简单读懂拜占庭容错

前言：拜占庭容错是区块链领域的常见术语，它也是密码学的核心问题。本文适合初学者阅读。本文作者DemiroMassessi，是由“蓝狐笔记”社群Dyna翻译。译者注：本文简化了“拜占庭将军问题”中可能出现的多种数学模型，简要指出拜占庭问题解决的核心是“尽管有破坏者存在，拥有最多算力的链即可认定为主链，因为做叛徒的成本和竞争难度非常大，以至于几乎不可能。”由于区块链的去中心化和自治属性，如何在容许一定差错的情况下让众多参与的节点达成共识并传递信息，这是一个核心问题，中本聪第一个做到了。

当你开始深入了解区块链时，会经常听到一个术语：拜占庭容错。如果你想弄清楚它，一个听起来非常奇怪和神秘的术语，我们可以用一个故事来解释。1982年，一个叫做拜占庭将军问题的数学问题被提出来。这里不详细描述它背后的数学原理，本质上，拜占庭将军问题是一个关于两个帝国之间一场战争的故事。

以太坊牧猫人项目管理人员：伴随对冰河期进行修复，希望没有EIP-1559的矿工将无法进行简单的链分叉:3月6日消息，以太坊牧猫人项目管理人员、以太坊生态系统贡献者Edson Ayllon表示，EIP-1559将在以太坊伦敦网络升级中启动，同时将对即将到来的冰河期（Ice Age）进行修复。希望没有EIP-1559的矿工将无法进行简单的链分叉，但需要在冰河期（Ice Age）取消后分配新客户端。

此前2月11日消息，随着以太坊逐渐进入冰河期（Ice age）使得挖矿难度不断加大，每日新挖出的以太坊总量已经从20000个减少到了13000个，下降了近一半，降至历史最低点。

据悉，以太坊的冰河期（Ice Age）是以太坊的PoW机制对难度(difficulty)的调整策略。以太坊里PoW对难度的调整将根据区块高度不断增加，而这个增加是指数级的，算力发展的速度将远跟不上难度增加的速度。以太坊是不能进入冰河期的，进入冰河期意味着以太坊将失去功能。以太坊设置冰河期是为了表明其要转向PoS的态度和决心。[2021/3/7 18:22:48]

骑士精神：中世纪的战争一个帝国置身于坚实的城墙里，另一个帝国的数位将军包围了这座城市，每个将军都带领着军队等候进攻。两个帝国势均力敌。如果所有的将军达成一致同时进攻，他们就有足够的力量战胜城墙里的帝国，从而赢得战争。但是，不管出于什么原因，如果他们不能协调好同时发动进攻，哪怕只有一个将军错过了信息，他们的围攻计划将会失败并输掉这场战争。拜占庭将军问题探讨了密码学的一个关键领域，事实上，这是密码学的核心，本质是如何在一个某些人可能会“叛变”的环境中交换信息。

OKCoin市场开发负责人：6月2日比特币大跌是简单交易活动的结果:金色财经报道，OKCoin市场开发负责人Matthew Ficke表示，6月2日比特币在某些交易所大跌超1000美元是简单的交易活动的结果。Ficke指出，10400美元的价格水平在历史上是一个重要的区域。自2019年秋季以来，比特币已经三次进入这一区域，无法以显著的持久力突破这一区域。对于6月2日比特币暴跌，Ficke解释称，很可能是在附近触发了短期清算。他表示，活跃的交易员通常会通过设定这附近的止损位来管理风险。除非动能带动市场走高，否则多头仓位很快就会变得脆弱。这种动态可能会加剧短期价格波动。此外，他说，鉴于当前美国经济和公众的不确定性，比特币最近的上涨是有道理的。[2020/6/3]

现在,这些将军们唯一的沟通方式就是派一个伪装的信使，穿过城市给其他将军传递信息。这里将会一直存在一个风险。如果你是其中一个将军,你将从其中的一位信使那里得到一个消息，那么你怎么知道,或者你怎么能够比随机决定有更大把握相信你得到的信息是可靠且没有被篡改过的？这也是1982年提出的一个假设，直到2008年才得以解决。那一年匿名的中本聪(SatoshiNakamoto)提出了一个解决办法，这使得比特币成为可能。本质上，解决方案是让所有的将军都尽可能拥有更多的数学家。“当我们谈论拜占庭容错时，我们谈论的是将军们比城墙内的帝国拥有更多的权限，更多的数学家，或更多的算力。”所以,如果我能雇更多的数学家,那就意味着我可以越来越复杂地加密我通过城里传递的信息；但如果城外将军们的权力平衡局面变得非常有利,且他们可以使用的加密方法是如此复杂,以至于城里的任何一位数学家真的没有机会或非常小的机会，能够在将军们几乎注意不到的足够快的时间里，拦截消息，然后解密、改变内容并重新加密。这就是拜占庭容错。这也是现在我们看到的，大多数公共区块链解决方案中使用的容错机制，包括我之前提到的比特币和以太坊，尽管以太坊正在过渡到权益证明系统。因此，说到区块链，当你听到拜占庭容错时，它表示的含义就是如果区块链上的算力和哈希能力比链外的更强大，它就会变得安全。比特币是目前最大的区块链网络,拥有超过30,000个节点,Ethereum有超过16,000个节点,它为我们提供了高度的安全性和不可变性。这些网络上的算力非常强大,以至于真的没有多少机会，让一个对手可以控制尽可能多的算力来攻击该区块链上的数据。如果有人要这样做，其背后的经济机会很可能是，他们将花费更多的钱来同时利用所有的算力，这可能是他们无法承受的。关于这个问题，你会听到很多关于51%攻击的问题。最后,我们可以说,拜占庭容错是密码学的根源,它只是单纯研究我们如何在有“敌对方和恶意行为者”的时候能够安全地来回传递信息,它是存在于区块链中所有安全性和不可变性的基础。

徐海洋：区块链不是简单的新软件技术，而是巨大的技术浪潮:前百度首席架构师、微软亚洲研究院人工智能专家徐海洋受访21世纪经济报道时表示：我们很早就懂得区块链技术，但对技术的意义理解太少，所以原来只停留在帮朋友做技术顾问的层面。反思后我们发现，区块链不是简单的新软件技术，而是巨大的技术浪潮，我们应该更深入地参与其中。[2018/2/26]

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