浅谈比特币（四）拜占庭将军问题的精彩解答

浅谈比特币（四）

浅谈比特币（四）

拜占庭将军问题的绝妙解决方案

上一期留给大家的问题是，中本聪最初发明比特币的契机是什么？ 如果比特币是一个天才极客的社会实验，它针对的是什么场景？ 应该解决什么样的问题？

拜占庭将军问题——从这个问题的名字来看，很多人认为所谓的“拜占庭将军问题”起源于五世纪的东罗马战场，但实际上它与古罗马帝国没有直接关系。 关系。 这个问题最早是由美国计算机科学家Leslie Lamport于1982年提出的，只是借用了这个虚拟的概念来说明计算机通信中的一致性问题模型。

拜占庭是古东罗马帝国的首都。 强大的拜占庭将军通过谈判围攻敌人。 N名将领包围敌人。 他们需要商定一个共识时间，同时对敌人发动总攻，以确保战争的胜利。 但其中一些奸将可能会发出错误的信息，在发动总攻的同时干扰忠诚的将领，从而造成混乱。 如果同时进攻的将军人数少于m，那么可怕的后果就是拜占庭将军不仅不足以消灭敌人，还可能被敌人歼灭。 怎么保证至少m个将军同时一起进攻呢？

聪明的读者一定已经意识到，这个所谓的拜占庭问题不仅仅适用于战争场景。 事实上，人类社会中所有依赖信息传递来达成共识、组织协同工作的场景，或多或少都会存在拜占庭问题。 一般问题，网络中的一个或多个节点可能会出错。 一旦出现“叛逆的拜占庭将军”，节点之间的通信可能会中断，导致人们难以达成共识，从而阻碍人与人之间的协同工作。

对于每个“反叛”节点，错误可能是有意或无意的。 错误的方式和表现也可能是多种多样的，例如：没有反应； 发送错误信息； 向不同节点发送一致的信息； 多个错误节点联合伪造或攻击其他节点等。这种情况下，在更大范围的协同工作场景下风险更高。

在真实的社会场景中，只要我们将“拜占庭的叛徒将军”换成以下任一场景，问题就会成立：

• 出现故障的计算机不断向网络上的其他计算机和服务器发送错误消息；

• 被黑客劫持的服务器，在网络中散布虚假信息；

• 试图通过虚假交易骗取利润的欺诈性银行员工；

• 假冒商品制造商，企图利用假冒包装等手段，以假乱真；

• 试图伪造学历和工作经验以获得职位的候选人

• 个人或组织剽窃或窃取他人的知识产权或专利以获取商业利益

类似的场景还有很多。 这些场景的共同点是协作是在彼此之间没有绝对信任的一组个人或组织之间进行的。 说到这里，大家应该已经意识到，拜占庭将军问题远不仅仅是一个数学虚问题，而是一个具有非常重要社会意义的问题。 它实际上触及了人类社会经济运行的核心，即信任和共识。

数学界对拜占庭将军问题所做的推理和证明是：当叛徒不超过三分之一时，有一个有效的算法，无论叛徒怎么折腾，忠臣总能达成一致结果。 但如果叛逃者太多，就无法保证一致性。

但从这个理论证明出发，构建一个能够解决“拜占庭将军问题”的完美容错系统是一个不小的挑战。 许多数学家和计算机天才都在试图建立这样一个系统。 许多这些实验系统在建立后不久就被证明是不完善的。 这些天才们通过无数次的失败，一次次总结经验和教训，对系统进行优化和完善，期待着最终完美的系统诞生。

2008年10月31日，在众多的实验中，麻省理工学院（MIT）的密码学邮件讨论组中有一个所谓的P2P（peer-to-peer）e-Cash（电子现金）支付系统的想法引起有些担心。 笔名中本聪（Nakamoto Satoshi）发表了一篇论文，题目为：《比特币：一种点对点的电子现金系统》，中文为：《比特币白皮书：一种点对点的电子现金系统》。 该论文在论坛上发布后，引发了持续的讨论。

澳大利亚企业家 James A Donald 质疑该系统，认为它无法真正解决拜占庭将军问题。 詹姆斯在邮件中批评这个系统：“我们真的非常需要这个系统，但我担心的不是信任问题，而是如何获得全球共享的图片关于比特币的问题及回答，通过它我们可以获得一致性的问题.每个人都知道X是不够的。我们需要每个人都知道'每个人都知道X'。每个人都知道'每个人都知道X'是拜占庭将军问题，分布式数据处理是最难解决的问题。尤其是当X 是非常大的数据……”

詹姆斯的言外之意是，这个系统概念的提出者没有理解拜占庭将军问题的核心，他的系统自然无法真正解决信任和共识问题。

然而，第二天，詹姆斯就收到了这个想法的原作者的回复。 他用一个“将军暴力破解国王的Wi-Fi”的问题作为比喻，形象地描述了整个系统的工作原理，以及系统如何巧妙地解决了拜占庭将军问题，确保在一个包含大量网络的网络中。节点数量，建立信任和共识机制。

该系统引入了两个简洁的机制：

1. 工作量证明机制：分布式网络中的所有节点都需要解决一个非常难的数学问题，平均需要10分钟左右；

2、每一个工作量证明，即每一个问题求解过程的证明，首尾相接，形成一条不可逆、不可篡改的链条。

此回复电子邮件的标题包含以下信息：

日期和时间：2008年11月14日06:56:55

邮件作者签名：中本聪（Nakamoto Satoshi）

随后，该想法的提出者中本聪更进一步，将他的想法付诸实践，并于2009年发布了初步的实现代码，也产生了按照该机制开采的第一批“创世纪”比特币（50个） 2009 年 1 月 3 日 18:15:05。这个系统，也就是现在著名的比特币，是所有加密货币的始祖。 不仅登上了数字黄金的宝座，在币圈、链圈也受到了无数粉丝的膜拜。

中本聪在比特币白皮书中设计的机制让后世的数学家、密码学家和计算机专家大吃一惊关于比特币的问题及回答，越研究越精巧。 他创立的比特币，在没有任何中心化组织运营和维护的情况下稳定运行了9年，连接了数百万个节点。 系统中作为奖励机制的“比特币”一路飙升。 尽管经历了各种大大小小的劫难，十几次被当局宣判死刑，但始终能够化险为夷，浴火重生，直到2017年12月，比特币最高达到20000美元。

那么，谁是中本聪？ 我们找到他了吗？ 下一期就让我们继续和你一起探秘吧……

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