比特币的网络基础

前戏撸完了,我们要正式学习比特币和区块链了。不过在学习之前,得先学习不少准备知识,因为比特币是一个跨学科的发明,涉及到计算机网络、密码学、经济学等等。

这一篇我们就先学习一下比特币的网络基础。

中心化和去中心化

比特币出现之后,“中心化”和“去中心化”成为一对高频词,也也常常成为区块链业内大事争议的焦点,比如BTC和BCH之争、BTC和ETH之争,ETH与EOS之争。其实这一对词,狭义上来讲,就是用来描述网络结构的(但后来引申到更大的范围,以后有机会再讲)。

先上一张图,让大家直观地看一看中心化和去中心化的网络结构有啥不同。

我们把图中的黑点称之为“节点”。从图上可以看出,中心化的网络结构,节点与节点之间的地位是不平等的,中间有一个大节点,这就是网络的“中心”。其余的都是普通节点。普通节点之间无法直接连接,必须要通过这个处于中心的大节点才行。而去中心化的网络结构,所有节点都是平等的,是可以直接通信的。当然,中心化也好,去中心化也好,这个图里的只是理想化的模型。现实中很少出现完全中心化或完全去中心化的组网结构,大多数情况都是中心化和去中心化混合搭配。所以,大家在争论某个东西是中心化还是去中心化时,其实争论的是它更像中心化还是更像去中心化。

比特币是生长在互联网上的,在了解比特币的网络结构之前,我们不妨先回顾一下互联网网络结构的演变史。

互联网网络结构的演变史

互联网是在计算机发展到一定程度的产物。当计算机越来越多时,自然会产生连接的需求。当时,用于连接计算机的协议很多,不同层次的协议组成多个协议簇,但最终一个叫“TCP/IP”的协议簇胜出。“TCP/IP”就是我们现在互联网的基础协议。

刚开始,可能只是同一个办公室的计算机有连接的需求,这个好办,直接拉几条线连起来就可以,那会计算机还不多,即使两两互联也不成问题,这是去中心化的结构。但后来,计算机越来越多,互联网越来越大,不同办公室之间,不同城市之间,不同国家之间的计算机都要连起来,如果用去中心化的两两互联模式,那几乎是不可能的。我们稍微算一下就知道,连线的数量与节点数的平方正相关(=(n-1)*n/2,n为节点数)。当连接的计算机数量为1百万、1千万、1亿时,所需要的连线将是天文数字。所以,只能引入中心化的方式来解决这个问题。比如运营商的网络,在每个城市都会有一两个中心路由器,所有这个城市访问城市以外的流量,都要经过这两个中心出去,同样每个省也有这样的中心。比如我现在广州,你在深圳,币乎的服务器在上海,我这篇文章发出去,先要经过广州的中心路由器,再经过广东省的中心路由器,最后进入上海的中心,到达币乎服务器,然后再从币乎服务器经上海中心、广东中心、深圳中心到达你的电脑或手机。当然,运营商网络也不是完全中心化的,比如广东、上海、北京等几个大中心会两两互联,仅看他们,就是去中心化的结构,如果广东到上海的线路出现问题,可以绕道北京再去。可以这么说,中心化的结构效率更高,去中心化的结构安全性更高。

此时,互联网中虽然出现了大量中心化的结构,但我们仍然称互联网是去中心化的,为什么呢?

因为到目前为止,虽然节点与节点之间的网络有中心化的结构,但互联网的节点之间的地位还是平等的,中间那些路由器只是节点与节点连接的工具,它们跟节点不在同一个层级,这么说好像还是有点模糊。我们打个比方,一个公司的采购部要向财务部报销,必须经过公司老板同意,这个老板是中心,这结构是中心化的。但如果A、B、C三个公司的老板要合作搞点事,他们两两之间有合作的自由,并不需要谁批准,但他们三个见面通常都会选择同一家酒店,这家酒店虽然是他们通信的中心,但并没有权力说:你们必须经过我的同意,才能合作。这就是两者的区别(中国是特殊国情,另当别论,你懂的)。

但后来,大家都说互联网已经是一个中心化的网络了,这又是为什么?

因为web的出现。其实,刚一开始web也是去中心化的,大家以网页的形式交流、共享各种文字、图片等信息,自由而平等。但后来,商业化的力量开始进入,世纪之交开始,出现大量的互联网公司,他们通过web的方式提供各种服务,比如社交、网购、游戏、搜索等等。一个公司需要为大量用户提供服务,天然地就会选择中心化的模式,也就是现在常见的C/S(终端/服务器)模式,普通用户是终端,公司掌管服务器,节点之间开始不平等,用户产生的大量数据被公司掌握,并且拿去牟利,而用户分不到一毛钱。更严重的是,随着互联网的发展,全球少数几个大公司控制了几乎所有的互联网业务,成为绝对的大中心。

P2P网络结构

当然,历史的发展从来都是齐头并进。在C/S模式疯狂之初,另一个模式也已诞生。那就是我们上篇讲的:1999年,肖恩.范宁与肖恩.帕克发明了P2P(点对点)协议。P2P协议可以使每台电脑既是服务器,又是终端。这哥俩当年搞了一个叫Napster的音乐分享网站,名噪一时。C/S模式的音乐网站,这个网站作为中心,里面存储各种音乐,用户要下载,就到网站上下载。但Napster上的网站上并不存储音乐,你要下载一首歌,它不能直接给你,但它会告诉你谁的电脑上有,你去找他要。这样,就是一个人人都是服务器,人人都是用户的模式,我为人人,人人为我。这个模式的互联网,才又是我们喜欢的平等自由的互联网。我们熟知的BT下载、快播都是这种模式。当然,这种模式天然是要受打击的,因为我们的社会本身是去中心化的。现实中的“中心”虽然不能在网络这一维度摧毁一个去中心化系统,但会选择别的维度下手。最后,Napster被唱片业告倒,快播创始人入狱,令人唏嘘。

比特币沿袭的正是P2P的网络结构,在比特币网络里,每个节点都是平等的,节点与节点之间的连接并不需要某些特殊节点的批准。所以,虽然挖矿已经中心化,但比特币仍然是一个去中心的系统。而且,这个去中心化的系统似乎比以往的前辈们更难打击,因为它连服务器都没有,它的创始人也找不到,而且即使找到创始人,也不对比特币网络造成任何影响。

这下,现实世界中的“中心”们该犯愁了。

不投资毋宁死

自由,就是拥有选择的权利,而每一次选择都是一次投资。

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