科學家：什麼使比特幣如此偉大？

Visa信用卡、貝寶、比特幣——看起來，最後一項不同尋常。

不錯，你可能會想：和傳統的機構相比，它確實顯得獨一無二——畢竟，它是第一種可以將支付數據存儲在集中資料庫中的加密貨幣。

不過，也許這只是其中一種看法。

近日，康奈爾大學副教授伊蓮恩·施在斯坦福區塊鏈安全會議中指出：計算機科學家和開發商很快就會發現，比特幣之所以能成功推動貨幣系統去中心化進程的原因在於它發展了舊有的計算機共識協議。

她解釋道，儘管經過30年的研究改進，傳統的共識協議在一些特定環境中仍然是失敗的——但比特幣與其不同，它要更加強大。

然而，準確地用數學語言定義這些不同並不簡單。

她告訴CoinDesk：「協議的成功之處就在於它走在了科技前沿。」所以，儘管面臨一些挑戰，學術界仍決心迎頭趕上。

在聽了一天略顯無趣的安全報告之後，她興奮地與我們討論比特幣的獨特屬性。她指出，最近的研究正致力於為比特幣制定安全性證明，來自IC3實驗室和其他組織的專家正試圖找到比特幣潛在的漏洞，為今後的協議研究作充分的準備。

最初的興奮

早在2010、11年伊蓮恩·施為帕洛阿爾托科技公司Xerox PARC工作時，她就對比特幣很感興趣。隨後，她的朋友，一位比特幣業餘愛好者及礦工，向她展示了比特幣白皮書。在一起閱讀之後，她對比特幣深深著迷。

她說：「我們試著了解比特幣變得火爆的原因。」在她看來，比特幣較之電子貨幣（密碼學家大衛·喬姆於上世紀90年代中期提出的技術）更加火爆是個值得思考的問題：「當時的電子貨幣使用更加複雜的密碼，但卻沒有什麼吸引力。」更令她印象深刻的是，比特幣則更快地得到廣泛應用——而它僅僅使用了簡單的密碼——加密公鑰、簽名及哈希函數。

她補充道：「比特幣的一大好處在於它有獎勵機制，它也確實獎勵過早期的用戶。其獎勵機制確實收到了不錯的效果，不僅推動了前期的快速應用，還進一步擴大了比特幣的影響。」

「睏乏」的共識

後來，施教授來到馬里蘭大學繼續進行比特幣研究；再後來，她加入了康奈爾大學加密貨幣&合約（IC3）實驗室（康奈爾大學內部區塊鏈研究所）。

她在斯坦福大學所作的演講《重新思考：擴大規模》中也討論了她最近的研究——如何在不改變比特幣原有特性的基礎上將比特幣應用到不同的領域中。因此，她提出了共識機制中的「睏乏」模型。

她指出，當她問起人們為何放棄已經過無數次研究的傳統協議（如PBFT）而去探索區塊鏈之時，人們通常會回答：「因為區塊鏈更加強大。」這是普遍的共識——不過，從學術角度來看，如何定義這個「強大」也是個問題。

在這種情況下，「睏乏共識」就可以探討比特幣的強大所在：參與的分散性——節點可以自願地參與或是退出系統。該共識還可以進一步檢測系統在無工作量證明（締造商定交易歷史的演算法）情況下是否依然強大。

施教授的模型分為「睏乏」節點（離線節點）和「清醒」節點（在線的活躍節點）。她以白雪公主的不同形態來表示節點不同的狀態，並證明了節點可以在這裡兩種狀態之間來迴轉換：「舉個例子。當王子親吻公主之時，她就會蘇醒並繼續參與進程。她確實是個強大的公主。」

新協議、新問題

測試該系統強大性的方法之一是當51%的在線節點「誠實」（不會接受無效交易）之時，它是否可以定下協議——儘管它擁有參與的分散性。

經典協議在這方面是失敗的。事實上，施教授表示，無論是同步還是非同步的協議都無法定下協議，哪怕99%的在線節點是「誠實」的。

因此，她認為，從傳統觀念來看，比特幣確實是十分強大的。這是一個已經運行了8年的系統，且只要有超過半數的節點是「誠實」的，該系統會繼續活躍下去。「睏乏共識」就是建立在這種強大性之上，並在放棄比特幣工作量證明的基礎上重置了該協議。

研究團隊發現，調整後的系統在某些方面有了長足的進步。但由於新結構尚不穩定，新的問題也如雨後春筍般出現。

施教授表示，改進工作正在進行，新協議適用於一些區塊鏈聯盟和類似Linux領導的超級賬本。

不過，可能還有其他原因促成了比特幣的強大性。

施教授和IC3實驗室的另一個項目「果鏈」（FruitChains）則探討了比特幣參與理論的組成部分，也就是比特幣如何鼓勵參與者採取行動並最終造福大眾——結果便是「公平區塊鏈」的提議，區塊開採獎勵和交易費平均分配，並減小獎勵的差異。

仔細分析每一部分可以做到以小見大，施教授說：「總的來說，我們需要為這些改變創建新的科學基礎。」

意想不到的發展

施教授強調，她的研究並不僅僅為了滿足好奇心。

一旦人們更好地理解協議，也許就會有不同的、意想不到的發展。更寬泛些，就是研究人員可以更好地理解如何發展公鏈。

工作量證明極其昂貴。舉個例子，世界各地強大的計算機正在以飛快的速度解決難題，並保護像比特幣、以太坊這樣的區塊鏈。那些研究以太坊權益證明的研究者正致力於填補巨大的電力需求。因此，需要做更多的研究來看看這些努力是否只是徒勞。

此外，施教授認為重點在於了解協議的安全性並給出詳細列出協議隱藏的小缺陷的數學證明：

「人們一直有著不錯的直覺，但設計一款可證明的正確協議一直很難。當你面對加密貨幣時，協議顯得尤為重要。因為一旦你的協議出錯，你的錢就會付諸東流。」

從另一方面說，一款可證明的正確協議需要滿足一定的數學要求。

她表示，這樣的協議有助於處理未來還有可能出現的類似The DAO（一項失敗的以太坊項目）的情況。

她說：「除非你參與整個過程，否則你很容易失誤。我認為無論是學術界還是產業內部都對共識規則及密碼學這樣的協議有著廣泛的需求。」她還指出，智能合約需要更先進的加密協議。

她說：「IC3實驗室非常願意通過調整協議來滿足這些需求，並將其運用到現實世界中。」

綜合學科

除此之外，施教授還有其他的想法。

其中一點便是設計一款程序語言，可以使那些並不熟悉密碼學的程序員可以創造出更安全的應用。程序員不需要面面俱到地描述所需的安全特性，該程序語言自身便可選出最合適的共識協議。

對於施教授來說，以這樣的方式綜合各學科實在是令人激動。她表示，比特幣領域財富豐富，很適合進行密碼學研究：

「就像一座黃金礦山。」

作者：Alyssa Hertig

編譯：李悅

原文地址：http://www.coindesk.com/what-makes-bitcoin-great-one-academic-is-on-a-quest-to-find-out/

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