区块链科普课堂八：拜占庭问题与比特币

拜占庭将军问题是区块链领域的常见术语，也是密码学的核心问题。

什么是拜占庭将军问题

拜占庭问题源于1982年提出的虚拟模型，用来解释一致性问题。拜占庭作为东罗马帝国的首都，地域辽阔，在首都周边有众多将军负责城防，将军之间通过信使来传递消息，达成某些一致的决定。但由于将军中存在叛徒，叛徒会想尽一切办法干扰一致性的达成，甚至是达成叛徒想要的共识从而实现攻击。

其本质内容是在存在消息丢失的不可靠信道上，试图通过消息传递的方式达到一致性是不可能的。

拜占庭容错算法

比特币网络增加了信息发送的成本，并规定，在一段时间内，只有一个节点可以传播信息。这个成本指的就是工作量证明——POW（Proof Of Work）机制，所谓的信息发送，也就是我们所说的挖出比特币后在区块上进行的广播。在这个机制下，只有第一个完成证明（挖出比特币）的节点才能广播区块。而这个方案的具体实施，就是根据的拜占庭容错算法。拜占庭容错是区块链技术中的一种共识算法。

非对称加密技术

比特币网络可以将节点发送的信息进行加密，即使用非对称加密技术保护节点发出的信息。这种技术有三个特点：

·消息传送的私密性

·能够确认身份

·签名不可伪造、篡改

由于区块链网络是去中心化的，信息在每个节点上是共享的，因此，降低了由于信息不透明导致的向不同节点传递不同信息的可能性。另外，非对称加密算法的加密和解密使用不同的两个密钥："公开密钥"(公钥)和"私有密钥"(私钥)，这解决了节点信息被篡改，泄露，伪造的问题。

比特币与拜占庭

比特币网络上拥有超过30，000个节点，攻击这些节点进行作恶所需付出的算力和成本是非常高的。所以，即使系统中存在恶意的节点，但是只要大多数节点是好的，就完全有可能实现去中心化的共识（Consensus）。

这似乎也解释了为什么挖矿不是资源浪费——毕竟建立信任的成本不是0。

可以说，比特币提供了一个拜占庭将军问题解决方案，而这个方案，可以推广到任何核心问题是分布式网络上缺乏信任的领域。

案例理解拜占庭问题

假设将军总数3，叛徒将军数1.

提案人不是叛徒，提案人发送一个提案，叛徒收到后，回复不同的命令，对于第三个将军就收到两个相反的消息，也无法判断出谁是叛徒，系统无法达成一致。

提案人是叛徒，发送两个相反的提案给另外两个，另外两个收到两个相反的消息，无法判断究竟谁是叛徒，系统无法达成一致。

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