拜占庭將軍問題很多人可能聽過晕拆，但不知道是什么意思蟆豫，本文從非專業(yè)的角度來講講，拜占庭將軍問題到底是說什么的恃鞋。
拜占庭將軍問題（Byzantine Generals Problem）匠童，首先由Leslie Lamport與另外兩人在1982年提出埂材，很簡單的故事模型，卻困擾了計算機科學(xué)家們數(shù)十年汤求。
故事大概是這么說的：
拜占庭帝國即中世紀的土耳其俏险，擁有巨大的財富，周圍10個鄰邦垂誕已久扬绪，但拜占庭高墻聳立竖独，固若金湯，沒有一個單獨的鄰邦能夠成功入侵挤牛。任何單個鄰邦入侵的都會失敗预鬓，同時也有可能自身被其他9個鄰邦入侵。拜占庭帝國防御能力如此之強赊颠，至少要有十個鄰邦中的一半以上同時進攻，才有可能攻破劈彪。
然而竣蹦，如果其中的一個或者幾個鄰邦本身答應(yīng)好一起進攻，但實際過程出現(xiàn)背叛沧奴，那么入侵者可能都會被殲滅痘括。
于是每一方都小心行事，不敢輕易相信鄰國。這就是拜占庭將軍問題纲菌。
在拜占庭問題里挠日，各鄰國最重要的事情是：所有將軍如何能過達成共識去攻打拜占庭帝國。
達成共識并非坐下來開個會那么簡單翰舌，有的將軍心機深不可測嚣潜，口是心非，如果有叛徒椅贱，可能會出現(xiàn)各種問題：
- 叛徒可能欺騙某些將軍自己將采取進攻行動懂算。
- 叛徒可能慫恿其他將軍行動。
- 叛徒可能迷惑其他將軍庇麦，使他們接受不一致的信息计技，從而感到迷惑。
針對拜占庭問題的深入研究山橄，科學(xué)家們得出一個結(jié)論：如果叛徒的數(shù)量大于或等于1/3垮媒，拜占庭問題不可解。
解釋過程可以用一個副官模型來解釋：
假設(shè)只有3個人航棱，A睡雇、B、C丧诺，三人中如果其中一個是叛徒入桂。當A發(fā)出進攻命令時，B如果是叛徒驳阎，他可能告訴C抗愁，他收到的是“撤退”的命令。這時C收到一個“進攻”呵晚，一個“撤退“蜘腌，于是C被信息迷惑，而無所適從饵隙。
如果A是叛徒撮珠。他告訴B“進攻”，告訴C“撤退”金矛。當C告訴B芯急，他收到“撤退”命令時，B由于收到了司令“進攻”的命令驶俊，而無法與C保持一致娶耍。
正由于上述原因，在只有三個角色的系統(tǒng)中饼酿，只要有一個是叛徒榕酒，即叛徒數(shù)等于1/3胚膊，拜占庭問題便不可解。
當然想鹰，只要叛徒數(shù)小于1/3紊婉，問題還是可解的。
科學(xué)家們提出了口頭信息方案和書面協(xié)議兩個方案辑舷。
解決方案一：用口頭信息
口頭信息即使將軍們派人用口信傳達消息喻犁，口頭傳達消息的實際含義指的是：
- 每個被發(fā)送的消息都能夠被正確投遞
- 信息接受者知道消息是誰發(fā)的
- 沉默（不發(fā)消息）可以被檢測
口頭協(xié)議的算法很簡單，如果其中一個節(jié)點惩妇，比如1發(fā)布消息出去株汉，210都接受到1的消息，然后210也分別轉(zhuǎn)告給其他的節(jié)點歌殃，每個節(jié)點都是信息的轉(zhuǎn)達者乔妈，一輪下來，每個節(jié)點手上都會有10個信息（進攻或者撤退）氓皱，有叛徒的話路召，那信息可能有進攻或者不進攻的不一致消息。每個人相當于手里有一本消息的賬本波材，該怎么決策呢股淡？如果有一半以上的人說進攻，那么采取進攻行動就是能成功的廷区，所以這時即便有叛徒唯灵，只要聽大部分人的，少數(shù)服從多數(shù)來行動即是有利的隙轻。
這種口頭協(xié)議的算法也存在明顯的缺點：口頭協(xié)議并不會告知消息的上一個來源是誰埠帕，也就是消息不可追根溯源，出現(xiàn)信息不一致也很難找到叛徒在哪玖绿。
解決方案二：用書面協(xié)議
可以假設(shè)10個國家敛瓷，每個國家都可以派人向各個國家派信，比如一起約定 “某天早上六點斑匪，大家一起進攻拜占庭呐籽，同意就簽個字”。收到信的國家如果同意的話蚀瘸，就可以在原信上簽名蓋章狡蝶。
書面協(xié)議相比口頭協(xié)議，實際說的是在這個多人的將軍模型中加了了個隱含條件：
- 將軍們能夠使用簽名技術(shù)贮勃，簽名不可偽造牢酵，一旦篡改即可發(fā)現(xiàn)。
- 同時任何人都可以驗證簽名的可靠性衙猪。
書面協(xié)議相比口頭協(xié)議，所有的消息都是有記錄的，解決了追根溯源的問題垫释。
但在現(xiàn)實中仍然可能面臨各種問題：
中世紀的鄰邦之間溝通只能靠信使騎馬丝格，將軍們互不信任，也不可能親自聚在一起開會棵譬，物理距離導(dǎo)致信息傳輸延遲显蝌。
真正可信的簽名體系難以實現(xiàn)。簽名造假的問題也沒法避免订咸。
簽名消息記錄的保存難以擺脫中心化的機構(gòu)曼尊。
另外，倘若每個國家都各自向其他9個國家派出信使脏嚷，在這個網(wǎng)絡(luò)即需要90次的傳輸才能完成一輪信息交流骆撇，但是每個國家可能回饋不同的進攻時間，在這種異步通信的條件下父叙，要能協(xié)商一致是個大問題神郊。
也就是如果能夠依賴中心化可信的機構(gòu)，也許能通過多方的簽名記錄整合在一起趾唱，更容易地實現(xiàn)9個國家的意見統(tǒng)一涌乳，但這是個偽假設(shè)，因為前提是這個網(wǎng)絡(luò)就是互不信任的甜癞。
這就是一個由互不信任的各個鄰邦國家所構(gòu)成的分布式網(wǎng)絡(luò)夕晓，要獲得最大的利益，又必須一起努力才能完成悠咱，如何達成一致的共識蒸辆，變成了一個難題。
萊斯利·蘭伯特提出了“拜占庭將軍問題”乔煞，但真正解決這以難題的是——中本聰吁朦。
終極解決方案：區(qū)塊鏈技術(shù)
互聯(lián)網(wǎng)的存在，首先降低了信息的流通成本渡贾。每個將軍配一臺電腦逗宜，就解決了”書面協(xié)議“中騎馬通訊造成時間延遲的問題。
如果10個將軍中的幾個同時發(fā)起消息空骚，勢必會造成系統(tǒng)的混亂纺讲，造成各說各的攻擊時間方案，行動難以一致囤屹。
誰都可以發(fā)起進攻的信息熬甚，但由誰來發(fā)出呢？中本聰巧妙地在個系統(tǒng)加入了發(fā)送信息的成本肋坚，即：一段時間內(nèi)只有一個節(jié)點可以傳播信息乡括。
它加入的成本就是”工作量“——節(jié)點必須完成一個計算工作才能向各城邦傳播消息肃廓，當然，誰第一個完成工作诲泌，誰才能傳播消息盲赊。
當某個節(jié)點發(fā)出統(tǒng)一進攻的消息后，各個節(jié)點收到發(fā)起者的消息必須簽名蓋章敷扫，確認各自的身份哀蘑。中本聰在這里引用現(xiàn)代加密技術(shù)為這個信息簽名。
這種加密技術(shù)——非對稱加密完全可以解決古代難以解決的簽名問題：
- 消息傳送的私密性
- 能夠確認身份
- 簽名不可偽造葵第、篡改
非對稱加密算法的加密和解密使用不同的兩個密鑰.這兩個密鑰就是我們經(jīng)常聽到的"公開密鑰"(公鑰)和"私有密鑰"(私鑰).
公鑰和私鑰一般成對出現(xiàn), 如果消息使用公鑰加密,那么需要該公鑰對應(yīng)的私鑰才能解密; 同樣绘迁，如果消息使用私鑰加密,那么需要該私鑰對應(yīng)的公鑰才能解密.
非對稱加密的作用是:保護消息內(nèi)容, 并且讓消息接收方確定發(fā)送方的身份.
比如，將軍A想給將軍B發(fā)送消息卒密，為防止消息泄露缀台，將軍A只需要使用B的公鑰對信息加密，而B的公鑰是公開的栅受，B只需要用只有他自己只的私鑰解密即可将硝。
將軍B想要在信件上聲明自己的身份，他可以自己寫一段”簽名文本“屏镊，并用私鑰簽名依疼，并廣播出去，所有人可以根據(jù)B的公鑰來驗證該簽名而芥，確定的B的身份律罢。
由此，一個不可信的分布式網(wǎng)絡(luò)變成了一個可信的網(wǎng)絡(luò)棍丐，所有的參與者可以在某件事在達成一致误辑。
寫到這里，同時終于明白了工作量證明（Proof Of Work）的意義歌逢。有人說挖礦浪費了巨大的社會資源巾钉，但建立信任的成本可不是0，挖礦是維護比特幣網(wǎng)絡(luò)可靠性的最好辦法秘案。
工作量證明砰苍，簡單的理解就是一份證明，現(xiàn)實中的畢業(yè)證阱高、駕駛證都屬于工作量證明赚导，它用以檢驗結(jié)果的方式證明你過去所做過了多少工作。
在拜占庭的系統(tǒng)里赤惊，加入工作量證明吼旧，其實就是簡單粗暴地引入了一個條件：大家都別忙著發(fā)起消息，都來做個題未舟，看誰最聰明圈暗，誰就有資格第一個發(fā)起消息掂为。
這個題必須是絕對公平的，中本聰在設(shè)計比特幣時员串，它采用了一種工作量證明機制叫哈掀刑停現(xiàn)金，在一個交易塊這要找到一個隨機數(shù)昵济，計算機只能用窮舉法來找到這個隨機數(shù)，可以說野揪，能不能找到全靠運氣访忿，所以對于各個節(jié)點來說，這個世界上斯稳，只有隨機才是真正的公平海铆，實現(xiàn)隨機的最好辦法是使用數(shù)學(xué)，所有的將軍在尋找共識的過程挣惰，借助了大家都認可的數(shù)學(xué)邏輯卧斟。
如果不同的將軍先后解出了題，各自先后向這個網(wǎng)絡(luò)發(fā)布消息憎茂，于是各個節(jié)點都會收到來自不同節(jié)點發(fā)起的進攻或者不進攻的消息珍语，那怎么辦的？只有時間最早的發(fā)起者才是有效的竖幔。中本聰巧妙的設(shè)計了一個時間戳的東西板乙，為每個將軍在解好題的時間（出塊時間）蓋上時間印章。
將軍們那又憑什么要一起做工作量證明呢拳氢？中本聰也完全可以設(shè)置一個獎勵機制募逞，比特幣的獎勵機制是每打包一個塊，目前是獎勵25個比特幣馋评，當然放接，拜占庭將軍問題的獎勵機制可以是瓜分拜占庭獲得的利益。
對了留特，如果有出現(xiàn)背叛怎么辦纠脾？
在這個分布式網(wǎng)絡(luò)里：
- 每個將軍都有一份實時與其他將軍同步的消息賬本。
- 賬本里有每個將軍的簽名都是可以驗證身份的磕秤。如果有哪些消息不一致乳乌，可以知道消息不一致的是哪些將軍。
- 盡管有消息不一致的市咆，只要超過半數(shù)同意進攻汉操，少數(shù)服從多數(shù)，共識達成蒙兰。
由此磷瘤，在一個分布式的系統(tǒng)中芒篷，盡管有壞人，壞人可以做任意事情（不受protocol限制）采缚，比如不響應(yīng)针炉、發(fā)送錯誤信息、對不同節(jié)點發(fā)送不同決定扳抽、不同錯誤節(jié)點聯(lián)合起來干壞事等等篡帕。但是，只要大多數(shù)人是好人贸呢，就完全有可能去中心化地實現(xiàn)共識（Consensus）镰烧。
區(qū)塊鏈上的共識機制主要解決由誰來構(gòu)造區(qū)塊，以及如何維護區(qū)塊鏈統(tǒng)一的問題楞陷。
拜占庭容錯問題需要解決的也同樣是誰來發(fā)起信息怔鳖，如何實現(xiàn)信息的統(tǒng)一同步的問題。
到這里也可以知道了固蛾，基于互聯(lián)網(wǎng)的區(qū)塊鏈技術(shù)结执，它克服了口頭協(xié)議與書面協(xié)議的種種缺點，使用消息加密技術(shù)艾凯、以及公平的工作量證明機制献幔，創(chuàng)建了一組所有將軍都認可的協(xié)議，這套協(xié)議的出現(xiàn)览芳，拜占庭將軍問題也就完美的得到了解決斜姥。
偉大的創(chuàng)新往往是站在前人的肩膀上，中本聰就是各種前沿技術(shù)的整合者沧竟，古老的疑難雜癥在這種整合創(chuàng)新下铸敏，就變得不再是問題了。
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