有一致性，那么这仍是中心化网络。

《冈仁波齐》中父亲对儿子的一段告诫可以送给这些走捷径者：父亲说，有两个人被一道山沟拦住了，一个是喇嘛，一个是猎人。猎人纵身一跃，跳了过去。喇嘛心想，猎人杀生都能跳过去，我天天念经修行，难道跳不过去吗？于是他也一跃，摔死了。

(编辑：田跃清)

长铗

巴比特（www.8btc.com）创始人，区块链研究者，科幻作家，2006~2008连续三届中国科幻小说最高奖银河奖得主。