分布式一致性—拜占庭將軍問題_NERA:THE

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。

分布式搜索引擎QitChain全網算力達410.7PiB:據官方消息，分布式搜索引擎QitChain與交易平臺CoinW達成戰略合作，并于2021年12月29日進行QTC首發。根據CoinW數據顯示，截止2022年1月10日，QTC交易量為309.48萬美元。

與此同時，據官網數據顯示，QitChain全網算力有所增長，截止1月10日，QitChain全網算力為410.7PiB，全網最高已超過546PiB，為QTC正式上市前的132.85%。[2022/1/11 8:41:02]

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。

禧鑰一道執行董事阿猛：只要IPFS體驗足夠好，就會推動其他分布式項目發展:2020年6月22日，由金色財經主辦，節點咨詢、IPFS100.com承辦，星際特工、麥客存儲聯合主辦的“星際漫游指南——IPFS技術與應用研討論壇”在深圳拉開帷幕。禧鑰一道執行董事阿猛在主題為《IPFS的突圍與機會》的圓桌論壇中指出，中心化存儲本身會帶來一些問題，5G上來以后數據是爆發式增長的，IPFS和中心化存儲是平行的，IPFS需要以用戶作為支撐，而且體驗要足夠好，也許未來的改變，長遠一點會影響到分布式計算。[2020/6/22]

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。

聲音 | Aleksas Sulnius：分布式賬本技術為市場帶來新的機遇和挑戰:據巴比特消息，立陶宛央行區塊鏈研究中心前負責人Aleksas Sulnius表示，立陶宛央行正在適應新的市場環境，而不是局限于虛擬貨幣。DLT為金融、科技和法律等領域帶來了前所未見的機遇。如果有朝一日，能在區塊鏈上實現資產的流通，那么現在定義“虛擬資產”將有利于我們適應未來的世界。[2019/3/12]

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。

分布式資本、BKFUND同時入選36kr區塊鏈投資機構風云榜:今日，分布式資本、BKFUND同時入選36kr區塊鏈投資機構風云榜。BKFUND是分布式資本孵化的獨立數字資產基金，已完成近20個項目的投資。BKFUND管理合伙人許超逸表示，今年BKFUND將會繼續堅守價值投資的理念，幫助優秀區塊鏈項目的成長，同時也計劃在合適時機啟動第二期成長基金的募集。與此同時，在分布式資本的孵化下BKFUND主要團隊成員成立了Hashgard項目，旨在為數字資產管理行業提供一個解決方案，并打造一個分布式的可信資產管理協議，為數字資產投資者提供資產管理服務的Saas系統第一版本將于近期上線。[2018/3/28]

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：

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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