区块链研习 | 如何理解区块链无中心这回事？

雷锋网AI金融评论按：本文作者为中国信息通信研究院（工信部电信研究院）专家敖萌博士，雷锋网独家特约文章，雷锋网与信通院子公司泰尔英福（微信号Teleinfo_）联合首发。未来，敖萌博士原创的区块链系列文章还将继续刊出，敬请关注！

一提到区块链，基本上都会提到它的几个特征：去中心化、数据公开透明、不可篡改等等。这些特征中，去中心这一点是区块链的一个本质特征。我们应该怎样理解去中心化（Decentralize）这一概念呢？本文试图从内在特征和外在表现两个角度去理解去中心化这个概念。

首先我们来分析一下去中心化的内在特征，回忆一下高中学过的生物课上的知识：

在生物学中，生物分为单细胞生物和多细胞生物。我们肉眼可以见到的生物绝大部分都是多细胞生物，多细胞生物的细胞分化成为不同功能的细胞。多细胞生物由于细胞出现了分化，整个生物体就会具有更复杂的功能。单细胞生物经常会聚集成为细胞集落，比如细菌会聚集形成菌落。虽然细胞集落有时会显出多细胞生物的一些特性，但由于其细胞没有分化，所以其能力极其有限。

比单细胞生物群体更进一步的是植物。植物细胞完成了一定程度的细胞分化，细胞分化为了根茎叶等不同的器官。在植物细胞内，在机制的调控下，实现了分工合作、共同生存、共同实现复杂功能的特点。植物的细胞虽然分化成了根茎叶等，但是其细胞仍然具有全能性，在适宜的条件下，单个细胞能够发育成一个全新的个体。植物可以分离繁殖（分叉），直接分出一个新的个体出来。

高等动物的细胞是分化最彻底的，不同细胞高度分化，不同的器官非常精细的合作，整个生命体具有极其复杂的功能。其代价就是细胞失去了全能性。动物还分化出了专门的神经系统，对各个器官进行整体性的控制，以实现整个生物体的一致性活动，集约高效。

我们认为无中心化的内在特征本质上就是节点是否分化。可以看到，个体的独立性与其是否分化有着密切的关系。一旦个体分化了，其独立性就会下降。保持独立是无中心化，高度分化是中心化。

以比特币系统为例，每一个节点运行的逻辑都是同样的，所有节点都是对等的。这样做显然保持了节点的独立性和全能性，去中心化程度是比较高的。但是也存在问题，如果一部分正常的节点和其他节点失去了联系，那么它会持续运行，最终成为比特币的一个分叉。因此，互联网主干光纤（比如中美海底光缆）如果断掉超过1小时，比特币很可能就会分叉成为2个不同的币种。这一点和植物很像，掰下来一个分叉，如果不及时嫁接回去，那么在适合的环境中，就会变成一株新的植物。

对于企业级区块链，为了兼顾去中心化和高效，可以适当对节点做一些分工，例如现在最流行的Fabric 1.0就对节点进行了一些分工，提高了整个区块链系统的吞吐量和处理速度。

分析完了去中心化的内在特征后，我们再来看看去中心化的外在表现。

去中心化是一个相对的概念，随着去中心程度的不同，其采用的共识机制并不一样，表现出来的共识方式也不一样。例如，最典型的比特币区块链系统，本质上是所有节点都遵循了同一个协议，这个协议中规定了所有节点都遵守同一个共识算法，依靠该算法使所有节点数据保持一致。依靠共识算法来选择数据信任源是一种去中心化的方法。与中心化系统的区别在于，中心化系统的数据信任源是一台指定的机器，而比特币系统则是每一个“块”都是由所有节点通过算力竞争产生的。

从上述分析可知，只要信任源不是事先指定好的，而是后期通过某种竞争机制选择出来的，我们就认为这个系统是去中心化的。而且，每次竞争的结果越分散，我们会认为这个去中心化的效果越好。

指定的一台机器可以被某个主体控制，而共识算法的选择结果则很难被某个主体控制，但并不是绝对不能被控制：以比特币系统为例，当一个人掌握的计算能力超过整个比特币网络的51%，他就成为了事实上的比特币的中心。 

总结一下，在去中心化的外在表现上，去中心的程度意味着整个区块链系统被单个主体控制的难易程度。 

通常，按照区块链节点的分布情况，区块链被分为三种类型：公有链（public blockchain）、联盟链（consortium blockchain）、私有链（private blockchain）。

公有链就是类似比特币这种：节点不需要任何的身份验证机制，只需要遵守同样的协议，即可获取全部区块链上的数据，并且参与到区块链的共识机制中。公有链被某个节点控制的难度是最大的：例如采用工作量证明机制的比特币系统存在51%攻击，但这种攻击的难度和代价都是非常高的。 

联盟链是指针对特定的某些组织机构开放的区块链系统。显然，由于只允许某些特定的节点连接到区块链系统中，这种许可机制就给区块链带来了一个潜在的中心：对于使用数字证书认证节点访问权限的区块链来说，CA中心就是一个潜在的中心；对于使用IP地址认证节点访问权限的区块链，网络管理员就是潜在的中心。如果能控制这些潜在的中心，则控制整个区块链系统就成为了可能。这种区块链系统被某个主体控制的难度显然要低于公有链。

私有链是指完全被某个组织机构控制并使用的区块链系统，显然，这种区块链系统已经非常接近传统的中心化系统了。

上图简单的给出了对三种类型区块链去中心化程度的一个分析。