RAL:分布式一致性—拜占庭將軍問題_Tinkernet

提起區塊鏈，大家似乎感覺這項技術很神秘。今天從技術的角度剖析一下區塊鏈的分布式一致性問題，很多研究人員稱此問題為分布式領域的幽靈，也就是大家常常聽到的拜占庭將軍問題。

拜占庭將軍問題是LeslieLamport提出的針對分布式對等網絡中的通信容錯問題。

LeslieLamport在其論文TheByzantineGeneralsProblem中以一個示例形象的描述了此問題：一組拜占庭將軍分別各率領一支軍隊共同圍困一座城市。為了簡化問題，各支軍隊的行動策略僅限定為進攻或撤離兩種。因為部分軍隊進攻、部分軍隊撤離可能會造成災難性后果，因此各位將軍必須通過投票來達成一致策略，即所有軍隊一起進攻或所有軍隊一起撤離。因為各位將軍分別處于城市不同方向，他們只能通過信使互相聯系。在投票過程中每位將軍都將自己投票給進攻還是撤退的信息通過信使分別通知其他所有將軍，從而，每位將軍根據自己的投票和其他所有將軍送來的信息就可以知道共同的投票結果而決定行動策略。

ChainUP：分布式存儲、區塊鏈+大數據成新基建方向:7月17日，由黑犇科技主辦的“2020年度IPFS分布式存儲技術交流會”在上海舉行，ChainUP作為合作伙伴參加活動。

活動圍繞IPFS分布式存儲技術、Filcoin主網上線后的預測、IPFS的未來價值等話題展開交流。ChainUP認為，分布式存儲、區塊鏈+大數據成為新基建的方向，所以目前做這方面的創業或者投資，符合國家新戰略，有非常多的投資價值和創業機會。近期ChainUP也聯合節點資本成立了一個2000萬美元的專項基金，用于投資IPFS相關領域，ChainUP將和業內創業團隊、技術團隊、有潛力的項目，進行包括資本層面在內的深度合作。[2020/7/17]

用通信術語描述拜占庭將軍問題：可靠的計算機系統必須處理有故障的組件，這些組件的引入可能與系統其它部分信息沖突。根本不發送任何消息，向不同的鄰居發送不同且錯誤的消息，以及謊報自己的輸入值。一個可靠的計算機系統必須能夠處理一個或多個組件的失敗。失敗的組件出現被忽略的行為，向系統的其他部分發送不一致的信息。

動態 | 華北電力大學申請基于區塊鏈的分布式電能交易專利:據北極星智能電網消息，華北電力大學申請了一項基于區塊鏈智能合約技術的分布式電能交易專利。專利提及，分布式的電力交易模型有效解決了成本高、效率低、數據安全性無法保證等難題，實現了低成本、高效能、環保綠色的電力能源網絡。[2018/11/16]

在分布式計算中，不同的計算交換通訊信息從而達成共識并按照同一套協作策略行動。但有時，系統中的成員計算機可能因出錯而發送錯誤的信息，用于傳遞信息的通訊網絡也可能導致信息損壞，使得網絡中不同的成員關于全體協作的策略得出不同結論，從而破壞系統一致性。

拜占庭將軍問題是存在前提假設條件的，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是建立在信道是可靠的這個前提下。拜占庭將軍問題的核心是允許存在少數節點作惡的情況下如何達成共識的問題。

動態 | Covesting獲得了分布式賬本技術許可:上周五，加密貨幣交易平臺Covesting從直布羅陀監管部門獲得了分布式賬本技術許可(DLT)。Covesting稱，DLT許可證使其交易所在加密貨幣市場中處于獨特的戰略優勢地位。[2018/10/20]

拜占庭將軍問題實際上是如何讓一個分布式系統的保持一致性和在特定條件下保持正確性的問題。可抽象為滿足以下2個條件的算法：

條件IC1.所有忠誠的將軍得出相同的作戰指令，并且按指令執行，保持指令的一致性。

條件IC2.如果作戰指令是忠誠的將軍發出的，所有忠誠的將軍會遵循該將軍發出的作戰指令，特定條件下的正確性。

LeslieLamport論文里TheByzantineGeneralsProblem提到了OralMessages和Signedmessages兩個解決方案，其算法如下：

分布式資本姚鏡儀：未來大部分經濟生活將在區塊鏈上成長:中國金融信息網6月18日訊，近日分布式資本合伙人姚鏡儀表示，區塊鏈技術將從底層關系改變人們的未來。區塊鏈未來有三個方面可以確定：1.未來大部分經濟生活將在區塊鏈上成長；2.公司制度的圍墻會消失；3.區塊鏈經濟體量會呈現指數級的增長。區塊鏈最大的價值是對傳統行業業態的重塑。雖然目前在技術層面仍有非常多的瓶頸，制約著區塊鏈應用成長起來。但區塊鏈經濟可能帶給人們商業形態和思維方式上的巨大變革。[2018/6/18]

1、OM(m)口頭協議算法

結論：如果有m個叛軍，必須至少有3m+1位將軍才能保證口頭協議算法能解“拜占庭將軍問題”。

前提假設：

A1.每個被發送的消息都能夠被正確的投遞

A2.信息接收者知道是誰發送的消息

A3.能夠知道缺少的消息(如果叛軍不配合發送消息，算法默認一個值“撤退”的來替代)

證明過程：

https://www.microsoft.com/en-us/research/uploads/prod/2016/12/The-Byzantine-Generals.pdf

2、SM簽名協議算法

結論：在不管有多少叛軍的情況下，都能讓忠誠的將軍們保持一致的行動

前提假設：

A1.每個被發送的消息都能夠被正確的投遞

A2.信息接收者知道是誰發送的消息

A3.能夠知道缺少的消息(如果叛軍不配合發送消息，算法默認一個值“撤退”的來替代)

A4.1簽名不可被偽造，一旦被篡改即可發現

A4.2任何人都可以驗證將軍簽名的可靠性

證明過程：

https://www.microsoft.com/en-us/research/uploads/prod/2016/12/The-Byzantine-Generals.pdf

讀者如果想對分布式算法深入解析，如Paxos、Pow、BFT，推薦區塊鏈核心算法一書，文中有部分值得深入研讀的參考文獻。

參考文獻：

TheByzantineGeneralsProblem.LESLIELAMPORT,ROBERTSHOSTAK,andMARSHALLPEASESRIInternational

區塊鏈核心算法解析.RogerWattenhofer

參考鏈接

TheByzantineGeneralsProblem

同步鏈接：

https://www.microsoft.com/en-us/research/uploads/prod/2016/12/The-Byzantine-Generals.pdf

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