1.2 区块链背后的伟大愿景

1.2.1 一个支付系统

我们沿用上一课对软件系统的分层解构方法，来对现代支付系统进行分层与解构：

看到表中的功能性实现层对应的问号了吗？我们故意将此留空，因为接下来我们将会告诉你，不止存在一种填写方法。

1.2.2 两种软件系统架构，中心化与去中心化

实现软件系统的方法有很多，然而实现一个系统时的基本性决定之一涉及它的体系架构，即软件组成部分的实体组织方式和实体之间的相互关系。

对于一个软件系统而言，存在两种截然不同的基础架构：中心化 vs. 去中心化。 

我们以上图为例，图中的小圆圈我们称为节点。

我们先不考虑节点之间都是如何相连以及配合工作的，把目光放到这两种软件系统架构下节点的组织形式上。

右图为中心化架构，此时系统具有一个中心节点，所有的其他节点与中心节点相连。可以发现除掉中心节点，此时没有任何两个节点两两直接相连。

左图为去中心化架构，此时系统没有任何中心化节点。可以发现，没有任何一个节点与其他所有节点相连，但是每个节点至少和一个其他节点直接相连。

1.2.3 去中心化系统的优势

•  更强大的算力

通过扩大去中心化系统的规模，加入更多的计算节点，一个去中心化系统的算力甚至可以超过一台投资巨大的超级电脑。

•  更低的开销

在过去的20年中，内存，cpu，显卡，硬盘的单位价格不断降低，只需要花费之前几分之一的价格，就能拥有一台数十倍于之前性能的电脑。

对于一个去中心化系统而言，一旦系统已经组建完毕，之后针对单个节点的维护成本将非常低廉。

•  更高的可靠性

去中心化系统的可靠性建立在“整个去中心化的网络不会因为网络中的任何单个节点的崩溃而崩溃”的基础上。在一个去中心化的系统中，如果任何一个节点发生了故障，其他的节点可以第一时间接管故障节点的工作。

•  自然成长的能力

在一个去中心化的系统中，我们可以通过不断接纳新的自然节点来扩充网络，这甚至可以让网络具有进化能力——使用更好的节点一点一点替换网络中的旧节点。这对于一个中心化的或者单一机器的系统而言，这是无法想象的。

1.2.4 去中心化系统的劣势

• 节点间的冗余协作

去中心化系统没有中心节点来协调其他节点的工作，因此系统的协作管理要通过系统本身来完成，这就增加了节点之间的大量同步协作内容。相比中心化的系统而言，这些冗余的工作开销不容小觑。

• 节点间的冗余通信

节点间的协作需要通信，而任何的通信都需要占用带宽和计算资源，不可避免的会出现冗余通信。

• 对可靠网络的严重依赖

任意一对节点间的通信方式都需要依赖网络，而不同协议设计下的网络都有自己的缺点和挑战，不存在一个完美的通信网络。所以如果没有一个可靠的网络，去中心化系统将会无法工作。

• 编程极度复杂

我们日常使用的所有应用都是通过在系统上进行编程来实现的，而去中心化系统本身的结构以及上面提及的三个劣势，意味着在一个去中心化系统上进行编程并不轻松，往往极度复杂。

• 安全问题

安全是一个系统的奠基石。任何一个去中心化的系统由于存在多节点，此时系统面临的安全风险相比中心化系统要大得多。而一个去中心化系统的节点通信限制越小，对整个系统的安全性需求就越大。

1.2.5 混合中心化与去中心化

中心化与去中心化系统是两种系统架构设计的极端。在工程界，天才的工程师们经常会结合两者优点提出混合方案：

上图中提出了两种混合方案：

• 左图：在去中心化系统中加入中心节点
  

• 右图：在中心化系统中使用去中心化系统作为中心节点

那么如何区分一个系统是中心化还是去中心化的呢？大白告诉你，就一句话：

如果一个系统中存在一个节点，该节点的损坏会使得整个系统瘫痪，那么这个系统就是中心化的。

1.2.6 区块链的意义

回到本文一开始大白留空的表格，我们应该采用什么实现方法，来确保用户对一个支付系统的所有需求都能得到完美满足呢？答案是：使用区块链。

一个系统采用何种架构来实现，是基于对这个系统提出的要求来进行选择的。对于一个支付系统而言，使用去中心化的系统是最佳的实现方式。那么什么是最佳的去中心化的实现方式呢？答案还是：区块链。

大白在这里先用一句话描述区块链在去中心化的系统中的作用：

至于其他的，咱们下周五见！

作者 | 张初阳  李晨   

编辑 | WangMe

下周五：大白课程 | 25步教您玩转区块链第1步(下)

——认识区块链的潜力