January 17, 2020

重新创造比特币18:工作量证明（上）

作者：何岩，由 recreating.org发行。

0.前言 #

上一篇，Bitcoin的点对点网络演进成了一个可以自治的群系统。

这一篇，我们将解决最后一个遗留的难题，那就是分配记账权的单点：Timestamp Server

1.最后的单点Timestamp Server #

一大早，中本聪和Gilfoyle就来到了咖啡馆，Bitcoin的记账网络演进成了真正意义上的群系统，这让他俩很兴奋，他俩想乘胜追击，一口气拿下最有一个难题，系统中最后的单点：负责分配记账权的Timestamp Server

中本聪说：“最后这个方案太重要了，如果设计不好，我们之前的努力都会前功尽弃。”

Gilfoyl说：“是呀，记账就等于得到区块奖励，记账权就是利益，分配记账权就是分配利益，这关系到Bitcoin系统的生存还是死亡！”

尽管中本聪预感到了，这次的问题很难，但是没想到会如此困难，简直是进入了绝望之地。

老板Bob看着这哥俩早上来，讨论一天，喝了一桌子咖啡杯，晚上垂头丧气的离开。第二天再来，又是一桌子咖啡杯，又是一无所获。如此反复持续了整整一周。

这一天，中本聪实在脑子不转了，趴在桌子上睡着了。

2.梦中的网络世界 #

在梦中，中本聪看到了自己创造的Bitcoin世界。

在这个世界中，整个网络像星系一样，缓慢转动着。

中本聪感到一种和谐之美，而自己正是这个世界的造物主。

忽然，中本聪发现了那个叫小男孩的节点。

中本聪拉近了视角，听到小男孩正在和邻居节点牛头人抱怨。

小男孩一脸愤懑：“牛头人，我发现了一个叫黄鼠狼的骗子节点，他获得了记账权之后，不守规矩，偷偷的把区块奖励由50Bitcoin给改成500Bitcoin了，这样他就多得了450个Bitcoin。还好我仔细检查了他广播出来的区块数据，才发现了他的骗子行为，这个黄鼠狼太坏了！”

牛头人说：“啊？是吗？稍等我也看看我这里的账本。”

牛头人翻看着之前同步过的区块数据。

牛头人也愤怒了：“真的啊！黄鼠狼记账的那个区块里，的确给自己的区块奖励写成了500个Bitcoin。这个坏蛋太贪了，我们要告发他！”

小男孩说：“可是，我们应该告诉谁呢？告诉我们的邻居们吗？他们即便知道了，也和我们一样改变不了什么，毕竟区块已经产生，没有办法改变。那个记账的时间段只有黄鼠狼一个区块被广播，大家也没得选择。”

牛头人说：“那我们就告诉宇宙的中心，拥有至高权利的timestamp server，让他知道黄鼠狼的罪行，以后不再给黄鼠狼分配记账权。”

小男孩说：“这个方案听上去不错，但也只能秋后算账，无法修复眼前正在发生的作恶行为。”

牛头人说：“那咋办？你还有啥办法？”

小男孩说：“我觉得，如果想从根本上解决，只有改革记账权的分配制度。也就是说，问题的根源不在黄鼠狼，而在我们至高无上的权力中心单点：timestamp server。”

牛头人问：“你要革timestamp server的命啊，你可得小心，万一timestamp server翻脸了，把你加入黑名单，以后你再也得不到记账权了！”

小男孩说：“不怕，大不了我重启一下，换个IP，他就又不认识我了。”
“其实我早就看Timestamp Server不爽了，我一直怀疑他以权谋私，嘴上说的是随机分配，确总是把记账权分配给那几个老节点，例如我们的三爷（节点3）就总是得到记账权。”

“另外，一个10分钟的时间段里，只会有一个节点有权利来进行记账，如果这个节点作恶，我们都没有其它区块可以选择。”

3.竞争 #

牛头人问：“你的意思是，要把记账的权利，从单点（timestamp server）手中夺走，由我们所有节点来共同决定分配权？”

小男孩说：“对，只要权利在某一个单点手中，公正就无法得到保障，即便这个单点不作恶，也会给像黄鼠狼这样的节点以可乘之机。”

小男孩接着说：“如果记账权由所有节点们来决定，无非有两条路。”

“第一条路是少数服从多数，即每十分钟大家投票一次，谁得票多，谁获得记账权。

“第二条路是自由竞争，即所有节点都可以自愿参与解答一道题目，谁得出答案谁就获得记账权。”

记账权的单点分配，对应的是集体主义。为了达到社会整体的更幸福，资源由少数精英来集中控制，即计划经济。

记账权的少数服从多数，对应的是自由至上主义。这种模式下很容易演变成为自由放任的无政府主义。更诡异的是，无政府主义很可能最后会演变成集体主义。

记账权的自由竞争，对应的是法治自由主义。个体的自由是有边界的，每个人只需要关注自身利益，在法治规则内进行公平竞争，社会的整体就会朝着更加美好的方向演进，即资本主义。

集体主义和自由主义的本质区别在于，对世界的底层运作机制的理解不同。
集体主义将世界看作是一个确定性的精确系统，系统的未来可以被计算。所以集体主义重视精英，轻视普通个体，因为精英比普通个体更懂得如何计算。

而自由主义将世界看作是一个非确定性的复杂系统，系统的未来不可被计算。所以自由主义重视普通个体，怀疑精英的设计模式，因为随心而动的即兴随机才是完美可以产生的土壤。

小男孩说：“对比这两种自下而上的自由模式，我选择第二种，即，节点通过自由竞争获得记账权。”

牛头人问：“为什么呢？第一种少数服从多数，看上去更民主啊”

小男孩说：“不要迷信民主，少数服从多数的那条路存在这样几个问题：

第一，大多数人可能选错，因为乌合之众的理性决策并不可靠。

第二，谁来定义时间间隔，即谁来定义10分钟到了。

第三，参选的节点凭什么来获得投票，看脸吗？

在我看来，少数服从多数的机制，还不如记账权单点分配靠谱呢！”

牛头人说：“自由竞争就不存在这些问题吗？”

小男孩说：“你别说，自由竞争真的很完美。

第一，竞争可以增加存在的合理性。

竞争的本质就是付出了劳作，如果这个世界上真的存在一样东西，可以证明自己的存在是合理的，这样东西就只有劳作。

你想想，如果你面对一群陌生的追求者，你要选择一个人来结婚，你会考虑什么因素？

谁更有钱吗？有钱只能代表过去，不能证明他现在更有能力，也不能证明他的钱是来路干净。（POS机制）

别人的评价吗？评价也是过去时，另外，你怎么知道别人的评价不是被收买，或者被欺骗。（DPOS机制）

那么，只有看他们如何追求你，谁付出的努力最多，并且努力的方式最诚恳。

追求你所付出的劳作，就是一种证明，证明追求者的存在是合理的。
我们将其称为：工作量证明，英文Proof of Work，简称：POW。

工作量证明不能保障他一定是个好人，但确是唯一理性的评判方式。
如果不付出劳作，人如何安心存在？

第二，竞争可以定义时间。

我们可以将题目的解答难度设计成接近10分钟，这样就不需要一个中心化的单点来定义时间。

谁有资格定义时间呢？你如何证明你的手表的时间是客观的，你的手表如果不能，那你的参考谁定义的时间呢？你会说，参考电脑中的时间，电脑的时间又是参考谁，一层层追溯下去，就会发现我们的世界，时间的定义最终还是依赖一个单点。

“我国的北京时间由「国家授时中心」发布。国家授时中心的前身是陕西天文台，位于我国中部腹地的陕西临潼。
所以说，北京时间以「国家授时中心」的原子钟为准。”——WIKI

第三，竞争导致可选择。

因为竞争是自由参加，所以可以同时存在多个节点解答出题目，并同时广播。

如果有人作恶，我们就可以抛弃错误区块，而选择自己认为正确的。

选择自己认为最快且最正确的区块同步到自己的账本，本质上就是在进行投票。

这样就可以让黄鼠狼这种偷偷改变区块奖励的区块作废。

所以说，即便你付出了工作量，只能证明你有权利参与记账，但是因为这是竞争，所以大家可以选择你的竞争对手。”

中本聪心想：“我明白了！所以，问题的关键点就是，如何设计出这样一个皇冠级别的题目，来表达工作量的证明。”

4.后记 #

本篇定位了要解决的问题：去掉单点。

又讨论出了解决的方向：通过自由竞争来代替中心控制。

最后聚焦到了具体的点：设计出一个可以用于节点竞争的题目。

工作量证明的题目如何设计？请见下篇。

下一篇：重新创造比特币19:工作量证明（下）

重新创造比特币18:工作量证明（上）

0.前言 #

1.最后的单点Timestamp Server #

2.梦中的网络世界 #

3.竞争 #

4.后记 #

相关链接 #

Now read this

重新创造比特币4:数字签名