DA-ChainTalk #6 — 從分散式去到去中心化系統

前言 - 去中心化

接續上禮拜的話題，區塊鏈除了是一個分散式系統外，最重要的特色其實在於「去中心化」。在所有區塊鏈的介紹文章中，你都可以看到Decentralized這個字，如果你上過各種ICO的官網，也可以看到大家都是把「Decentralization」當作一個中心思想在創新。

何謂去中心化？我想就照字面解釋也不難理解，就是一個「沒有中心」的系統。去中心化的必要條件是「分散式」，因為如果一個系統只存在一台主機上的話，沒有分工、自然自己就是中心了。因此我們上週先簡介了「分散式系統」，就是為了接下來討論「去中心化」的特徵。

去中心化的難處

仔細想想，一個「去中心化」系統的實踐是非常非常困難的。我們討論過分散式系統會遇到的各種問題：包括網路斷線、時鐘無法完全同步、資料不一致等等，這些問題就已經把系統設計師們搞的一個頭兩個大了，何況是更複雜的「去中心化」呢？

如我們上週所說，在一個中心化的分散式系統中，我們會遇到的問題是「非拜占庭問題」，也就只是有節點突然故障、網路癱瘓等等情況，至少節點中不存在壞人。但在一個去中心化的系統當中，一切又變得更加複雜：沒有中心，不只意味著沒有來自中央的指令，更重要的是代表著所有節點「彼此互相不認識、也互不信任」。中本聰在2008年最早的比特幣論文裡面就開宗明義的表示，區塊鏈是不需要「Trusted third party」的，意思是全世界的節點可以互不信任，而且各自只為自己的利益著想，在這種情況下，整個區塊鏈系統仍然能夠運作。這是區塊鏈最重要的一個性能，亦即是整個系統設計上最關鍵的環節。

共識機制的設計

相信大家對PoS、PoW等等共識機制都有一定的了解程度了，如果我們回頭細看「中心化」分散式系統使用的Paxos機制，就會發現這些區塊鏈的共識機制中，許多概念都是承接它而來的。在Paxos中，每個節點一樣可以輪流提案，但最後會由一個數值來判定誰的版本是最新版本。這種方法在一般中心化系統中可用，因為我們可以確定每一個節點都是善良的，不會偽造這個版本先後的戳記。

但是大家都知道，在去中心化的系統中不是這樣的。如果大家都說自己的版本是對的，又彼此不相信，根本就不會有共識可言。因此中本聰設計出了「PoW」這樣的共識方法，每個節點在送出提案前都要先花費大量的算力成本來算一個「密碼」，先猜到密碼的人有權說出自己的想法，而其他人再負責檢驗是否同意。接著，透過給予區塊「獎勵」，讓大家珍惜猜到密碼的機會好好廣播，因為如果自己的版本沒人採信的話，最後還是等於一無所有。在這樣的機制之下，做一個正直的礦工將可以獲得最高的獎賞。

其他共識方法

除了PoW之外，大家都熟知的股權證明(PoS)以及 NEO所使用的dBFT都是有名的共識機制。這些機制用別的方法取代了利用算力換取的提案權，但終究還是脫離不了這種來自分散式系統的「提案而後表決」的程序。

小結一下，分散式和去中心化系統都需要達成共識，唯一的差異就是在於共識機制，而這種差異追根究底，源自於節點身份的不同：去中心化的節點彼此獨立、互不信任，任何人都可以成為其中一個節點。但為什麼我們需要一個這樣的系統呢？

去中心化的應用

仔細想想，去中心化的由來也是一種進階的過程。

我們總是想要享受一些平台帶給我們的服務，例如銀行、買賣房屋平台、徵才網...等等。這些平台幫我們解決了大部分的問題，包括認證身份、解決糾紛等等。最好的例子就是Airbnb，我們旅遊時可以通過Airbnb方便的找到住處，它不但解決金流問題，也有客服負責作為公正第三方處理合約糾紛。唯一稍微不好的地方是，我們要付給Airbnb公司一筆不小的手續費，同時也將所有的個人資料交給了Airbnb，因此讓他們坐擁著我們的數據資產。

儘管理想上，一個中心化的系統效率是最高的，而透過他們作為一個公正第三方，理應合理解決所有紛爭，也不該拿我們個資亂來。但問題來了，我們都知道沒有永遠公正的第三方，畢竟在這「第三方」背後運作的也是人，人大部分都是為了自己的利益行事的、也可能造成人為疏失。最常舉的例子是銀行：銀行掌管了大家的金流，並且抽取高昂的手續費。這樣的第三方存在儘管讓大家安心，卻也造成「完全自由交易」的阻礙，而且常常成為駭客攻擊的目標，只要稍不加防範就可能資金外流，或是用戶個資外洩。

在以前只有中心化系統時，我們只能選擇信任他們，並且承擔著一點點的風險，享受著平台的服務。但現在去中心化的設計出現了，我們開始可以幻想一切都由「智能合約」代理，而不需要信任任何人的世界。這也是現在流行的ICO所不斷描繪的一個世界，在去除了中間平台的管理者後，流通變得容易、所有使用者利益幾乎都提昇了。這也是為什麼去年下半年掀起一波「上鏈運動」的熱潮，幾乎所有的平台都高呼著Decentralized，大家都想發Token，搬到ETH的鏈上來運作。這固然有他們的道理，但是真的所有的東西都適合去中心化嗎？

中心化 & 去中心化的權衡

_{Image Source: https://review.content-science.com}

在我們選擇不必相信一個第三方的同時，就代表著我們對於我們要自己承擔信任平台其他使用者的風險。在大部份的時候，我們不需要知道交易或是互動對方的身份，但在某些時候，例如使用一個類似Airbnb Dapp平台時，沒有第三方意味著沒人擔保對面人的身份，在這樣的情況下，我想大家也是不敢輕易使用的吧。

中心化會帶來許多關於「資安」方面的疑慮，而完全的去中心化則可能帶來網路上難以互相信任的窘境，加上完全的去中心化要付出龐大的代價，尤其是在共識方面，可能耗費大家巨量的能源以及時間。這也是為什麼現在更流行的是「半去中心化」：在Dapp中可能會透過隨機選取類似「陪審團」的可信用戶來做驗證投票；或是像Steem跟EOS所使用的dPOS共識機制中由候選人負責記錄區塊，實際運行發現不但效率較高，也比想像中安全許多（好人還是比壞人多的！）或許這是中本聰一開始在設計比特幣時並沒有想像到的一個階段：使用者在權衡之下還是願意犧牲部份的去中心化，換取更高的效率。我想，這也是區塊鏈一路發展至今找到的平衡點吧！