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2023年4月24日星期一

中心化與去中心化 (1) - 工作量證明共識機制(POW)如何去中心化





近期美國監管機構頻頻向加密貨幣界出手,美國商品期貨交易委員會(CFTC)民事控告全球最大加密貨幣交易所幣安,指它充許美國客戶透過VPN使用其海外平台交易。同時間,美國證監SEC向美國最大的加密貨幣平台Coinbase發出警告,將向Coinbase 採取執法行動,指它涉及「違反證券法」,包括幫助未註冊證券的代幣上市,與及非法提供證券投資服務,SEC指的是質押服務。


SEC的起訴還包括加密貨幣創辦人孫宇晨,指他操縱市場……


種種跡象顯示,美國監管之手由美國人在美國本土的交易活動以至他們的離岸交易,由中心化公司營運的平台,以至由代碼運行的應用程式,通通都要監管。


SEC主席Gary Gensler亦經常宣稱,現行法律適用於監管加密貨幣,無需另外立法,他指幾乎所有加密貨幣都屬於「證券」範疇,應當遵從與證券同樣的披露和投資者保護規則。


美國雷霆監管,幣界關注去年以太坊由工作量證明共識機制(POW)改變為權益證明(PoS)共識機制之後,美國SEC會否將以太坊原先的商品定義,更改為證券定義,而因此要符合美國證券上市條例,需要向監管機構申請,並要符合上市公司規定,例如盈利、資本、審計報告等要求。


了解加密貨幣的人都知,即使大如以太坊,也是不可能符證券上市條例!我將會在未來數篇文章分析為何過去的上市公司條例來規管以太坊或其他加密貨幣是不適用。在技術上,POS和POW同樣是去中心化,而區塊鏈的POS和staking 並不能以現行的證券來解讀。希望大家如果認為我的觀點合理,請代為分享出去。


首先我想從技術上解釋為何公共區塊鏈(public chain)都要去中心化。比特幣作為首個區塊鏈應用項目,並且被美國SEC評定為商品,原因是比特幣的工作量證明共識機制(POW) 是去中心化,換句話說,「去中心化」是SEC評估加密貨幣是否屬於商品的主要基礎。因此我們先看看比特幣的工作量證明共識機制(POW)是如何去中心化運作。


網絡上的金錢交易很容易被黑客攻擊、中間堵截騎劫交易,如何在網絡上安全地傳送價值,一直都是網絡上做交易的一大問題。


另方面,網絡上做交易的人,他們的身份應該保持匿名,就如在實體世界,我們在商店買一件產品,我只需支付紙幣,紙幣是沒有記認用家的身份,商店無需要知道我的名字,也無需要查我的紙幣來源才可以賣可口可樂給我,商店也不會查核我有沒有銀行戶口,這就是紙幣的匿名性質,紙幣由元朝蒙古帝國開始沿用至今已有一千年歷史!


比特幣作為網絡貨幣,它解決了網絡上的保安、匿名、不受審查(permissionless)的問題,跟實體貨幣相似。


比特幣的交易均需要散佈全球不同地方的電腦節點對數,確保交易沒有double spending ,這步驟是很重要的保安程序,因為如果你戶口沒有款項,卻仍然能夠過數,這代表你可以不停地double spend 不存在的錢,這便會引發貨幣信心危機。


網絡交易在點對點對數確保沒有問題後,比特幣的區塊鏈就如公開帳簿記錄交易,集合了一定數目的交易便打包成區塊,全球電腦節點競爭鬥快計算出複雜數學,計出數值的礦工便是掘出比特幣區塊,並且獲得礦工獎金。最先答對數學的節點把答案和交易資料分發到全球節點;然後全球電腦節點核對答案和帳簿記錄,直至獲得全部六個節點確認,確認程序便完成,打包的區塊被工作量證明的數學封印,並且連接到區塊鏈,全球電腦節點更新帳簿,這就是比特幣的電腦挖礦 (Mining) 程序。



比特幣區塊鏈已運作了十五年,至今仍然穩健,比特幣的穩定性,存放在區塊鏈上的資料透明度高和不會無故消失,完全建基於其嚴謹的去中心化節點確認程序及掘出區塊和工作量證明的防偽保安。這就是區塊鏈Trustless的基礎,交易在無需central authority (中央指定機構)的監察,人們仍然有信心進行交易。


另一項去中心化的重要性是,只要一日仍然有礦工挖礦,比特幣系統都不會死,過去比特幣的中國礦機曾因政府禁止而算力大幅下降,但當算力下降時,世界其他礦工便更容易掘出區塊,比特幣系統保持運作。


又如果一部份的電腦節點死機,其系統運作不受影響,儲存的區塊鏈資料仍然健全和不會被篡改。


 去中心化的重點是:

1)電腦節點要分散:節點最好是散佈全球不同地方

2)要隨機性(randomness):競爭鬥快計算數學來揀選確認交易的電腦節點是要有隨機性

3)分散式的電腦節點確認交易

4)電腦節點確認交易之後獲得掘出區塊的獎金和確認交易費。

5)電腦節點更新交易記錄及儲存區塊鏈


以太坊由POW轉為POS共識機制,基本上並沒有改變以上的去中心化基礎。為何是這樣?下篇再談!





PS: 曾經有人跟我爭論指區塊鏈的去中心化在純技術上的安全考慮「肯定」是錯的,他指出「如果ddos blockchain ,而由於blockchain無得horizontal scale 去吸收ddos 攻擊 ,一定更易俾人攻爆」!!


今日我也趁機指出,ddos blockchain 的情況,只會是blockchain 的電腦節點只有寥寥可數的幾個,並且找到它們全部來ddos也是不容易,當我們真正落手做過電腦節點才真正懂得欣賞blockchain 的技術,評論blockchain 可以ddos 應該只是紙上談兵吧!


比特幣散佈全球的節點總數超過40,000個,以太坊的全節點總數17,000個,散佈於全球六大洲,找到它們一半以上,然後ddos ,應該是不太可能,所以blockchain的網絡攻擊是要佔據51%電腦節點,亦即是51%攻擊。





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