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王乾、1325星評價
2020-11-02 14:18:25
比特幣其實就是一個公共的電子對賬本，網(wǎng)絡(luò)上分布著無數(shù)節(jié)點分別記錄最新的交易數(shù)據(jù)。如何維護這個公共賬本是這個問題的關(guān)鍵，也就是如何達成共識。有學(xué)者對這種問題進行了抽象就是所說的拜占庭將軍問題，實際就是解決公共P2P網(wǎng)絡(luò)如何實現(xiàn)信任。
拜占庭將軍問題如下：
拜占庭將軍問題(Byzantine Generals Problem)--
拜占庭是古代東羅馬帝國的首都。強大的拜占庭將軍協(xié)商一同圍攻一個敵人。n個將軍包圍著這個敵人，他們需要協(xié)商一個一致的時間，同時對敵人發(fā)起總攻，才能確保戰(zhàn)爭的勝利。但其中一些背叛的將軍可能會通過發(fā)送錯誤的消息造成混亂，干擾忠誠的將軍同時發(fā)起總攻。如果同時發(fā)起進攻的將軍數(shù)量少于m個，可怕的后果就是，拜占庭將軍不僅不足以殲滅敵人，反而有可能被敵人殲滅。怎樣才能保證至少有m個將軍在同一時間一起發(fā)起進攻呢?
現(xiàn)實世界中，在互聯(lián)網(wǎng)世界由于硬件錯誤、網(wǎng)絡(luò)擁塞或斷開以及遭到惡意攻擊，計算機和網(wǎng)絡(luò)可能出現(xiàn)不可預(yù)料的行為，是有可能發(fā)生的。那比特幣系統(tǒng)給出了它的解決辦法：
1、工作量證明;
2、獎勵機制。
工作量證明：同一時間只有一個節(jié)點記賬(誰算對了誰記賬，解決了記賬權(quán)的問題，否則大家都來記賬聽誰的)，那如何保證他記賬是準(zhǔn)確的呢?因為所有流水帳大家都能在網(wǎng)絡(luò)上查到，各個節(jié)點都有自己的一本帳，即是公開透明的，他要想惡意破壞，除非有51%的"同盟"一起幫他做壞。
獎勵：如何能保證節(jié)點都來記賬呢?系統(tǒng)給出獎勵，誰來記賬給誰獎勵比特幣(記賬獎勵)，誰驗證交易給誰驗證獎勵(驗證獎勵)，這樣節(jié)點就有動力去不停的記賬和驗證了，這樣就共同構(gòu)建了一個健壯的比特幣網(wǎng)絡(luò)。
小熊貓NO.10星評價
2020-09-22 16:21:32
拜占庭位于如今的土耳其的伊斯坦布爾，是東羅馬帝國的首都。當(dāng)時拜占庭羅馬帝國國土遼闊，為了防御目的，因此每個軍隊都分隔很遠，將軍與將軍之間只能靠信差傳消息。 在戰(zhàn)爭的時候，拜占庭軍隊內(nèi)所有將軍和副官必需達成一致的共識，決定是否有贏的機會才去攻打敵人的陣營。但是，在軍隊內(nèi)有可能存有叛徒和敵軍的間諜，左右將軍們的決定又?jǐn)_亂整體軍隊的秩序。在進行共識時，結(jié)果并不代表大多數(shù)人的意見。這時候，在已知有成員謀反的情況下，其余忠誠的將軍不受叛徒的影響下如何達成一致的協(xié)議，拜占庭問題就此形成。
這是拜占庭問題的起源，最初是由萊斯利·蘭伯特提出的點對點通信中的基本問題。含義為在存在消息丟失的不可靠信道上試圖通過消息傳遞的方式達到一致性是不可能的。因此對一致性的研究一般假設(shè)信道是可靠的，或不存在本問題。
其實這是個假設(shè)，是對現(xiàn)實世界的模型化，在互聯(lián)網(wǎng)世界由于硬件錯誤、網(wǎng)絡(luò)擁塞或斷開以及遭到惡意攻擊，計算機和網(wǎng)絡(luò)可能出現(xiàn)不可預(yù)料的行為。
如果傳輸?shù)男畔⒉灰恢禄蛘卟豢煽?，那么所傳遞的信息就不會被賦予價值?，F(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)解決了信息的快速傳遞和存儲問題。比特幣系統(tǒng)為了保障信息在信道傳輸中的一致性和可靠性，采用工作量證明機制給發(fā)送信息加入適當(dāng)成本，采用非對稱加密技術(shù)和Hash算法給信息進行數(shù)字簽名，使得信息在缺乏信任的分布式網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)靡钥尚?，也使得價值在互聯(lián)網(wǎng)上傳輸成為可能。
工作量證明機制(POW)
我們設(shè)想一下，拜占庭時代有個墻高壁厚的城邦拜占庭，高墻內(nèi)有超級多財富。它被其他10個城邦所環(huán)繞。它的十個鄰居都覬覦拜占庭的財富，希望占領(lǐng)它。任何單個城邦入侵都會失敗，十個鄰居的一半以上同時進攻才能攻破它。而且，鄰居之間通訊和協(xié)調(diào)統(tǒng)計時間的唯一途徑是通過騎馬傳遞信息。然而，他們可在任意時間以任意頻率派出任意數(shù)量的信使到任意的對方。問題是如果每個城邦向其他九個城邦派出一名信使，十個城邦每個派出九名信使，也就是在任何一個時間有總計90次的傳輸，且每個城分別收到九個信息，每一封都寫著不同進攻時間。除此以外，部分城邦會答應(yīng)超過一個的攻擊時間，故意背叛，所以他們將重新廣播超過一條的信息鏈。這個系統(tǒng)迅速變質(zhì)成不可信的信息和攻擊時間相互矛盾的糾結(jié)體。
比特幣系統(tǒng)為解決這樣類似的問題，為每一個發(fā)送信息者加入成本，降低信息傳遞的速率。所加入的成本就是工作量證明。工作量證明是基于計算一個隨機哈希算法的。它唯一做的事情就是獲得一些輸入然后進行計算，并得到遺傳64位的隨機數(shù)字和字母的字符串，就像這個：
d70298561fedce6147b5bf509e28d29627078d9a01a8f86b
單個哈希值計算機可以即時計算出來，但比特幣系統(tǒng)規(guī)定，只有一個前面13個字符是0的哈希值結(jié)果才能被比特幣系統(tǒng)接受成為“工作量證明”。這樣一個13個0的哈希值是極其不可能與罕見的，在目前需要花費整個比特幣網(wǎng)絡(luò)大約10分鐘的時間才能被計算出來一個。在比特幣計算網(wǎng)絡(luò)中找到一個有效哈希值之前，上十億個無效值會被計算出來。這樣就減慢了信息傳遞速率同時也可獲得整個系統(tǒng)可用的“工作量證明”。
用非對稱加密技術(shù)和Hash算法給信息數(shù)字簽名
在POW技術(shù)基礎(chǔ)上，信息傳遞還得使用非對稱加密算法對信息加密，產(chǎn)生公鑰和私鑰。用公鑰對信息進行加密只有對應(yīng)的私鑰才能解密，這使得信息公開傳輸和密鑰管理問題得以高效解決。在比特幣系統(tǒng)中，除了使用非對稱加密解決信息傳遞的可信問題外，還使用安全散列算法(Hash算法)來對信息進行數(shù)字認(rèn)證簽名，從而快速驗證用戶的身份。要想證明對此信息擁有所有權(quán)和更改權(quán)，就必須在網(wǎng)絡(luò)中廣播發(fā)送請求，所有的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點都可以使用公鑰來驗證這個請求是否對應(yīng)于這個簽名，若對應(yīng)則信息被驗證。