ELI5：“区块链免信任机制”究竟是何意？

ELI5：“区块链是免信任的”是什么意思？

翻译人：Ksher，该成员来自云+社区翻译社

原文链接：https://medium.com/@preethikasireddy/eli5-what-do-we-mean-by-blockchains-are-trustless-aa420635d5f6

原文作者：Preethi Kasireddy

介绍

我们中的许多人都将区块链描述为“免信任”系统。但是，我认为“免信任”这个词含含糊不清，而且最重要的是，它并不准确。

区块链实际上并没有消除信任。他们所做的是尽量减少系统中单个角色所需的信任量。他们通过一种可以激励参与者与协议中的既定规则相互配合的经济游戏，将信任分配给系统中不同的参与者来实现这一点。

让我更详细地解释一下。

一个真正免信任的交易系统是这样的：

两个人愿意与彼此进行交易并且直接转手。由于它们是实际存在的，因此可以轻松验证。

1. 真实性：真正的发送方正在发起交易
2. 双花问题：这笔钱不是假的，这是一个真正的10美元的账单

虽然理论上完美无缺，但这种交易系统是有限的。考虑：两个人只有在真实环境中接近时才可以彼此交易。要使经济体规模化运作，交易系统应该能够在世界上任何人之间运作，而与距离无关。

所以，我们真正想要的是这样的：

从上图中可以看出，为了实现这个目标我们让一个中间人可以帮助价值转移，以确保发送方的真实性和金钱是有效的。

这就引出了一个问题：谁是完全可信的中间人？

在现代交易系统中，中介可以是银行（如Chase Bank）; 支付提供商（如Paypal）; 汇款公司（如Western Union）; 一张信用卡（如Visa）等等。

在这个集中的模式中，银行对您进行身份验证，并确保接收方获得了真正的资金。

换句话说，除非从一个个体到另一个个体之间有直接的物质转移，那么一定存在着我们“信任”的中介。

区块链也不例外。

区块链定义了一种协议，允许两个人在互联网上以“点对点”的方式相互交易。当您在区块链中将价值以数字的方式从一个账户转移到另一个账户时，您将信任底层的区块链系统，以使它能够传输并确保发送者的真实性和货币有效性。

在一个“集中”的系统中，我们信任单一第三方（例如大通银行）充当保证这两个属性的中介; 在“分散”系统中，我们的信任被放置在其他地方，即公钥密码系统和“共识机制”，使我们能够确定交易的真实性。

公钥密码体制

公钥密码体制（或不对称密码体制）：

1. 任何人都可以看到的一组公钥
2. 并且存在一组只有所有者可见的私钥

私钥为用户所发出的每个区块链交易生成一个“数字签名”。签名通过以下方式确保其真实性：

1. 确认交易来自用户
2. 防止交易一发布就被人篡改

以任何方式更改交易信息都会导致验证失败。

这样我们已经发现公钥密码技术可以帮助我们在点对点系统中验证用户身份。但为了确保不出现双花问题，我们需要知道每次交易的足迹，以便我们知道是否有人发送真正的数字货币或虚假的数字货币。

这是“ 共识机制”发挥的作用——允许我们保留数字共享的事实。

机器共识（密码经济协议）

区块链拥有一个共享的账本，它为我们提供了系统状态的绝对真实性。它使用数学，经济学和博弈论来激励系统中的所有各方达成“共识”，或者就这个账本的单一状态达成协议。

比如说比特币，比特币协议有一个称为“工作量证明”的共识算法，它将系统保存在一起。为了在两个消费者之间进行交易，该算法要求一组节点（称为“矿工”）通过解决复杂的算法问题来竞争以验证交易。换句话说，比特币通过“经济上激励”使矿工购买和使用计算能力来解决复杂的问题。这些经济激励包括：

1. 矿工赚取用户支付进行交易的交易费
2. 矿工赚取新的比特币通过解决难题

由于这些经济激励措施，矿工们不断监视网络，以便他们可以获取一组新的交易以匹配新的“块”。然后他们使用他们的计算资源来解决复杂的算法，以便“证明”他们做了一些工作。

解决算法的第一位矿工将证明和新块（以及其中的所有交易）添加到区块链并将其广播到网络。此时，网络中的其他人都会同步最新的区块链，因为这是每个人都相信其“真实性”。

由于矿工们都在竞争计算，有时可能多个块同时解决。然后创建了多个链的“分支”：

当有这样的分歧时，网络的主链条是“最长”的链条 ——该链条大多数矿工信任并且在上面继续工作。

以这种方式添加到区块链的每个新块都使系统提高了安全性，因为攻击者想要创建一个新块来覆盖历史中的区块需要始终比网络中的任何其他人更快解决这个难题。这实际上是不可能的，这使得对这些块内的数据进行逆向工程或修改是不可能的。这就是为什么用户信任继续信任系统。

因此，当我们在区块链上彼此进行交易时，我们信任那些利用资源来进行计算以确保没有双花问题的矿工。

社会共识（治理）

当然，即使机器的共识完美无缺，我们也绝不能100％保证就维持对网络的信任所需的其他重要方面达成共识。例如，当底层网络需要升级、改进或修复时，我们需要某种方式来相信网络及其所有成员能够适当地处理这些问题。在这种情况下，这是非常多的三方成员之间的协调努力，或者我称之为“社会共识”（例如治理）。

比如如果区块链需要改进（例如更好的交易日志），我们需要一个治理机制来协调所有相关方（用户，开发人员，投资人等）的利益，以提出最佳解决方案。或者如果在最佳路径上存在争议（例如有争议的分支），那么社区需要就下一步该做什么形成共识。如果无法达成协议，网络分叉和人们被迫选择一方而不是所有人都相信共同的事实。用户会失去对系统的信任，因为他们无法确认哪个链是“有效”链。

正如我在之前的文章（bullet #6）中所描述的，区块链治理有许多不同的模式，并且它仍然是社区积极研究的一个领域。区块链治理是一个相对比较棘手的问题，在集中控制和分布式控制之间寻求平衡对于维护每个人对系统的信任至关重要。

结论

当我们说区块链是“免信任”时，我们是指系统中的所有各方都可以通过这些机制就真实性是什么达成共识。权力和信任在网络利益相关者（例如开发商，矿工和消费者）之间分配（或共享），而不是集中在单个个人或实体（例如银行，政府和金融机构）中。

也许更准确的描述区块链的方式并不是“免信任”，而是建立在分布式信任的基础上：我们相信每个人都是可信任的。

当然，这个假设中我们相信系统中的大多数的权力属于拥有相似价值的利益相关者。不幸的是，我认为我们还无法宣称（至少现在还不知道）我们能够明确地指出这些共享价值的组成部分。因此，过去一年中区块链的扩散和争议性的硬分叉仍然一个冗长的话题！😊