拜占庭問題與比特幣

什麼是拜占庭將軍問題

拜占庭問題源於1982年提出的虛擬模型，用來解釋一致性問題。拜占庭作為東羅馬帝國的首都，地域遼闊，在首都周邊有眾多將軍負責城防，將軍之間通過信使來傳遞消息，達成某些一致的決定。但由於將軍中存在叛徒，叛徒會想盡一切辦法干擾一致性的達成，甚至是達成叛徒想要的共識從而實現攻擊。

其本質內容是在存在消息丟失的不可靠信道上，試圖通過消息傳遞的方式達到一致性是不可能的。

拜占庭容錯演算法

比特幣網路增加了信息發送的成本，並規定，在一段時間內，只有一個節點可以傳播信息。這個成本指的就是工作量證明——POW（Proof Of Work）機制，所謂的信息發送，也就是我們所說的挖出比特幣後在區塊上進行的廣播。在這個機制下，只有第一個完成證明（挖出比特幣）的節點才能廣播區塊。而這個方案的具體實施，就是根據的拜占庭容錯演算法。拜占庭容錯是區塊鏈技術中的一種共識演算法。

非對稱加密貨幣技術

比特幣網路可以將節點發送的信息進行加密，即使用非對稱加密貨幣技術保護節點發出的信息。這種技術有三個特點：

·消息傳送的私密性

·能夠確認身份

·簽名不可偽造、篡改

由於區塊鏈網路是去中心化的，信息在每個節點上是共享的，因此，降低了由於信息不透明導致的向不同節點傳遞不同信息的可能性。另外，非對稱加密貨幣演算法的加密貨幣和解密使用不同的兩個密鑰：”公開密鑰”(公鑰)和”私有密鑰”(私鑰)，這解決了節點信息被篡改，泄露，偽造的問題。

比特幣與拜占庭

比特幣網路上擁有超過30，000個節點，攻擊這些節點進行作惡所需付出的算力和成本是非常高的。所以，即使系統中存在惡意的節點，但是只要大多數節點是好的，就完全有可能實現去中心化的共識（Consensus）。

這似乎也解釋了為什麼挖礦不是資源浪費——畢竟建立信任的成本不是0。

可以說，比特幣提供了一個拜占庭將軍問題解決方案，而這個方案，可以推廣到任何核心問題是分散式網路上缺乏信任的領域。

案例理解拜占庭問題

假設將軍總數3，叛徒將軍數1.

提案人不是叛徒，提案人發送一個提案，叛徒收到後，回復不同的命令，對於第三個將軍就收到兩個相反的消息，也無法判斷出誰是叛徒，系統無法達成一致。

提案人是叛徒，發送兩個相反的提案給另外兩個，另外兩個收到兩個相反的消息，無法判斷究竟誰是叛徒，系統無法達成一致。