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古老拜占庭将军和最新的区块链到底有什么关系?

2018-01-17 阅读量 413
摘要:揭秘罗马帝国和时下最热门的区块链的联系


Hello,大家好,大白我又来啦,如果你百度搜索区块链,出来想必会是“拜占庭将军问题”,要知道拜占庭帝国可是成立于公元395年的一个古老的帝国


今天想大白和大家聊一聊,古老拜占庭将军和最新的区块链到底有啥关系?


每一本讲区块链技术的书籍,几乎都会讲到拜占庭将军问题,这是为什么呢?


这主要是因为,拜占庭将军问题本质上就是如何解决计算网络中不可靠的点对点通信的问题,目标就是要达成一致,即达成共识,这跟比特币作为一种去中心化的P2P网络要解决的问题是一样的。



拜占庭帝国


拜占庭这个专有名词取自于拜占庭帝国,又叫东罗马帝国,其军事力量很强大,地处现今欧洲的土耳其国家。


(取自百度百科)


莱斯利·兰伯特(Leslie Lamport),是微软研究院的首席研究员,曾获得2013年图灵奖——计算机界的诺贝尔奖。


这家伙觉得故事让问题变得受欢迎,因此他在提出观点和问题时常用故事背景吸引眼球,拜占庭将军的故事就是兰伯特在研究分布式系统容错性的时候编出的一个故事。


1982年Leslie Lamport把军中各地军队彼此取得共识、决定是否出兵的过程,延伸至运算领域,设法建立具容错性的分散式系统,即使部分节点失效仍可确保系统正常运行,可让多个基于零信任基础的节点达成共识,并确保资讯传递的一致性,而2008年出现的比特币区块链便解决了此问题。


外国研究人员引用欧洲历史来举例说明一个算法问题,中国人容易误解,拜占庭幅员辽阔、军事力量强大,派出多支部队去攻打敌军,并不是挨打。



问题描述


假设拜占庭帝国的几支军队在敌人的城池外扎营,每支军队听命于自己的将军,这些将军之间只能通过信使传递消息。


在对敌军进行侦察后,将军们必须制订一份共同行动计划。但是,有些将军可能是叛徒,这些叛徒会阻碍那些忠诚的将军达成共识。


这个问题的简洁描述:在已知有间谍的分布式军队中,将军们如何达成共识,执行共同的作战计划,来取得战争的胜利。


问题的难点


这个问题困扰了程序员们很多年,直到比特币的出现。


通常会遇到的问题有:


这些将军离得很远,不能每遇到一个问题,就聚到一起开会商量对策;

这些将军中可能有少量叛徒,叛徒会乱发消息;

信使在传递消息时可能会把信弄丢;

信息可能会被敌国截获;

无法确认消息是否真的来自某位将军;

将军们在商量过程中可能会浪费很多天时间,贻误战机。


拜占庭将军问题其实要解决以下几个问题:


1.信息的私密性(如果将攻击信息公布出来那么攻击就失败了);


2.信息发送的身份追溯;


3.不可伪造的签名;


4.发送信息的规则(信息发送不能毫无规则,否则就像开会时,你说你的,我说我的,完全混乱)。


区块链的解决方案


比特币的区块链技术就是解决了上述四个问题,才造就了比特币今天的成功。


针对“信息的私密性”,比特币的区块链通过将数据进行加密,就解决了信息的私密性问题;


针对“信息发送的身份追溯”,比特币的区块链通过时间戳以及每个区块的哈希值,前后串连起来,形成一个个区块形成的链条,即区块链,使之可追溯;


针对“不可伪造的签名”,比特币的区块链通过不对称加密,信息发送时,用私钥签名(加密),信息接收者通过发送者的公钥来验证其签名的真伪;


针对“发送信息的规则”,通过工作量证明来解决这个问题,即谁先解决出某个数学难题,谁就获得这个权利;


把军队想像成计算机节点,把信使想像成计算机间的网络通讯,攻占敌军就是写入一个大家公认的区块记录。


区块链技术在发送信息中加入了成本,降低了信息传递的速率,并采用了工作量证明(PoW),即一个节点必须经过大量尝试性计算才能得出一个结果,而其它节点只需极少的时间就能证明其真伪,这样能够减少垃圾消息、假消息在节点间传播的状况。



挖矿节点把一段时间内的交易信息打包成一个区块,盖上时间戳,与上一个区块衔接在一起,每个区块都包含了上一个区块的索引(哈希值),然后再写入新的信息,从而形成新的区块,首尾相连,最终形成了区块链。


用工作量证明、公钥加密等技术,使比特币网络从一个去中心化的不可信网络变为可信网络,使所有参与者可以在某些事情上达成一致,使价值传递成为了可能。


关于拜占庭将军和区块链的关系,大白今天就先讲到这里,是不是很神奇呢?不管怎么样,大白还是很看好区块链这个项目的,你也赶紧入门吧!


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