拜占庭将军问题与比特币

拜占庭将军问题（Byzantine Generals Problem），是由美国计算机科学家，图灵奖得主莱斯利·兰波特（Leslie Lamport），在其1982年发表的同名论文中提出的——分布式对等网络通信容错问题。

兰波特为了形象的说明计算机领域中，分布式系统一致性问题，编了这样的一个故事，大概如下：

拜占庭帝国想要进攻一个无比强大的敌人，派出了10个将军分别领导10支军队去包围这个敌人。这10支军队必须分开驻扎，没有一个统一的（中心化的）领导下达命令。而这个敌人十分的强大，可以同时抵抗5支拜占庭军队的袭击。拜占庭军队里的任何一支，想要单独进攻的话，都毫无胜算。除非至少超过一半（即6支及以上的军队）同时进攻，才能打败敌人。军队分散在敌人的四周，依靠通信兵来相互传递消息：商量“要不要进攻”和“什么时候进攻”。

那么问题来了，如果将军里有叛徒，那么这个叛徒将军可能发送错误消息。比如：告诉其中4只军队要进攻，然后告诉另外5只军队不进攻，然后只有4只军队同时进攻，吃了败仗。剩下5只军队，也无法战胜这个强大的敌人。最后拜占庭军队战败。

在这种状态下，拜占庭将军们，能不能找到一种分布式的协议，让他们能够远程协商，保证多于6支军队在同时发起进攻？从而打赢这场仗？

这个问题和比特币有什么关系呢？

比特币作为一个点对点、分布式数字货币系统，其中的各个节点（计算机）相当于故事中的将军，其记录的区块信息是否真实，能否确保信息传递的一致性，就和故事中要解决的问题基本一致了。

比特币系统是如何解决呢——工作量证明机制（PoW）和非对称加密。

对等的节点中，谁都可以发送信息，但是一个时间段内，应该只由一个节点传播信息，如何做到呢？比特币系统为发送信息加入了成本——“工作量”。节点必须完成一定的哈希计算，找到一个特定的随机数，才能传播消息（记账）。这个计算的过程，就叫挖矿。

对等的节点（每个将军），没有一个权威的中心来保证相互之间的信息的可信度，如何能保证发送的信息就是真实的节点所发送的呢？这则是由非对称加密技术来解决。

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)。公钥和私钥一般成对出现，如果消息使用公钥加密，那么需要该公钥对应的私钥才能解密；同样，如果消息使用私钥加密，那么需要该私钥对应的公钥才能解密。

非对称加密的作用是:保护消息内容，并且让消息接收方确定发送方的身份。

工作量证明和非对称加密，使一个不可信分布式网络变成了一个可信的网络，使所有参与者达成一致。

拜占庭将军问题的区块链解决方案，可以推广到任何需要建立信任的分布式网络上。比如域名、投票等等。

参考：

维基百科：拜占庭将军问题

The Byzantine Generals Problem

《区块链：从数字货币到信用社会》长铗等