區塊鏈:分布式一致性—拜占庭將軍問題_區塊鏈幣圈

提起區塊鏈，大家似乎感覺這項技術很神秘。今天從技術的角度剖析一下區塊鏈的分布式一致性問題，很多研究人員稱此問題為分布式領域的幽靈，也就是大家常常聽到的拜占庭將軍問題。

拜占庭將軍問題是LeslieLamport提出的針對分布式對等網絡中的通信容錯問題。

LeslieLamport在其論文TheByzantineGeneralsProblem中以一個示例形象的描述了此問題：一組拜占庭將軍分別各率領一支軍隊共同圍困一座城市。為了簡化問題，各支軍隊的行動策略僅限定為進攻或撤離兩種。因為部分軍隊進攻、部分軍隊撤離可能會造成災難性后果，因此各位將軍必須通過投票來達成一致策略，即所有軍隊一起進攻或所有軍隊一起撤離。因為各位將軍分別處于城市不同方向，他們只能通過信使互相聯系。在投票過程中每位將軍都將自己投票給進攻還是撤退的信息通過信使分別通知其他所有將軍，從而，每位將軍根據自己的投票和其他所有將軍送來的信息就可以知道共同的投票結果而決定行動策略。

吳磊：分布式資產的普及將從廣告產業往全Web3賽道蔓延:6月4日，在由世界無人機大會組委會、中國民協元宇宙工委主辦的第七屆世界無人機大會上，DA AGE合伙人吳磊預言了實體經濟中的真實物理資產將通過DLT的技術方式一一映射到區塊鏈數字資產世界，以顆粒化、精準化的數字流動方式，將分布式資產概念和權益分配到公眾手中的趨勢性未來。

同日晚，由DA AGE舉辦的“為什么RWA+NFT會成為Ordi之后的全新爆點”論壇，嘉賓們一致表示，RWA將物理世界的真實資產帶入區塊鏈，將解決股市和企業無法精準獎勵生態貢獻者等痛點。該場直播現場突破1.27萬人次在線觀看，和前日同主題直播累計回放超4萬人次觀摩，受到大家的一致好評。[2023/6/5 21:16:53]

用通信術語描述拜占庭將軍問題：可靠的計算機系統必須處理有故障的組件，這些組件的引入可能與系統其它部分信息沖突。根本不發送任何消息，向不同的鄰居發送不同且錯誤的消息，以及謊報自己的輸入值。一個可靠的計算機系統必須能夠處理一個或多個組件的失敗。失敗的組件出現被忽略的行為，向系統的其他部分發送不一致的信息。

現場 | HashKey Capital鄧超：區塊鏈誕生后數字金融的嘗試都是向分布式金融的探索:金色財經現場報道，10月28日，第六屆區塊鏈全球峰會的數字金融主題論壇于上海開幕，論壇上HashKey Capital董事總經理鄧超演講表示，人類數字化遷移驅動了社會活動演變，體現為線下到線上，實體到虛擬，集中到分散，由公司到社區，共享經濟和零工經濟等等。在金融領域體現為互聯網金融轉向科技金融，繼而向分布式金融、分布式商業轉變。鄧超認為數字金融分為底層技術和上層應用，底層技術包含AI、大數據區塊鏈等，區塊鏈解決了金融活動的信任問題。在數字金融里，每一個金融都是傳統金融的演進。而區塊鏈誕生后，數字金融的嘗試都是向分布式金融方向的探索。[2020/10/28]

在分布式計算中，不同的計算交換通訊信息從而達成共識并按照同一套協作策略行動。但有時，系統中的成員計算機可能因出錯而發送錯誤的信息，用于傳遞信息的通訊網絡也可能導致信息損壞，使得網絡中不同的成員關于全體協作的策略得出不同結論，從而破壞系統一致性。

星際大陸聯合創始人：Filecoin或分布式存儲所引領的Web3.0最終將替代中心化存儲:金色財經報道，在7月27日舉辦的《家里有礦 | 解析IPFS協議如何加速Web3.0》的直播節目中，星際大陸聯合創始人Calvin Cao表示，Filecoin作為IPFS的激勵層，如果沒有Filecoin,ipfs也就沒法發展起來，就像我們之前常常舉的例子一樣，滴滴如果沒有剛上線時候燒錢做市場補貼給司機或者乘客，現在也不會有現在的體量，filecoin如果想真正的做到商用必須要做到安全，穩定，便宜才可以吃掉中心化存儲的市場份額。Filecoin的通證激勵機制，可以實現最高效、最大范圍的硬件共享和資源優化配置，使得數據的存儲傳輸成本更低， 隨著整個網絡規模越來越大和數據時代的到來，Web2.0的網絡架構面臨越來越嚴重的挑戰，服務器節點的高度中心化、對骨干網絡的過度依賴、數據存儲全局低效，數據層的應用平臺數據泄露的風險和隱私侵犯，這些問題和挑戰的產生，來源于Web2.0相對于互聯網精神的背離。

Web3.0 IPFS的出現是大勢所趨也是時代的必然，Filecoin或分布式存儲所引領的Web3.0必將最終替代中心化存儲。而IPFS也是必然需要filecoin來真正完成的。[2020/7/27]

拜占庭將軍問題是存在前提假設條件的，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，因此對一致性的研究一般假設是建立在信道是可靠的這個前提下。拜占庭將軍問題的核心是允許存在少數節點作惡的情況下如何達成共識的問題。

加拿大安大略省環保部門將利用區塊鏈技術管理分布式能源:4月1日，加拿大安大略省環保部門正宣布與區塊鏈公司Insolar合作，利用區塊鏈技術管理分布式能源(DERs)。據報道，安大略省的長期能源計劃已經將DERs確定為一項重要的政策策略，這將有助于縮小電力供應方面日益擴大的缺口。（Cointelegraph）[2020/4/2]

拜占庭將軍問題實際上是如何讓一個分布式系統的保持一致性和在特定條件下保持正確性的問題。可抽象為滿足以下2個條件的算法：

條件IC1.所有忠誠的將軍得出相同的作戰指令，并且按指令執行，保持指令的一致性。

條件IC2.如果作戰指令是忠誠的將軍發出的，所有忠誠的將軍會遵循該將軍發出的作戰指令，特定條件下的正確性。

LeslieLamport論文里TheByzantineGeneralsProblem提到了OralMessages和Signedmessages兩個解決方案，其算法如下：

1、OM(m)口頭協議算法

結論：如果有m個叛軍，必須至少有3m+1位將軍才能保證口頭協議算法能解“拜占庭將軍問題”。

前提假設：

A1.每個被發送的消息都能夠被正確的投遞

A2.信息接收者知道是誰發送的消息

A3.能夠知道缺少的消息(如果叛軍不配合發送消息，算法默認一個值“撤退”的來替代)

證明過程：

https://www.microsoft.com/en-us/research/uploads/prod/2016/12/The-Byzantine-Generals.pdf

2、SM簽名協議算法

結論：在不管有多少叛軍的情況下，都能讓忠誠的將軍們保持一致的行動

前提假設：

A1.每個被發送的消息都能夠被正確的投遞

A2.信息接收者知道是誰發送的消息

A3.能夠知道缺少的消息(如果叛軍不配合發送消息，算法默認一個值“撤退”的來替代)

A4.1簽名不可被偽造，一旦被篡改即可發現

A4.2任何人都可以驗證將軍簽名的可靠性

證明過程：

https://www.microsoft.com/en-us/research/uploads/prod/2016/12/The-Byzantine-Generals.pdf

讀者如果想對分布式算法深入解析，如Paxos、Pow、BFT，推薦區塊鏈核心算法一書，文中有部分值得深入研讀的參考文獻。

參考文獻：

TheByzantineGeneralsProblem.LESLIELAMPORT,ROBERTSHOSTAK,andMARSHALLPEASESRIInternational

區塊鏈核心算法解析.RogerWattenhofer

參考鏈接

TheByzantineGeneralsProblem

同步鏈接：

https://www.microsoft.com/en-us/research/uploads/prod/2016/12/The-Byzantine-Generals.pdf

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