1.2 區塊鏈背后的偉大愿景

1.2.1 一個支付系統

我們沿用上一課對軟件系統的分層解構方法，來對現代支付系統進行分層與解構：

看到表中的功能性實現層對應的問號了嗎？我們故意將此留空，因為接下來我們將會告訴你，不止存在一種填寫方法。

1.2.2 兩種軟件系統架構，中心化與去中心化

實現軟件系統的方法有很多，然而實現一個系統時的基本性決定之一涉及它的體系架構，即軟件組成部分的實體組織方式和實體之間的相互關系。

對于一個軟件系統而言，存在兩種截然不同的基礎架構：中心化 vs. 去中心化。 

我們以上圖為例，圖中的小圓圈我們稱為節點。

我們先不考慮節點之間都是如何相連以及配合工作的，把目光放到這兩種軟件系統架構下節點的組織形式上。

右圖為中心化架構，此時系統具有一個中心節點，所有的其他節點與中心節點相連。可以發現除掉中心節點，此時沒有任何兩個節點兩兩直接相連。

左圖為去中心化架構，此時系統沒有任何中心化節點。可以發現，沒有任何一個節點與其他所有節點相連，但是每個節點至少和一個其他節點直接相連。

1.2.3 去中心化系統的優勢

•  更強大的算力

通過擴大去中心化系統的規模，加入更多的計算節點，一個去中心化系統的算力甚至可以超過一臺投資巨大的超級電腦。

•  更低的開銷

在過去的20年中，內存，cpu，顯卡，硬盤的單位價格不斷降低，只需要花費之前幾分之一的價格，就能擁有一臺數十倍于之前性能的電腦。

對于一個去中心化系統而言，一旦系統已經組建完畢，之后針對單個節點的維護成本將非常低廉。

•  更高的可靠性

去中心化系統的可靠性建立在“整個去中心化的網絡不會因為網絡中的任何單個節點的崩潰而崩潰”的基礎上。在一個去中心化的系統中，如果任何一個節點發生了故障，其他的節點可以第一時間接管故障節點的工作。

•  自然成長的能力

在一個去中心化的系統中，我們可以通過不斷接納新的自然節點來擴充網絡，這甚至可以讓網絡具有進化能力——使用更好的節點一點一點替換網絡中的舊節點。這對于一個中心化的或者單一機器的系統而言，這是無法想象的。

1.2.4 去中心化系統的劣勢

• 節點間的冗余協作

去中心化系統沒有中心節點來協調其他節點的工作，因此系統的協作管理要通過系統本身來完成，這就增加了節點之間的大量同步協作內容。相比中心化的系統而言，這些冗余的工作開銷不容小覷。

• 節點間的冗余通信

節點間的協作需要通信，而任何的通信都需要占用帶寬和計算資源，不可避免的會出現冗余通信。

• 對可靠網絡的嚴重依賴

任意一對節點間的通信方式都需要依賴網絡，而不同協議設計下的網絡都有自己的缺點和挑戰，不存在一個完美的通信網絡。所以如果沒有一個可靠的網絡，去中心化系統將會無法工作。

• 編程極度復雜

我們日常使用的所有應用都是通過在系統上進行編程來實現的，而去中心化系統本身的結構以及上面提及的三個劣勢，意味著在一個去中心化系統上進行編程并不輕松，往往極度復雜。

• 安全問題

安全是一個系統的奠基石。任何一個去中心化的系統由于存在多節點，此時系統面臨的安全風險相比中心化系統要大得多。而一個去中心化系統的節點通信限制越小，對整個系統的安全性需求就越大。

1.2.5 混合中心化與去中心化

中心化與去中心化系統是兩種系統架構設計的極端。在工程界，天才的工程師們經常會結合兩者優點提出混合方案：

上圖中提出了兩種混合方案：

• 左圖：在去中心化系統中加入中心節點
  

• 右圖：在中心化系統中使用去中心化系統作為中心節點

那么如何區分一個系統是中心化還是去中心化的呢？大白告訴你，就一句話：

如果一個系統中存在一個節點，該節點的損壞會使得整個系統癱瘓，那么這個系統就是中心化的。

1.2.6 區塊鏈的意義

回到本文一開始大白留空的表格，我們應該采用什么實現方法，來確保用戶對一個支付系統的所有需求都能得到完美滿足呢？答案是：使用區塊鏈。

一個系統采用何種架構來實現，是基于對這個系統提出的要求來進行選擇的。對于一個支付系統而言，使用去中心化的系統是最佳的實現方式。那么什么是最佳的去中心化的實現方式呢？答案還是：區塊鏈。

大白在這里先用一句話描述區塊鏈在去中心化的系統中的作用：

至于其他的，咱們下周五見！

作者 | 張初陽  李晨   

編輯 | WangMe

下周五：大白課程 | 25步教您玩轉區塊鏈第1步(下)

——認識區塊鏈的潛力