2025年9月18日·1 分钟
Bitcoin 工程权衡：激励、威胁与简洁
Bitcoin 的工程权衡展示了如何通过激励、威胁模型与简单性，让系统在有人主动破坏时仍保持可用。
Bitcoin 的工程权衡展示了如何通过激励、威胁模型与简单性，让系统在有人主动破坏时仍保持可用。
大多数系统是为陌生人而建。一旦你允许陌生人加入、发送消息、转移价值或投票，你就在要求他们在互不信任的情况下协同工作。
这正是 Bitcoin 要解决的问题。它不仅仅是“酷炫的密码学”。更关键的是工程上的权衡：选择在有人试图扭曲规则时仍能保持运作的规则。
对手并不只是“黑客”。任何从破坏你假设中获利的人都是潜在对手：想白拿奖励的作弊者、想吸引眼球的垃圾信息者、想买通影响力的贿赂者，或想让你的服务看起来不可靠的竞争者。
目标不是构建一个从不被攻击的东西，而是在被攻击时保持可用和可预测，并将滥用变得足够昂贵，使大多数人选择诚实路径。
一个有用的习惯是问自己：如果我给某人明显的盈利动机去滥用这个功能，他们会怎么做？这并不等于偏执。激励比良好意图更有作用。
在开放系统中，同样的模式会很快出现：自动化与垃圾信息、边缘时序技巧（竞态条件、重放尝试、双重支付）、以多重身份冒充多用户（Sybil 行为）、内部串通，以及通过传播混乱来降低信任的活动。
即便是小型产品也会遇到这些问题。想象一个为发布评论奖励积分的积分计划。如果积分可以比人工验证更快被领取，机器人就会去刷。如果惩罚很轻，最便宜的策略就变成“先滥用，事后道歉”。
从 Bitcoin 中可实用的结论很直接：定义你的威胁模型，决定你能实际防御的范围，并保持核心规则足够简单，以便在压力下进行审计。
Bitcoin 设计时面对的是 2008–2009 年的互联网状况：家用电脑、受限带宽、不稳定连接，以及通过慢速链接下载软件的陌生人。它还必须在没有可信注册流程、无法可靠识别“真实”身份的前提下运行。
核心问题说起来简单、实现起来困难：创建可发送给任何人的数字现金，不依赖银行，并且不允许发送方重复花同一枚币。早期的数字货币系统通常依赖中央运营者保持账本诚实。Bitcoin 的目标是去除这种依赖，而不是用身份检验或许可成员替代它。
这就是为什么创始人身份比起设计所做的假设并不那么重要。如果一个系统只能在你信任创始人、公司或少数管理员的情况下工作，它就不是真正去中心化的。Bitcoin 试图把信任变为可选，把它放进任何人都能在自己机器上核验的规则里。
Bitcoin 回避那些会产生单点故障或单点压力的模式：
这些选择塑造了系统的优势与限制。优势在于任何人都可以加入并核验，即便他们一个人都不信任。限制在于系统必须保持足够简单，好让许多独立节点运行，这会对吞吐量、存储增长和规则复杂度施加压力。
一个实用的视角：一旦你承诺陌生人“你可以自己核验每笔支付”，就不能依赖隐藏数据库、客户支持决定或私有审计。规则必须在网络敌对且部分参与者主动作弊时仍然成立。
Bitcoin 的安全性不是靠保安或合同买来的，而是通过任何人按规则行事都能获得的奖励买来的。这是 Bitcoin 工程权衡的核心之一：把部分安全问题转化为商业问题。
矿工在做 proof-of-work 时花费真实的电力和硬件成本。作为回报，网络提供新发行的币（区块补贴）和交易费。当矿工产生一个被其他节点接受的有效区块时，他们就会得到报酬。若他们产出无效区块，节点会拒绝它，因此矿工一无所获。大多数作弊默认上是不划算的。
“诚实”行为成为更有利可图的基线，因为它是获得持续回报最简单、最可预测的方式。遵守共识规则是可预测的。试图破坏规则就是押注其他人会接受不同的历史，而那很难协调且容易失败。
激励随时间变化。大约每四年，补贴会减半。随后费用必须承担更多的安全预算。实践中，这推动系统走向一个费用市场，用户为有限的区块空间竞争，矿工也会更注意何时包含哪些交易。
激励也会偏离理想。挖矿可能因规模经济与矿池而集中化。短期利润有时胜过长期信任。有些攻击不需要无效区块，只需要策略（例如拒绝发布区块以获取优势）。贿赂或监管也可能产生审查激励。
一种具体思考方式：如果某矿工拥有 5% 的算力，他们通常稳妥的收入路径是继续参与共享竞赛并按概率分得奖励。任何改写历史的计划仍然会花费他们真实资源，同时冒着被其他人简单超越的风险。
设计的教训很简单：为你想要的行为付费，让违规代价高昂，并假定参与者会为利润而优化，而不是“做正确的事”。
将工程权衡放在对手存在的假设下更有意义：总有人试图破坏规则，并且他们只需赢一次。
攻击者通常想要其中几种结果：获取未赚取的价值、双花、阻止某些支付，或动摇信心使人们停止使用该系统。
早期一个重大威胁是 Sybil 攻击，即一个人假扮成许多“用户”以获得影响力。在常规在线投票系统中，假账号很便宜。Bitcoin 的答案是 proof-of-work：影响力与现实成本（能源与硬件）挂钩，而非身份。这并不让攻击不可能，但让它以网络可衡量的方式变得昂贵。
人们常说的头条风险是 51% 攻击。如果某个矿工或联盟控制了大部分算力，他们可以跑赢网络的其余部分并影响哪个链被接受。
但这种权力仍然有限：
Bitcoin 还面临不需要赢得挖矿竞赛的网络层威胁。如果攻击者能控制节点所听到的信息，就能隔离它并喂给其偏见视图。
常见风险包括 eclipse 攻击（用攻击者控制的对等节点包围一个节点）、网络分区（把网络划分以至于各组无法通信）、拒绝服务（耗尽带宽、CPU 或连接槽）、以及导致用户陷入高风险习惯的拥堵。
核心理念不是“阻止所有攻击”，而是“让攻击昂贵、可见且短暂”，同时保持规则足够简单，以便许多独立方能核验。
当你预期会有攻击者时，“更多特性”就不再听起来有用。每一个额外选项都会产生边缘情况，而漏洞就藏在边缘情况里。Bitcoin 的一个重要工程权衡是系统在很多地方故意保持平淡无奇。平淡更容易推理、更容易测试，也更难被利用。
Bitcoin 的规则校验大多直接明了：签名有效、币未被双花、区块遵循明确限制，然后节点继续工作。这种简单不是美学，而是减少攻击者能强迫出现的奇怪状态数目。
如果你像应用构建者思考，有些限制看起来会令人觉得受限，但这些限制是有意为之。
Bitcoin 的脚本语言是受限的，而不是通用“运行任意程序”的环境，这降低了意外行为。区块和其他资源有界，以帮助普通节点避免被压垮。升级缓慢且保守，因为在广泛使用的规则中出现一个小错误可能变成全球性问题。
区块大小之争展示了这种思维。更大的区块可以容纳更多交易，但也提高了运行节点的成本并增加网络负担。如果能运行节点的人变少，系统就更容易被压力或控制。这里的简单性不仅关乎代码，也关乎让正常运营者能实际参与进来。
为陌生人而设计，而不是为朋友。假设有人会通过破坏规则来牟利（垃圾信息、欺诈、串通、拒绝服务），然后让诚实路径成为获得目标的最便宜、最简单的方式。
一个有用的提示是：“如果我付钱让人滥用这个功能，他们首先会怎么做？”
威胁模型是一个简短清单，包含：
保持简短且具体，这样在构建时你才会真正用得上它。
在开放系统中，身份很便宜：一个人可以创建成千上万账户。如果影响力基于“用户数量”，攻击者就能通过伪造用户获胜。
Bitcoin 把影响力与 proof-of-work 绑定到真实成本上。要点不是“使用挖矿”，而是：基于难以伪造的东西来衡量权力（成本、质押、时间、验证的努力、稀缺资源）。
矿工在产出被其他节点接受的区块时会获得报酬。如果他们违反规则，节点会拒绝该区块，矿工就得不到报酬。
这把激励对齐了：获取稳定收益的最简单方式通常是遵守共识规则，而不是去对抗它们。
51% 攻击者通常能做到：
他们仍然做不到的是：在没有私钥的情况下签名交易或凭空创造货币。关键教训是：明确攻击者能改变什么，然后围绕这些边界做设计。
并非所有攻击都是“破坏规则”。有些攻击在于控制受害者“看到”或“能做”的东西。
常见示例：
对产品团队的类比是：速率限制、滥用节流，以及为部分故障和重试做设计。
每增加一个功能就带来更多边缘情况，而漏洞往往藏在边缘情况里（重放、竞态、奇怪的状态转换）。
简单规则的优点：
如果必须增加复杂性，就把它封装在严格的限制和明确的不变量之内。
从三方面入手：
例子：推荐积分应在真实行为发生后再解锁，而不是仅凭注册。可疑模式应自动暂停奖励。
常见失败包括：
一个好规则：如果你不能清楚地解释某条规则，就无法为它做防御。
把它用作强制纪律的工具，而不是增加复杂性的借口。实用的工作流示例：
目标是让产品在有人主动尝试破坏时仍能保持可预测性。