理解比特币的正确姿势——拜占庭将军问题

接触过区块链的朋友，或多或少听说过拜占庭将军这个话题，也经常在网上看到，某区块链项目是用什么技术来解决拜占庭将军问题的，那么拜占庭将军问题到底是什么？ 本文将从非专业的角度谈谈拜占庭将军问题。

问题根源

为了更好的理解拜占庭将军问题，我们先来了解一下这个问题的由来。

相传在中世纪，拜占庭帝国（今土耳其）势力强大，但由于幅员辽阔，各个城邦的军队相隔太远。 那时候还没有狼烟这样的信息传递工具，城邦军队只能靠人来传递信息。

这也造成了一个问题。 如果敌人攻打某个城邦，所有将领必须达成共识，才能决定是支援还是防御（万一假消息贸然进攻，城邦就没人守了）。

但是，城邦之间可能存在叛徒或者敌对的间谍，他们会故意做出错误的判断来干扰大家的决定，导致的结果并不是大多数人的真实意愿。

这个时候，在已知有部分成员造反的情况下，剩下的忠臣将领又怎能在不被内奸影响的情况下达成共识。 这就是拜占庭问题。

基本概念

通过这个故事，敏锐的计算机科学家 Leslie Lambert 将其发展为点对点交流的问题。

更专业的解释是这样的。 尝试通过不可靠的通道传递消息并丢失消息来达成共识是不可能的。 因此，对一致性的研究一般都假设信道是可靠的，或者不存在这个问题。

例如

看完基本概念还不明白？ 没关系，为了让非专业人士理解这个问题，还是举个例子吧。

熊非常强大。 要打败熊，需要四只狼一起进攻才能获胜。 任何一个单独进攻，都没有胜算。

除非有至少3只豺同时攻击，否则熊是可以被打败的。 他们依靠通信乌鸦来协商攻击意图和攻击时间。

但困扰这些豺狼的问题是，它们不确定自己中间是否有间谍，而间谍有可能擅自改变攻击的意愿和时机。

在这种情况下，狼群如何通过远距离谈判取得胜利，就成了前面提到的拜占庭将军问题。

常规解决方案

回想上面的例子，如果四头狼同时要进攻或撤退，就必须达成共识。 针对这种情况，科学家们想出了两种解决方案。

第一种是口头协议。 口头协议中需要注意的以下三点为默认条件。

1.每条消息都能准确收到

2. 收件人知道是谁发给他的

3. 谁没发消息大家都知道

口头约定的算法原理比较简单，为了方便大家理解，我举个例子。

如果总共有10个节点，节点1向其他9个节点发送消息，然后节点2-10传递消息，每个节点都是信息的发送者和传递者。 这一轮过后，每个节点手上总会有10条信息（包括自己手上的信息）。

接下来，每个节点可以根据自己手中的信息，选择多数人的投票结果采取行动。 即使此时有间谍，因为少数服从多数的原则，听从多数好的节点是正确的。

但是，这个算法有很多缺陷。 第一，计算量大。 每个节点都需要与其他节点通信。 随着节点数量的增加，工作量呈几何级数增长。

而且无法查出哪个节点是坏节点，无法排查。 因为口头协议无法记录历史消息，也就是我们常说的不可追踪，即使间谍发出不一致的消息，也无法追踪。

二是书面协议。 这里也隐含了一些条件。

节点可以签名，每个人都可以识别签名是否是自己的。 也就是说，如果有人篡改了签名，所有人都可以知道。

这个就简单多了，就好像这10个节点是通过信件联系的，假设节点1提出明天早上10点攻击。

同意节点1的人会签名，然后交给后者，以此类推，直到每个人手里都有10封信。 此时的情况类似于口头协议。

与口头协议相比，书面协议增加了认证机制，所有消息都被记录下来。 一旦发现有人给的信息不一致，就是追查奸细。

但书面协议也面临诸多问题。 首先是签名不可伪造。 实际情况复杂多变。 就连价值上亿的名画都可以伪造，仅仅一个签名并不能保证真伪。

此外，现实中需要协商的内容比较复杂，协商成本过高，难以大规模应用。

区块链提供了一种新的解决方案

区块链技术的诞生为拜占庭将军问题提供了新的解决方案。

对于上面提到的签名伪造问题，区块链提供了解决方案。 中本聪使用公钥和私钥来解决签名伪造问题。

另一方面，如果网络中的每个人都发送消息，显然会造成网络拥塞并减慢节点处理速度。 通过引入工作量证明机制，谁解决了一道数学题，谁就可以与其他节点对话。 同时控制发言的频率，每10分钟发言一次。

但是在没有收益的情况下，很显然，大家不会主动去解决问题比特币浪费资源，成为第一个发言的节点，因为第一个发言和最后一个发言没有区别。

为了改变效率问题，巧妙地引入了奖励机制。 谁先发言，谁就会获得代币奖励。 为了证明谁是第一位，引入时间戳的概念，按时间顺序证明第一位。

至此，我们基本了解了什么是拜占庭将军问题，目前有哪些解决方案。 最重要的一点是系统地了解区块链技术中每一步的实际意义，才能更系统地了解比特币。

将比特币的社会批评视为资源浪费，如果你理解比特币的含义，你会发现建立信任本身是有成本的。 银行的存在，国家机构的存在等等，都是为了服务国家货币。 自然不会缺少资源。

最后，回到比特币浪费资源的问题上比特币浪费资源，你会发现比特币虽然消耗了社会资源，但是却用更少的成本解决了信任问题。 至此，也就不难理解代币对于区块链技术的重要性了。 以代币作为激励，保证区块链的稳定运行！ 所以，工作量证明也很有意义。返回搜狐查看更多