原文出處：https://bitcoinpasada.medium.com/back-to-basics-how-satoshi-designed-bitcoin-for-censor-resistance-fb00b795b35b
比特幣帕薩達 15分鐘閱讀
TL;DR：加密網絡需要速度限制，以確保抗審查性，這是比特幣網絡的特性，使其有別於所有其他計算機網絡。中本聰（Satoshi)的網絡設計選擇適合實現此特性，並且在基礎層上不可能進行基本的擴容改進。比特幣正在通過一種名為閃電網絡的經濟優化擴容解決方案進行擴展。
工作量證明允許任何有計算能力的人擔任分類帳編寫員，從而支持抗審查。權益證明（PoS)對於創建具有硬上限代幣供應的抗審查網絡來說是站不住腳的，因為只有擁有底層代幣的人才能寫入分類帳，這使得集中化問題不可避免。
介紹
許多新進入加密領域的人發現自己被各種項目所吸引，每個項目都承諾在某些基本方面優於比特幣。當然，這種索賠對任何此類項目的生命週期都是必要的，否則其存在理由從一開始就無效。
本文精確地解釋了為什麼實際上不可能對比特幣的基本網絡設計功能進行有意義的改進。
比特幣的速度經常受到批評或質疑。 “每秒只有七筆交易”他們說。大多數替代項目的“根本性改進”主張都基於其“可擴展性”主張，即允許每秒在其網絡上進行大量交易（TPS）的能力。因此，讓我們開始在這裡挖掘，並闡明為什麼比特幣現在是並且將繼續是加密網絡無可爭議的擁護者。
為了了解中本聰的設計選擇，我們必須問自己這一切的真正意義是什麼。中本聰創造比特幣的目的是什麼？是什麼讓比特幣變得特別，或者是什麼讓它與眾不同，或者與所有其他計算機網絡不同？簡單的答案是，比特幣是抗審查的。這意味著包括國家行為者在內的任何行為者都很難阻止訪問網絡或完全停止網絡的運行（作者認為現階段是不可能的）。
中本聰之所以想發展這樣一個網絡，為什麼很多人看重抗審查的屬性，超出了本文的範圍。但只需說，抗審查是比特幣在任何方面真正特別的唯一原因。拿走那一個特性，剩下的就變成了一個沒有實際意義的地方。可以說，抗審查確實是比特幣唯一有趣的功能，唯一讓我們關心的東西。現在讓我們看看中本聰是如何解開抗審查問題的。
實現抗審查
中本聰意識到，抗審查的關鍵在於讓任何想要直接訪問網絡的人都能這樣做——自己驗證通過網絡傳輸的信息。重要的是，這包括核實硬幣的總供應量，並且沒有發生雙重支出（雙花）。只有創建一個系統，使任何希望自己核實這些信息的人都能確保貨幣和支出政策保持不變。
因此，問題實際上變成了如何確保任何希望的人都能訪問此類信息的問題，這是能夠驗證其準確性的先決條件。從這裡我們開始看到，中本聰引入比特幣的“限速”的重要性。通過限制網絡上運行的節點可以傳輸的待驗證信息量，每個參與者都可以確保他們對網絡狀態有完整和準確的視圖（view）。
因此，這確實是我們理解的第一個關鍵點：任何分佈式帳本技術或加密網絡，如果想要實現中本聰設想的抗審查類型，都必須有速度限制。原因很清楚：如果網絡周圍發送的信息太多，需要驗證，那麼單個節點在接收和處理該信息方面將承擔更大的負擔。要嘛他們的網絡連接必須更快，要嘛他們需要更多的處理能力，要嘛他們需要更多的存儲空間——或者是這三者的結合。因此，通過限製網絡（以及隨後的處理和存儲）要求，中本聰試圖最大限度地增加能夠直接參與網絡的人數——從而增強抗審查。
讓我們更仔細地看看，如果我們決定“擴展”任何加密網絡的第1層會發生什麼事？事實上，設計任何分佈式帳本技術（DLT）的第一步是選擇帶寬限制。在比特幣中，這個限制大約是每10分鐘2.5ＭB（megabytes）。如果你想提高這個速度限制，你可以選擇增加塊的大小，或者塊的頻率，或者兩者都增加。例如，您可以選擇每10分鐘25MB的區塊，或每分鐘2.5MB的區塊。就我們而言，這些是等效的速度限制。或者你可以選擇每秒1G的區塊。聽起來不錯，對吧？想一想所有可以適用於如此大而頻繁的區塊的待驗證信息！與比特幣相比，這樣一個網絡的最大吞吐量將非常高。但這樣的網絡會抗審查嗎？答案是，當您擴展網絡需求時，您必然會提高參與者的必備條件（成本）。如果您需要1Gb互聯網連接速度，很明顯，大多數人將無法直接參與驗證網絡活動。
隨著運行節點成本的增加，您實際上開始損害網絡的抗審查屬性。你實際上正在減少去中心化。另一種思考方式是考慮谷歌的網絡模型。谷歌能夠處理來自世界各地的大量信息，但它非常集中。由於運行谷歌節點的成本極高，沒有個人能夠在家中運行“谷歌節點”來驗證在谷歌網絡上所做的工作。
可能替代速度限制的經濟學（經濟情況）
既然我們已經了解了速度限制在實現抗審查方面的作用，讓我們仔細看看中本聰的具體設計選擇，並捫心自問中本聰是否選擇了可接受的速度限制。是否可以選擇一個不同的速度限制，既可以有意義的方式擴展第1層加密網絡，並在不損害抗審查的情況下做到這一點？為了回答這個問題，我們需要探索區塊空間市場的經濟學，或者當加密網絡擁堵時，稀缺區塊空間市場會發展起來。
讓我們首先問一個問題：“設計者可以選擇哪種速度限制，比比特幣當前產品提供有意義的吞吐量優勢？”作者認為，沒有速度限制可以帶來有意義的好處。原因是：比特幣旨在成為全球經濟的結算層。有80億人加上計算機，以及所有其他可能的機器經濟參與者，根本沒有速度限制可以選擇，允許世界經濟交易的很大一部分在第1層加密網絡上進行，同時保持抗審查。
換句話說：在您自己的家中，您無法處理世界上所有的經濟交流。我希望這一點要弄清楚。是的，在全球加密網絡的底層將每秒傳輸次數（TPS）增加到100、1000甚至1萬TPS方面，可能會提供一些邊際好處。但是，這種速度沒有意義，因為它們仍然無法為世界經濟運行者提供同時進入該底層的機會。與任何特定時刻世界各地發生的交易總額相比，1萬TPS基本上什麼都不是。從這種在全球範圍內運營的網絡的用戶的角度來看，它的功能等同於比特幣臭名昭著的“7TPS”。
我們可以通過查看訪問比特幣的總費用與我們假設的超快網絡相比來擴展這一分析。要思考這個問題，我們必須首先認識到，在全球採用場景中，相對於稀缺區塊空間的總需求而言，這兩個網絡只提供極其稀缺的區塊空間。從經濟上講，這兩種情況的唯一區別是，每10分鐘速度限制為1GB的比特幣中的每筆交易費用將比我們假設的一萬個TPS網絡要高——但無論哪種情況，區塊空間市場都存在。也就是說，在全球範圍內運行時，兩個網絡都會發現自己擁堵。
我個人的猜測是，這兩個市場的規模將相對接近，因為費用取決於相對於可用區塊空間的總需求的稀缺性。我們可以從另一個角度來處理這個問題：理論上，如果你能將人類經濟互動的全部總和歸入第1層，那麼是的，這樣的網絡將是無價的。但正如我們所看到的，這樣一個網絡將無法抗審查。
我在這裡提出的論點是，在保持抗審查方面，您可能選擇的任何潛在吞吐量目標，都必然會產生與比特幣當前形式的類似大小區塊空間市場。所以這是一次XX(wash)！這就是為什麼中本聰的早期決定如此棘手的原因。它們不僅有效，而且與他或其他人今天可能做出的任何其他可能的網絡設計選擇相比，它們“足夠好”。沒有人使用比特幣分岔來消除區塊空間市場，同時保護了抗審查性，這一事實是這一理論猜想的經驗證據。事實上，2017年的分岔大戰表明，比特幣用戶將抗審查放在首位，並了解 費用是比特幣安全的必要（也是合理的！）方面。
我現在來談談分片，以進一步闡明比特幣區塊空間市場的動態，以及為什麼“7TPS”真的足夠了。
分片的經濟極限
最常見的是，人們在擴展第1層的背景下談論分片。在這種情況下，分片是“拆分”加密網絡的想法，以便任何給定的單個節點只處理網絡周圍傳遞的總信息量的特定子集。關鍵想法是，在需要處理的特定信息集中，節點之間總是有一些重疊，以確保沒有人能夠作弊——因為如果有人作弊，他們的“鄰居”會看到它，並拒絕錯誤的交易。
這聽起來不錯，但如果你仔細觀察這個分片的願景，你會發現它並不提供真正“無限”的擴展。原因是經濟性。當您想進一步穿越分片空間時，您將需要支付“跨分片路由費用”。由於中介節點運營商有自己的速度限制要求需要考慮，因此在擁堵的網絡中優先通過分片空間發送交易將產生相關成本。因此，任何單個參與者都可以訪問的分片空間的大小都受到這種移動成本的限制。您希望旅行得越遠，您的交易中因此類旅行費用而消耗的比例就越大。從理論上講，我們可以創建一個“無邊無際”（boundless）的分片空間，但由於我在這裡概述的經濟限制，仍然必須應對這樣一個事實，即所有用戶都無法訪問整個空間。因此，最終，第1層分片網絡導致網絡難以分叉到單獨的經濟區域。失去了全球共識的所有外表。
經濟優化的擴容
現在我轉向閃電網絡（LN），通常將其稱為比特幣的“第2層”擴容解決方案。實際上，可以將LN視為分片的一種形式！本質上，用戶沒有建立具有邊界和定義節點集和要驗證信息的“僵化的（rigid）”分片，而是自己選擇他們希望經常與哪些其他經濟參與者互動，然後這兩個用戶在閃電網絡上監控他們的特定“通道”。閃電網絡內建立的“分片空間”根據資源最有效利用而有機地增長。用戶可以根據自己的經濟需求，可以自由地與任何他們想要的鄰居進行交互，而不是強迫節點與他們很少做生意的鄰居互動（如僵化的第1層分片解決方案）。這種形式的分片還有另一個好處是可以在全局共識層之外完成，從而使網絡參與者永遠不會失去他們對網絡的全局視野。與第1層分片解決方案會損害全局視角並由此帶來風險不同，LNP/BP（閃電網絡協議/比特幣協議）用戶始終可以驗證第1層比特幣共識規則是否按預期得到遵守。全球經濟的覆蓋範圍總是通過第一層互動來確保。
因此，正如第1層分片解決方案有旅行費一樣，LN也有路由費。現在我們有了第1層區塊空間市場，還有LN路由市場。探索這兩個市場之間的相互作用是有益的。在LNP/BP中，如果有人轉移大量資金，則可以選擇在鏈上轉移。但隨著區塊變得擁擠和費用上升，人們可能會選擇將越來越多的經濟活動轉移到LN，從而減輕基礎層的費用壓力。因此，隨著對稀缺的第一層區塊空間的需求減少，訪問它所需的費用也隨之減少。因此，根據用戶對其資源最有效使用的決定，費用在兩個市場之間來回波動，您最終會得到一個自然的平衡。
執行速度限制
因此，現在我們進入與當前討論相關的最後一個“回歸基本”問題。我們已經表明，擴容第1層既不理想也不可行，並且比特幣的設計選擇就足夠了。但中本聰選擇的Sybil保護機制，工作證明（Proof of Work）又如何呢？第一：什麼是Sybil保護機制？ Sybil保護機制實際上可以確保遵守速度限制！
必須有某種方法來實際限制網絡中傳遞的信息量，否則速度限制是沒有意義的。在這裡，中本聰面臨著一個當代人中很多人都熟悉的問題。以前（以及後來的）提供Sybil保護的嘗試都圍繞著可信身份（例如David Chaum’s ecash）。我們可能只需選擇一個人，從希望發送交易的用戶那裡收集所有交易信息。然後，該人決定應將哪組更有限的信息發回所有用戶進行驗證。當然，這樣的過程根本不是去中心化的。你可能會想，“好吧，我們只需要擴大簽名者的集合，這樣就不會出現單點故障。”這聽起來可能是一種改進，但同樣，解決方案最終是一個值得信賴的解決方案，因此，它不具有抗審查性。
這種解決方案之所以值得信任，是因為它需要身份，這些身份必須包含在網絡內部。例如，這可以採取硬編碼公鑰列表（hard-coded list of public keys）的形式。從某種意義上說，這些簽署這些區塊的身份存在於網絡內部——鑑於其物理數量有限，不難看出審查制度是一種真正的風險。審查員可以接管簽名者的網絡身份，而用戶則是最明智的選擇。
了解Sybil保護機制的關鍵是，為了限制誰能夠寫入分類帳（ledger），它們需要將“分類帳作者選擇過程”與某些稀缺資源綁定在一起。在權益證明（Proof of Stake）中，這種稀缺的資源是身份。在工作量證明（Proof of Work）中，它是能量。如果沒有與稀缺資源的鏈接，根本無法實現Sybil保護。
因此，中本聰創建無需信任的Sybil保護機制的解決方案是將選擇過程完全移到網絡外部。通過選擇過程，我指的是選擇哪些信息將轉發給所有節點進行驗證的操作。對此進行思考的另一種方式是說，中本聰從比特幣的Sybil保護機制中完全消除了身份。
工作量證明的真正天才在於將選擇過程與能源聯結在一起，能源本身是一種稀缺的資源，但完全存在於加密網絡之外。通過工作量證明要求，採礦過程是“黑盒子”。工作量證明確保任何具有計算能力的人都可以平等地擔任我們可能所說的“分類帳編寫者”，或者能夠查看網絡中傳遞的大量信息（以比特幣的話來說是存儲在mempool中），決定如何解析它（通常通過選擇費用最高的交易），然後在網絡上傳遞較小的信息集（區塊）以進行驗證。
權益（Staking）和權力集中化
那麼，當前著名的實現中的股權證明有什麼問題？當然，問題很多。Andrew Poelstra 很好地描述了根本的“nothing at stake”問題。但就本次討論而言，我想重點談談權益（staking）的經濟學及其對權力集中的影響。
本質上，當代PoS解決方案所做的是將所有權益系統的“可信身份”方面分發給代幣持有人本人。理論上這聽起來不錯，因為可能有成千上萬的代幣持有者持有“權益”，並從事“分類帳書寫”。但在實踐中，問題如下：不同於PoW對所有具有計算能力的人開放（世界各地的被浪費掉的能源非常豐富），PoS是一個封閉的系統——只向那些有代幣的人開放。由於您擁有的代幣越多，您獲得的獎勵就越多，因此系統正在集中化。
從技術上講，權益系統不需要集中化，而僅在允許永久性通貨膨脹的特定情況下才需要集中化。隨著通貨膨脹，可以將新硬幣分配給我們希望不受現有抵押者（stakers）控制的身份。（但這種希望本身顯然有問題。）然而，如果我們引入一個象徵性的硬上限，集中化的事實就變得非常清楚：現有抵押者（stakers）獲得的回報與其抵押成正比，這意味著抵押越大，獎勵佔總抵押的比例越大，這種情況最終導致對所有抵押和獎勵的寡頭壟斷或壟斷控制。因此，如果沒有通貨膨脹，集中化的壓力就一直存在。此外，這種寡頭壟斷或發行新鑄造代幣的單一用戶將啟動Cintillon效應。
一些競爭項目設計了花哨的機制，來緩解這個問題。通常，這些圍繞著投票給各種分類帳作者，以避免將所有獎勵都給“最高層”的人。但最終，這種機制只會混淆根本問題，充其量只會拖延不可避免的問題。拆分和池分是利益相關者可以利用這兩種策略來規避控制給定利益相關者可以獲得多少獎勵佔總數比例的嘗試。拆分是指單個用戶在多個網絡身份上拆分其抵押，而池是多個用戶聯合起來並集中資源以獲得額外的抵押獎勵。這些策略有效地使所有抵押獎勵計劃變得線性化，並說明了為什麼抵押（權益）隨著時間的推移而集中。同樣，這就是為什麼工作量證明對於抗審查是必要的——它完全消除了網絡中的身份——從而將Sybil保護變成了一個遊戲，其Pareto的結果是由共同的激勵而不是相反的激勵決定的（shared incentives rather than opposing ones）
結論
所以你到這裡了。在本文中，我從網絡角度闡述了比特幣抗審查的理論基礎。中本聰讓比特幣變慢的解決方案、無需身份(identity-less)的工作量證明的Sybil保護機制，以及一套強大的社會激勵措施，共同支持比特幣的抗審查。加密網絡的設計和功能方面肯定比這裡討論的要多得多，但我在本文中的目的是從網絡角度深入了解比特幣滴答作響的最基本方面。我希望這一討論使讀者對為什麼沒有競爭對手有希望取代比特幣作為主導的加密網絡有更清晰的了解。是的，比特幣的底層很慢，但速度很慢是有原因的！
請注意，我只關注比特幣的網絡方面，沒有觸及比特幣為什麼是好錢的貨幣理論，也沒有觸及其貨幣網絡效應對競爭貨幣和代幣的影響。其他人對此可能已經說得夠多了——但只需說，比特幣採用的“社會方面”（social side）也非常有趣，也是比特幣成功故事的重要組成部分。
我也沒有討論占主導地位（有較多的算力）和少數的（較少的算力）PoW鏈的經濟學，這個問題可能一直在一些讀者的腦海中。簡而言之，我的評論是，由於比特幣具有貨幣網絡效應，隨著時間的推移，它將在整個PoW經濟中佔據更大的份額。其他基於PoW的加密網絡可能會在短期內因炒作週期而獲得一些哈希算力，但沒有貨幣網絡效應（金錢是大多數遊戲的贏家），它們很容易受到哈希算力不足來維護網絡安全的長期安全風險的影響。
我還認為，渠道工廠（channel factories）是擴展閃電網絡(Lightning Network)的基本技術元素，這一發展必將及時到來。
總而言之，沒有任何加密網絡能夠以任何有意義或根本的方式宣稱已經改進了比特幣的設計。沒有可以提供足夠的抗審查同時也可以以任何有意義的方式擴展第1層的權衡的集合。從根本上講，在長期而言任何依賴身份的Sybil解決方案都無法承諾在不放棄去中心化的情況下提供有上限的幣供應。綜上所述，我們可以看到中本聰在最初的設計中做出了合適和可接受的選擇。沒有人會說它們是完美或理想的，但它們的選擇足以讓比特幣自給自足並達到今天。
朝著我們美麗的比特幣未來前進！
感謝 Max Hillebrand 的有益評論，這有助於完善本文中提出的一些論點。
