今日獻丑，給大家講一下拜占庭將軍問題——保證通俗易懂。背景介紹拜占庭將軍問題是一位名叫萊斯利·蘭伯特(Leslie Lamport)的高手(曾獲得圖靈獎)
今日獻丑，給大家講一下拜占庭將軍問題——保證通俗易懂。
背景介紹
拜占庭將軍問題是一位名叫萊斯利·蘭伯特(Leslie Lamport)的高手(曾獲得圖靈獎)在1982年提出的，關于點對點信息傳輸、系統(tǒng)容錯等問題。這個拜占庭將軍問題一提出來，大家覺得“嗯，以故事來講技術理論”很有意思。
幾乎每本關于比特幣的書都會講這個問題，只是這個問題翻譯到中國之后呢，講得有點詭異難懂。每個研究比特幣的人，都會看到拜占庭將軍問題?？纯春孟穸?，又好像沒懂。那么，到底懂沒懂呢?答案是，沒懂。
拜占庭將軍問題本身我認為是一個好的引子，但并不算是一個好的故事，咱中國人不熟悉呀。一雙臭腳萬人捧，時間長了，似懂非懂也就這樣了。咱沒有人家萊斯利的水平，這個故事講給有計算機密碼學功底的人聽，是個好類比，對我們未必是。
軍師聯(lián)盟
今天我們從新解構(gòu)這個問題，用大家熟知的三國故事更加細致地講解所謂的拜占庭將軍問題。
把時間軸拉回到三國時代，咱們設定一個前提，當時的時代背景下，只要一個書信文件是你寫下來的信息，有你的簽名和的蓋章就要認賬，信譽很重要。再設定一個背景，當時的老大是曹操，他軟禁了正牌兒的皇帝漢獻帝。曹操的都城周邊有十個將軍或者軍師，有諸葛亮、荀彧、郭嘉、孫策、徐庶等等軍師聯(lián)盟。這十個人呢，分居各地(如同分布式的節(jié)點)，半數(shù)以上的人聯(lián)合的話就可以打敗曹操，商量著要不要打曹操。
當時傳輸信息主要用的是信鴿飛來飛去，十個軍師之間飛鴿傳書，就是模擬點對點的信息傳輸。
這里面有兩個問題：
第一，如果出現(xiàn)了奸細，其實，都不用出現(xiàn)奸細，諸葛亮的信鴿飛到了郭嘉那里，郭嘉一看要打主公呀，我給你改成不打，再發(fā)出去。行不行？如何保證每一個節(jié)點不會篡改另一個節(jié)點發(fā)出的信息（所謂的惡意節(jié)點冒充正常節(jié)點）？
第二，怎么樣保證每一個節(jié)點(軍師或?qū)④?信息的記錄是一致的?
第一個問題怎么解決呢?用非對稱加密技術。
比如，諸葛亮說要打曹操，對發(fā)出的信件蓋章簽名，這個過程是用自己的私鑰進行加密;加完密之后，信鴿飛呀飛到郭嘉那里，郭嘉一看，要打主公呀，想改成不打曹操，但是看得見改不了呀。
第二個問題呢，怎么保證每個節(jié)點(軍師或者將軍)記錄的信息是一樣的呢?
現(xiàn)在的問題已經(jīng)不是打不打曹操的問題，關鍵是大家記錄的軍令信息是一樣的。
比如，
諸葛亮的信息：下個月三號早上八點從岐山發(fā)兵進攻曹操;
郭嘉：我不打曹操;
荀彧：曹丞相還不錯，先不要打;
魯肅：我走水路去打曹操;
司馬懿：我過三十年再打，兄弟們先上……
打不打都可以，但是大家記錄的這些信息需要一致。
每個軍師都有資格記錄軍令信息，那誰記錄的為準呢?設置一個數(shù)學題，然后誰先算出來這個數(shù)學題呢誰就來記錄信息。交給一個人來記錄然后發(fā)布給大家。誰智商高，誰算力大，誰先算出數(shù)學題的概率就比較大。讓他來記這個信息，然后張貼告示英雄榜，讓大家都知道，誰打誰不打這些信息(類比比特幣的交易信息)。然后大家一看數(shù)學題都算出來了，這次的算數(shù)題就算了，開始爭取下張英雄榜算下一個題。
激勵機制
各位想想，我去發(fā)英雄榜(記賬、廣播)這是個勞動呀，為什么還要我累死累活得去算數(shù)學題?這時候加入一個激勵機制。以比特幣原理為例，算出一個數(shù)學題挖出一個區(qū)塊，獎勵50個BTC(四年獎勵減半的事兒今天不講，簡化模型)。三國時代，一位軍師每次先算出來數(shù)學題，記錄好信息并貼出告示發(fā)出英雄榜，就送你50錠金子或者50個美女或者50座城池——這其實類似比特幣發(fā)明人中本聰設計的激勵機制。
這個時候呢，大家就有積極性了，都去搶著算這個數(shù)學題，算出來后就記好信息，張貼英雄榜。這就是PoW工作量證明機制，用PoW工作量證明機制保證記錄的信息是一致的。
完美地解決了拜占庭將軍問題。
招三千門客挖礦
故事進行到這里，打不打曹操就更不重要了。這十個軍師呢，每個人都想就想去算數(shù)學題，然后記錄好信息，張貼這個告示發(fā)英雄榜(發(fā)布到全網(wǎng))，可以得到獎勵，50錠金子或50座城池(50個比特幣)的誘惑力太大了。
這個時候，有人就雞賊了，比如諸葛亮，一個人不好算嘛。我的腦子變聰明了，我的智商升高了，比如從CUP到GPU到ASIC芯片級別了。但是，發(fā)現(xiàn)郭嘉、荀彧的智商也升高了，從100變成200了。好吧，我有錢，我招門客，你招300門客，我招3000門客，3000個門客3000個人給我一起算這個數(shù)學題!智商基數(shù)更高，算力更高，我先算出來的概率就大了。我先算出來題了，一公布出來，別的軍師(節(jié)點、礦工)就不用再算這個題了，去算下一個題。
這3000門客就相當于3000臺礦機，這就是比特幣的挖礦原理。
當然，大家還可以繼續(xù)開腦洞，諸葛亮養(yǎng)門客的食宿費用就像礦機的電費、維護費用;3000門客在一起就組成了礦場;還有礦池、接入算力平臺等等。朋友們可以自行腦補，在此不再贅述。
總結(jié)：比特幣解決了拜占庭將軍問題。第一個解決的問題是保證我(一個誠實節(jié)點)發(fā)出的信息不會被人(另一個節(jié)點)修改，方法是非對稱的加密技術;第二個解決的問題保證是每個人發(fā)出的信息被人記錄下來的數(shù)據(jù)是一致的。方法是PoW工作量證明機制。
