长江商学院李洋教授：让区块链走下神坛谈去中心化的代价

【MBA中国网讯】很多人自以为理解打着“去中心化”旗号的区块链技术，却解释不清； 很多人觉得跟自己有关，却又不知从何说起； 机会，同时也觉得风险很大比特币账本过大的问题，荷兰郁金香的疑惑层出不穷。 比特币到底是什么？ 区块链如何“绕过”中心？ 无论成败，都需要了解什么是区块链及其基本原理。

为什么比特币的正常流通需要“挖矿”，为什么一笔比特币交易确认需要几十分钟，耗电上百度。 这就是工作量证明（“工作量证明”）——允许区块链去除中央权威的核心机制。

区块链是一种技术，而比特币是该技术的出色应用。 与支付宝和微信支付类似，比特币是一种不需要纸币或真钱的互联网支付方式。 但微信和支付宝与人民币打交道，人民币是政府发行的法定货币，代表着人们对权力机构的信任。 而比特币则是一种去中心化的虚拟“货币”，背后没有国家、机构或法律背书，完全由参与者集体管理。

那么问题来了，信任从何而来？ 阿根廷的一位比特币持有者向贵州的一位买家汇了三枚比特币。 硬币而不是一个？ 凭什么相信他账户里加的三枚币，就是阿根廷人账户里丢的那三枚币。 既然没有银行来管理和处理交易，我们怎么能相信比特币不是互联网虚拟世界中凭空产生的一堆数字，任人摆布呢？

这就是比特币的神奇之处。 它利用区块链技术回答了上述问题，实现了Trustless Consensus“无信任共识”——比特币用户无需相互认识和信任即可正常交易（但因此在全球范围内浪费了巨大的权力资源）。 与银行处理汇款的方式类似，比特币系统有一个账户，记录了比特币用户的账户信息（账户中有多少个币）和交易状态（谁在何时向谁发送了多少个币）。

账簿管理员为了给自己谋利，可能会操纵账户比特币账本过大的问题，比如凭空给自己的关联账户加几个币，反正都是电脑上的数字。 更重要的是，比特币用户是匿名的，这再次降低了欺诈成本。 作为预防措施，比特币系统制作了这个分类账的许多副本，并将它们分发给世界各地数以千计的比特币“簿记员”。

簿记员，也被称为“矿工”，他们本身就是比特币用户。 他们之间没有老大，也没有中心，只是互联网上的节点。 他们负责管理记录比特币自2009年出现以来所有汇款记录的账本副本。当出现新的汇款请求时，比特币系统以一定的概率在全球范围内随机选择一个簿记员，请他对交易进行验证并为其记账，然后将更新后的账本“广播”给其他记账员。 被选中的记账人也得到一定的记账费。

这种分布式账本的优势是显而易见的。 即使你篡改了一份或几份账本，在世界各地的其他人手中，还有数千份真实的账本是你无法更改的。 然而，实际情况远没有这么简单。 不法的记账人，总会想着如何篡改手头的账，让其他记账人接受这个账目，为自己谋取利益。

想一想，如果账本存在差异，当两个账本在网上广播时，其他记账人应该信任哪个账本？ 没有一个中央机构可以对比，我什至不知道我有哪个账本。 是真实账户吗？ 少数服从多数的原则在这个虚拟世界中行不通，因为坏人总能在网络中注册足够多的记账账户，形成多数优势。 即使提高注册成本也无济于事，因为注册成本只是固定投入。 如果账本存在风险，用户如何安全持有和使用比特币？

要让分散的账本副本内容保持一致，防止恶意篡改，不能像共享单车那样靠情怀，只能靠增加成本，增加做假账的成本。 我们先来谈谈比特币账本是什么样子的。 每个记账员手中的账本副本，是一串串很多按时间顺序串联起来的“小账本”（如下图所示）。

每个小账本在内存中的大小为1M，可以记录大约2000条比特币汇款信息。 最重要的是，每个小账本都有类似于猜数字的“谜语”。 它的谜语是由前一个小账本的答案和这个小账本中的2000条汇款信息组成的。 成为下一个小分类账谜题的一部分。 这样的谜语和答案环环相扣，将多个小账本连成一条链。 小账本也称为区块，如上所述连接成区块链。

猜这个谜语特别无聊，是“凑数”。 做对的概率极小，需要计算机多次尝试。 世界各地的簿记员都在不断地使用他们最强大的计算机来猜测这个谜语。 而最快猜出新小账本谜题答案的记账员，可以记录这2000条待处理的汇款信息，并将更新后的账本链广播给其他记账员。

其他记账人虽然没有猜对，但可以很容易地验证广播的账本是否猜对了（这是密码学的成熟技术）。 之后，所有记账员将手中的旧账本链换成这条新账本链，然后继续猜下一个小账本的谜语。

前面说过，记账是有奖励的（包括汇款手续费和新发的12.5个比特币奖励），所以记账人会尽量加强手中的算力，以增加最快猜到谜语的可能性。 有趣的是，无论全球簿记员投入多少计算资源，比特币系统都会自动增减猜谜难度，最快猜谜时间维持在十分钟左右。 也就是说，一笔比特币交易最快需要十分钟才能确认。

这样的链式账本和猜谜记账方式是如何防止账本被篡改的呢？ 假设当前链上最新的小账本是上图中的013，有无良记账人想篡改011上的交易记录，自己牟利。 一旦011的账本信息发生变化，这个小账本的谜底就会发生变化，之前猜对的答案就会变成错误的。 猜对了之后，下一个小账本012的谜语也跟着变了，他又得再猜一次。 然后下一个小账本013的谜语也变了，只好继续猜了。

等他猜完三本小账本的时候，至少已经过去了三十分钟。 这期间发生了什么？ 这期间，其他记账员手中的账本链条早已被拉长，新的小账本014、015、016等不断产生，而这个坏记账员手中账本的长度已经不能再长了在网络上跟上这本书。

有同学说，他能不能用两台电脑，毫不拖延地猜出上一个小账本的答案和新的小账本的答案？ 当然不是。 因为这些小账本的谜题和答案是相互关联、环环相扣的。 因此，从自身利益的角度出发，记账人最好是善良的，争取为新的交易记账获得记账奖励，而不是篡改历史账本。 而当有两个不同的账户在网络中广播时，簿记员只需要接受最长的账户，因为最长的链对应最大的工作量（计算量）。

上面说的记账过程就是比特币的运行过程。 那些小账本就是“块”。 它们串连起来，形成一个属于每个人的链式账本，这就是“区块链”。 那几千名记账员，俗称“矿工”。 所谓“挖矿”，无非是每个记账员用最好、最多的电脑来猜数字谜语，用设备和耗电量来证明自己的账本是正确的。

当网络的计算资源相对分散时，每个人只需要在最长的区块链上工作即可保证系统信息的真实性。 也就是说，在一个互不认识、没有中心、缺乏互信的环境中，我们只能信任成本最高的信息记录。 这就是所谓的“工作量证明”机制，或者说“浪费量”证明机制。

到这里，大家可能都明白区块链是怎么去中心化的了。 在没有中央机构权威背书的情况下，区块链系统一方面提供奖励鼓励簿记员参与记账，另一方面增加造假成本，通过资源消耗竞争保证账本的真实性簿记员之间。

簿记员（矿工）争夺比特币奖励的“记账权”。 只要比特币对美元的价格被市场抬高，矿工就有动力增加计算设备和消耗更多的电力来竞争记账（挖矿）。

因此，区块链网络记账消耗的电量与比特币的价格成正比。 This is why, under the current high price of Bitcoin, confirming a transaction needs to consume at least 5000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 of bitcoin price, power consumption (total power consumption consumed by bookkeepers all over the world to compete for the bookkeeping right of this transaction transaction transaction,是保守估计]。也至少需要几十分钟（因为每十分钟最多确认2000笔交易）。

这远远超过支付宝或微信支付所需的边际电量和时间。 天下没有免费的午餐，这是区块链为去中心化和信息溯源付出的最低“代价”。