การกระจายอำนาจของ Blockchain Public Chain ชุดพิเศษ "Triple Paradox"
Pan Xizhi ฝ่ายวิจัยและพัฒนาผลิตภัณฑ์ของ JD Zhilian Cloud
สวัสดีทุกคน ในฉบับนี้เราจะพูดถึงคุณสมบัติ "หลัก" ของการกระจายอำนาจ (Decentrailzation) ในระบบบล็อกเชน
คำอธิบายภาพ
ก่อนที่จะเริ่มหัวข้อนี้ ผมขอแบ่งหัวข้อนี้ออกเป็นสี่ประเด็นดังต่อไปนี้ ประการแรก "การกระจายอำนาจคืออะไร" ประการที่สอง เหตุใด "การกระจายอำนาจ" จึงเป็นคุณสมบัติหลักของระบบบล็อกเชน ประการที่สาม เราต้องการภายใต้สถานการณ์ใด" การกระจายอำนาจ" ประการที่สี่ เส้นทางการพัฒนาของเทคโนโลยี "การกระจายอำนาจ" ของระบบบล็อกเชน
ชื่อเรื่องรอง
1. “การกระจายอำนาจ” คืออะไร?
ในระบบบล็อกเชน "การกระจายอำนาจ" สามารถนิยามได้ง่ายๆ ว่า: ผ่านรูปแบบของกลไกฉันทามติ โหนดทั้งหมดในระบบจะอยู่กึ่งกลาง และไม่มีข้อจำกัดด้านองค์กรใดๆ พวกเขาสามารถควบคุมโหนดที่เชื่อมต่ออื่นๆ ได้ สถานะของอิทธิพล
ดังนั้น การทำให้ระบบมีรูปแบบแบน เปิดกว้าง และเท่าเทียมกัน เพื่อให้แต่ละโหนดสามารถแลกเปลี่ยนข้อมูลในระบบได้อย่างเท่าเทียมกันและเป็นอิสระ จึงเป็นข้อได้เปรียบที่ใหญ่ที่สุดที่ "การกระจายอำนาจ" มอบให้กับระบบบล็อกเชน
คำอธิบายภาพ
ความแตกต่างระหว่างสถาปัตยกรรมแบบกระจายอำนาจและแบบกระจาย
ที่นี่เราต้องการเน้นความแตกต่างระหว่างการกระจายอำนาจและสถาปัตยกรรมแบบกระจาย
ในกรณีส่วนใหญ่ การกระจายอำนาจเป็นส่วนย่อยของสถาปัตยกรรมแบบกระจาย ดังนั้น หากเรากล่าวว่า BTC เป็นบัญชีแยกประเภทแบบกระจายหรือบัญชีแยกประเภทแบบกระจายอำนาจ ก็ไม่มีปัญหา
ชื่อเรื่องรอง
2. เหตุใด "การกระจายอำนาจ" จึงเป็นคุณลักษณะหลักของระบบบล็อกเชน
เนื่องจากแนวคิดของ blockchain ถือกำเนิดขึ้น มันคือการหลีกเลี่ยงปัญหาการรวมศูนย์เป็นจุดเริ่มต้น แม้ว่าในทางตรรกะแล้ว blockchain จะเป็นสมุดบัญชีรวมศูนย์แบบรวมศูนย์สำหรับเครือข่ายทั้งหมด แต่ไม่ว่าจะในแง่ของสถาปัตยกรรมระบบหรือวิธีการกำกับดูแลก็ตาม Blockchain ระบบทั้งหมดเป็นแบบกระจายอำนาจ เมื่อเปรียบเทียบกับระบบแบบรวมศูนย์แล้ว การกระจายอำนาจของสถาปัตยกรรมและการกำกับดูแลจะนำประโยชน์สูงสุดมาสู่บล็อกเชน: ความสามารถในการยอมรับข้อผิดพลาด การป้องกันการโจมตี และความสามารถในการป้องกันการสมรู้ร่วมคิด
คำอธิบายภาพ
การกระจายอำนาจเป็นลักษณะสำคัญของระบบบล็อกเชน
ดังนั้นจึงอาจกล่าวได้ว่าการกระจายอำนาจเป็นคุณสมบัติหลักของบล็อกเชน
ชื่อเรื่องรอง
3. เราต้องการ "การกระจายอำนาจ" ภายใต้สถานการณ์ใดบ้าง?
ในสถานการณ์จริง มักจะมี 2 สถานการณ์ทั่วไปต่อไปนี้ ซึ่งสามารถ "กระจายอำนาจ" โดยใช้ blockchain เป็นเครื่องมือ หนึ่งคือ สถานการณ์มีศูนย์กลางอยู่แล้วและเราต้องการลบศูนย์กลางออก (หรือลดระดับของการรวมศูนย์) ); ประการที่สอง ไม่มีจุดศูนย์กลาง (หรือไม่มีจุดศูนย์กลางที่เหมาะสม) ในฉากนี้ และเราต้องการใช้ชุดเครื่องมือเพื่อให้บรรลุการจัดการโดยรวมในฉากนี้
กระบวนการกระจายอำนาจในกรณีแรกเป็นเหมือนกระบวนการจาก "ผู้มีอำนาจ" ไปสู่ "การบรรลุฉันทามติ" มากกว่า เมื่อเราต้องการแลกเปลี่ยนข้อมูลหรือสิ่งของในขณะที่ปกป้องความเป็นส่วนตัว (เช่น ธุรกรรมที่ไม่ระบุชื่อ ทำให้เรารู้สึกว่าถูก "ตรวจสอบ" ในเวลานี้ ทางเลือกที่ดีที่สุดคือการใช้เครื่องมือแบบกระจายศูนย์ ในกรณีที่ไม่มีบุคคลที่สาม ทั้งสองฝ่ายในธุรกรรมจะบรรลุฉันทามติของข้อตกลงและดำเนินการแลกเปลี่ยนให้เสร็จสมบูรณ์ ในความเป็นจริงแล้ว เนื่องจากใดๆ ระบบรวมศูนย์ไม่สามารถให้ความเป็นส่วนตัวและนิรนามแก่ผู้ใช้ได้อย่างสมบูรณ์ เทคโนโลยีบล็อกเชนยังเป็นเทคโนโลยี "ที่เป็นไปได้เท่านั้น" เพื่อให้ได้ความเป็นส่วนตัวอย่างสมบูรณ์หรือไม่เปิดเผยตัวตน
ดังนั้นจากมุมมองของการกระจายอำนาจเท่านั้นที่เราสามารถค้นหาสถานการณ์การใช้งานที่เหมาะสมจริงๆ สำหรับระบบ blockchain เช่น การรวมสินเชื่อระหว่างองค์กรและการจัดการโดยรวมของอุตสาหกรรมพลังงานที่กระจายอำนาจตามธรรมชาติ ในทางกลับกัน หากมี ไม่มีความเป็นไปได้ของการกระจายอำนาจในสถานการณ์ ดังนั้นระบบรวมศูนย์แบบดั้งเดิมจะเป็นทางเลือกที่ดีกว่าอย่างแน่นอน
ชื่อเรื่องรอง
4. เส้นทางการพัฒนาของเทคโนโลยี "การกระจายอำนาจ" ของระบบบล็อกเชน?
เทคโนโลยีการกระจายอำนาจได้รับการพัฒนาไปพร้อมกับแอปพลิเคชันอินเทอร์เน็ต ตั้งแต่ Napster ยุคแรกสุดไปจนถึง BitTorrent และต่อมาจนถึงระบบบล็อกเชนของเราในปัจจุบัน เทคโนโลยีแบบกระจายศูนย์ได้รับการอัปเดตและเปลี่ยนแปลงรุ่นแล้วรุ่นเล่า สิ่งแรกที่จะกล่าวถึงคือเทคโนโลยีคือเครือข่าย p2p
เครือข่าย P2P: เครือข่าย P2P (Peer to Peer) หรือที่เรียกว่าเครือข่าย peer-to-peer เป็นสถาปัตยกรรมแอปพลิเคชันแบบกระจายที่กระจายงานและปริมาณงานระหว่างเพียร์ (Peer) โดยทั่วไป ซ็อกเก็ตจะใช้สำหรับการเขียนโปรแกรมเครือข่าย ในเครือข่าย P2P A โหนดสามารถเป็นได้ทั้งเซิร์ฟเวอร์หรือไคลเอ็นต์ ส่งผลให้แต่ละโหนดในเครือข่าย P2P มีค่าเท่ากัน ซึ่งสอดคล้องกับแนวคิด "การกระจายอำนาจ" ของระบบบล็อกเชน ดังนั้น ในระบบบล็อกเชน เทคโนโลยี P2P เป็นส่วนสำคัญอย่างยิ่งในการตระหนักถึงคุณลักษณะการกระจายอำนาจ
ในการออกแบบระบบ blockchain จุดประสงค์ดั้งเดิมของคุณสมบัติ "การกระจายอำนาจ" คือเพื่อปรับปรุงความมีชีวิตของระบบ ตัวอย่างเช่น "การกระจายอำนาจ" สามารถเพิ่มความยืดหยุ่นของระบบ ความทนทานต่อความผิดพลาด และความต้านทานต่อการโจมตีจากภายนอก แต่เมื่อ ระบบพัฒนาขึ้นในระดับหนึ่ง เช่น หลังจากแก้ปัญหาความอยู่รอดของระบบได้แล้ว ระบบ blockchain ก็จะพัฒนาสิ่งต่างๆ มากขึ้น และเข้าสู่ขั้นแสวงหาการพัฒนา
ในกระบวนการพัฒนา ความท้าทายด้านการออกแบบหลักที่พบโดยเทคโนโลยี "การกระจายอำนาจ" มีดังนี้:
การเข้าถึงฉันทามติ: ในระบบบล็อกเชนแบบ "กระจายอำนาจ" การเปลี่ยนแปลงกลไกฉันทามติ (รวมถึงวิธีการกำกับดูแลระบบ การกระจายมูลค่า ฯลฯ) สามารถดำเนินการได้โดยอาศัยฉันทามติของผู้เข้าร่วมระบบเท่านั้น หากไม่สามารถบรรลุฉันทามติได้ ผู้เข้าร่วมระบบใด ๆ สามารถสร้างชุมชนและเชนอื่นได้ นี่คือกระบวนการกระจายอำนาจของกลไกฉันทามติ หรือที่เรียกว่ากระบวนการฮาร์ดฟอร์กของระบบเชนสาธารณะบล็อกเชน เพื่อตอบสนองความต้องการนี้ ผู้ออกแบบระบบจำเป็นต้องหาจุดสมดุลในสถานการณ์เฉพาะเพื่อให้แน่ใจว่าผู้เข้าร่วมระบบสามารถบรรลุเป้าหมายที่สอดคล้องกันโดยไม่ต้องกังวลว่าการมีส่วนร่วมและผลประโยชน์ที่ได้รับจากการเข้าร่วมในระบบนั้นยุติธรรมหรือไม่
กลไก Fault-tolerant: เมื่อระบบ blockchain พัฒนาไปถึงจุดหนึ่ง เมื่อจำนวน node เพิ่มขึ้น ก็จะพบ error node จำนวนหนึ่ง ซึ่ง error node เหล่านี้จะส่งข้อมูล error ไปยังระบบเพื่อรบกวนการทำงานปกติของระบบที่ เวลานี้จำเป็นต้องมีชุดของกลไกที่ทนทานต่อความผิดพลาดเพื่อให้แน่ใจว่าระบบทำงานปกติ โดยทั่วไป ยิ่งระดับการกระจายอำนาจของระบบบล็อกเชนสูงเท่าใดความสามารถในการรองรับโหนดที่ผิดพลาดก็ยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น
เกณฑ์แบนด์วิธ: สำหรับแต่ละโหนดที่ต้องการเข้าร่วมระบบ ยิ่งเกณฑ์การมีส่วนร่วมของแบนด์วิดท์เครือข่ายต่ำเท่าใด ผู้คนสามารถเข้าร่วมระบบได้มากเท่านั้น และยิ่งเอื้อต่อการกระจายอำนาจมากขึ้น ระดับของการรวมศูนย์ที่สูงขึ้น ความพยายามน้อยลงในการ จัดการระบบอย่างแข็งขัน และในทางกลับกัน จำเป็นต้องลงทุนพลังงานมากขึ้นในการกำกับดูแลระบบที่ใช้งานอยู่
ในปัจจุบัน วิธีการเฉพาะเพื่อจัดการกับปัญหาข้างต้นส่วนใหญ่แบ่งออกเป็นสองประเภท: หนึ่งคือการแก้ไขกลไกฉันทามติเพื่อให้การตรวจสอบระหว่างโหนดของระบบมีประสิทธิภาพมากขึ้น (บทความที่แล้วได้แนะนำวิธีการปรับปรุง TPS โดยการเปลี่ยน กลไกฉันทามติ ) และในขณะเดียวกันก็ช่วยปรับปรุงความทนทานต่อความผิดพลาดของระบบ ประการที่สอง ผ่านการพิสูจน์ด้วยความรู้เป็นศูนย์ การเข้ารหัสแบบโฮโมมอร์ฟิค การประมวลผลหลายฝ่ายที่ปลอดภัย (MPC) และเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับการเข้ารหัสอื่น ๆ ไม่จำเป็นต้อง ตรวจสอบข้อมูลที่สมบูรณ์ของบล็อกเมื่อตรวจสอบระหว่างโหนด และจำเป็นต้องตรวจสอบส่วนหัวของบล็อกเท่านั้น (PreHash, Hash, TimeStamp) และข้อมูลการเข้ารหัสที่เกี่ยวข้องที่ใช้ ซึ่งช่วยลดแบนด์วิดท์ที่โหนดต้องการได้อย่างมาก และเอื้อต่อความสำเร็จของ ฉันทามติ
สองประเภทข้างต้นเป็นตัวแทนของกลไกฉันทามติแบบไฮบริด (โดยการเปลี่ยนกลไกฉันทามติ) และเทคโนโลยีการพิสูจน์ความรู้ที่ไม่มีความรู้ (โดยวิธีการเข้ารหัส)
แน่นอน กลไกฉันทามติแบบไฮบริดของ PBFT+POW ยังมีบางส่วนที่ต้องได้รับการปรับให้เหมาะสม ตัวอย่างเช่น หลังจากที่ระบบทำงานเป็นระยะเวลาหนึ่ง มีแนวโน้มว่า บัญชีแยกประเภท PBFT จะล้ำหน้า PoW มากเกินไป ซึ่งจะทำให้การกำกับดูแลและการตรวจสอบของ PoW ล่าช้า แต่ความเห็นพ้องแบบผสมผสานในฐานะที่เป็นวิธีใหม่ในการแก้ปัญหาการกระจายอำนาจของระบบ blockchain กลไกจะต้องได้รับการยืนยัน
คำอธิบายภาพ
ฉันทามติแบบไฮบริด
เทคโนโลยี Zero-knowledge Proof: เทคโนโลยี Zero-knowledge Proof (Zero-Knowledge Proof) เป็นวิธีการตรวจสอบตามความน่าจะเป็น ข้อมูลเพิ่มเติม (เช่น ข้อมูลส่วนตัว ฯลฯ) ในที่สุดก็สามารถพิสูจน์ตัวเองได้ ในกรณีของ "ความรู้เป็นศูนย์แก่ผู้ตรวจสอบ ".
ตัวอย่างทั่วไปคือ สมมติว่า A มีลูกบอลสองลูกที่มีสีต่างกันและเพื่อนที่ตาบอดสีของ A และ B ไม่เชื่อว่าลูกบอลสองลูกของ A มีสีต่างกัน A จะโน้มน้าว B ให้เป็นจริงได้อย่างไร วิธีการใช้ Zero-knowledge Proof มีดังนี้:
ขั้นที่ 1: A จ่ายลูกบอลสองลูกให้ B และ B ถือลูกบอลหนึ่งลูกในแต่ละมือ
ขั้นตอนที่ 2: A หันหลังให้ B
ขั้นที่ 3: หลังจาก A หันกลับมา B ตัดสินใจว่า "จะสลับตำแหน่งของลูกบอลสองลูกในมือของเขาหรือไม่" หลังจากตัดสินใจแล้ว B ขอให้ A หันกลับมา
ขั้นตอนที่ 4: A หันไปรอบ ๆ B ถามว่า A แลกลูกบอลหรือไม่
ขั้นที่ 5: ถ้า A ตอบผิด B จะไม่เชื่อ มิฉะนั้นให้ทำการทดลองซ้ำ 100 ครั้ง ถ้า A ตอบถูก B จะเชื่อว่าลูกบอลสองลูกมีสีต่างกัน
ทำไม ถ้าสีของลูกบอลสองลูกต่างกัน A ควรจะบอกความแตกต่างได้ทุกครั้ง ถ้าลูกบอล 2 ลูกมีสีเดียวกัน ไม่ว่า B จะแลกมาหรือไม่ก็ตาม A ก็ไม่สามารถบอกความแตกต่างได้ และ เดาสุ่มเท่านั้น ด้วยวิธีนี้ ความน่าจะเป็นที่จะเดาถูกในแต่ละครั้งคือ 1/2 เท่านั้น และหากทำซ้ำ 100 ครั้ง ความน่าจะเป็นที่จะเดาถูกจะน้อยมากจนไม่สามารถมองข้ามได้ ดังนั้น A จะเดาผิดทันทีในกระบวนการอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้
ข้างต้นเป็นตัวอย่างของการพิสูจน์เชิงโต้ตอบที่ไม่มีความรู้เป็นศูนย์ การพิสูจน์ที่กล่าวถึงข้างต้นมีลักษณะสามประการ: 1) กระบวนการโต้ตอบ การพิสูจน์ทั้งหมดต้องการการทำงานร่วมกันระหว่าง A และ B เพื่อให้สมบูรณ์ 2) เป็นการสุ่ม กล่าวคือ B สุ่มตัดสินใจว่าจะแลกลูกบอลในแต่ละครั้งหรือไม่ 3) ไม่มีความรู้ แม้ว่าในที่สุด B จะเชื่อว่าลูกบอลสองลูกมีสีต่างกัน แต่ B ก็ยังไม่รู้ว่าลูกบอลสองลูกมีสีอะไร
ในปัจจุบัน ปัญหาใหญ่ที่สุดของเทคโนโลยี Zero-Knowledge Proof คือสถานการณ์การใช้งานค่อนข้างจำกัดและความอเนกประสงค์ค่อนข้างแย่ ในกระบวนการ Implement จริง ระบบส่วนใหญ่จำเป็นต้องปรับแต่งสำหรับสถานการณ์เฉพาะ
คำอธิบายภาพ
หลักฐานที่ไม่มีความรู้
เมื่อพิจารณาถึงกระบวนการพัฒนาทางเทคโนโลยีของ "การกระจายอำนาจ" ของบล็อกเชนทั้งหมด จะพบว่าการกระจายอำนาจไม่ใช่จุดเริ่มต้นหรือจุดสิ้นสุด แต่เป็นเพียงเส้นทางเท่านั้น กฎหมายและระบบกฎของโลกแห่งความจริงถูกรวมเข้าด้วยกัน ในอนาคต ผมเชื่อว่าระบบ blockchain แบบกระจายศูนย์และระบบอินเทอร์เน็ตแบบรวมศูนย์จะเสริมซึ่งกันและกันอย่างแน่นอน ระบบ blockchain สามารถทำให้บางธุรกิจภายใต้ระบบรวมศูนย์เปิดกว้างและโปร่งใสมากขึ้น สถาบันส่วนกลางก็สามารถเข้าถึงได้ในฐานะผู้เข้าร่วมใน blockchain ระบบให้บริการระดับมืออาชีพมากขึ้นสำหรับผู้เข้าร่วมรายอื่นในเครือข่าย blockchain
