《区块链从入门到放弃》拜占庭容错算法

随着比特币价格水涨船高、突破天际，几乎大街小巷的人基本都知道比特币。而区块链作为比特币的底层技术，自然也渐渐被人们所熟识。本系列文章从零开始介绍区块链的概念，及其应用场景，最后讲讲放弃区块链的原因。

第四篇

拜占庭容错算法

在解释拜占庭容错算法之前，先思考一下这个问题：

有4个将军（编号为ABCD），要去攻打一个部落，这个部落只有在3个将军同时进攻的时候才可以被攻破。

这4个将军里面有1个叛徒。

他们分成4路进攻，在临进攻前，要确定一个统一的进攻时间。

要怎么确定进攻时间，才可以保证至少有三个将军一起进攻或者都不进攻？

解法一：某一将军通知其他三位将军进攻时间

这种解法下有如下情况：

情况①：

将军A派出三个通讯兵，分别去告诉BCD，下午6点进攻。

到了下午6点，ABC发起进攻，D没有发起进攻。

这种情况下，进攻成功，而且发现了D是叛徒。

情况②：

假如叛徒就是A呢？

将军A派出三个通讯兵，去告诉B下午1点进攻，去告诉C下午3点进攻，去告诉D下午5点进攻。

到了下午1点，B进攻，失败。到了下午3点，C进攻，失败。到了下午5点，D进攻，失败。

这种情况下，进攻失败。

因此解法一不成立。

解法二：某一将军通知其他三位将军进攻时间，这三位将军收到的同时，去告诉其他两位将军自己收到的命令。最后每个人执行自己收到的最多的命令。

情况①：

将军A派出三个通讯兵，分别去告诉BCD（叛徒），下午6点进攻。

B收到A命令以后，派出自己的通讯兵，告诉CD下午6点进攻。C收到A命令以后，派出自己的通讯兵，告诉BD下午6点进攻。D收到A命令以后，因为D是叛徒，为了破坏进攻，派出自己的通讯兵，告诉BC下午3点进攻。

最终，ABCD收到的命令分别如下：

A：6点 6点 6点

B：6点 6点 3点

C：6点 6点 3点

D：6点 6点 6点

B和C收到的6点比3点多，因此他俩6点进攻。再加上6点进攻的A，三个人进攻，成功。

情况②：

假如叛徒就是A呢？

将军A（叛徒）派出三个通讯兵，去告诉B下午1点进攻，去告诉C下午3点进攻，去告诉D下午5点进攻。

B收到A命令以后，派出自己的通讯兵，告诉CD下午1点进攻。C收到A命令以后，派出自己的通讯兵，告诉BD下午3点进攻。D收到A命令以后，派出自己的通讯兵，告诉BC下午5点进攻。

最终，ABCD收到的命令分别如下：

A：1点 3点 5点

B：1点 3点 5点

C：3点 1点 5点

D：5点 1点 3点

因为BCD收到的信息无法得出进攻时间，因此都不进攻，同时可以发现A是叛徒。

可以看出，解法二是可行的解决方案。

拜占庭将军问题，实际上和上面的问题类似。解决方案就是拜占庭容错（PBFT），其核心是：

信息在计算机间互相交换后，各计算机列出所有得到的信息，以大多数的结果作为解决办法。在N≥3F+1的情况下，一致性是可能实现的（N为计算机总数，F为有问题的计算机总数）。

区块链上的共识机制主要解决由谁来构造区块，以及如何维护区块链统一的问题。

拜占庭容错解决的也是谁来发起信息，如何实现信息的统一同步的问题。

将拜占庭容错映射到区块链中，即：

● 每个将军都有一份实时与其他将军同步的消息账本。

● 账本里有每个将军的签名都是可以验证身份的。如果有哪些消息不一致，可以知道消息不一致的是哪些将军。

● 尽管有消息不一致的，只要超过半数同意进攻，少数服从多数，共识达成。

目前，拜占庭容错算法被广泛地应用在联盟链中。

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自由，

是因为自己真的有方向。