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拜占庭将军问题是什么?深度解读看一篇就够了

2018-11-08 作者: 浏览: 13 views 我要评论 字号:

摘要: 拜占庭将军问题 拜占庭将军问题,首先由Leslie Lamport与另外两人在1982年提出,很简单的故事模型,却困扰了计算机科学家们数十年。 拜占庭帝国即中世纪的土耳其,拥有巨大的财富,周围10个邻邦垂诞已久,但拜占庭高墙耸立,固若金汤,没有一个单独的邻邦能...

拜占庭将军问题

拜占庭将军问题,首先由Leslie Lamport与另外两人在1982年提出,很简单的故事模型,却困扰了计算机科学家们数十年。

拜占庭帝国即中世纪的土耳其,拥有巨大的财富,周围10个邻邦垂诞已久,但拜占庭高墙耸立,固若金汤,没有一个单独的邻邦能够成功入侵。任何单个邻邦入侵的都会失败,同时也有可能自身被其他9个邻邦入侵。拜占庭帝国防御能力如此之强,至少要有十个邻邦中的一半以上同时进攻,才有可能攻破。

然而,如果其中的一个或者几个邻邦本身答应好一起进攻,但实际过程出现背叛,那么入侵者可能都会被歼灭。

于是每一方都小心行事,不敢轻易相信邻国。这就是拜占庭将军问题。

在拜占庭问题里,各邻国最重要的事情是:所有将军如何能过达成共识去攻打拜占庭帝国。

达成共识并非坐下来开个会那么简单,有的将军心机深不可测,口是心非,如果有叛徒,可能会出现各种问题:

1. 叛徒可能欺骗某些将军自己将采取进攻行动。

2. 叛徒可能怂恿其他将军行动。

3. 叛徒可能迷惑其他将军,使他们接受不一致的信息,从而感到迷惑。

4. 针对拜占庭问题的深入研究,科学家们得出一个结论:如果叛徒的数量大于或等于1/3,拜占庭问题不可解。

解释过程可以用一个副官模型来解释:

假设只有3个人,A、B、C,三人中如果其中一个是叛徒。当A发出进攻命令时,B如果是叛徒,他可能告诉C,他收到的是“撤退”的命令。这时C收到一个“进攻”,一个“撤退”,于是C被信息迷惑,而无所适从。

如果A是叛徒。他告诉B“进攻”,告诉C“撤退”。当C告诉B,他收到“撤退”命令时,B由于收到了司令“进攻”的命令,而无法与C保持一致。

正由于上述原因,在只有三个角色的系统中,只要有一个是叛徒,即叛徒数等于1/3,拜占庭问题便不可解。

当然,只要叛徒数小于1/3,问题还是可解的。

解决方案:区块链技术

互联网的存在,首先降低了信息的流通成本。每个将军配一台电脑,就解决了”书面协议“中骑马通讯造成时间延迟的问题。

如果10个将军中的几个同时发起消息,势必会造成系统的混乱,造成各说各的攻击时间方案,行动难以一致。

谁都可以发起进攻的信息,但由谁来发出呢?中本聪巧妙地在个系统加入了发送信息的成本,即:一段时间内只有一个节点可以传播信息。

它加入的成本就是“工作量”——节点必须完成一个计算工作才能向各城邦传播消息,当然,谁第一个完成工作,谁才能传播消息。

当某个节点发出统一进攻的消息后,各个节点收到发起者的消息必须签名盖章,确认各自的身份。中本聪在这里引用现代加密技术为这个信息签名。

这种加密技术——非对称加密完全可以解决古代难以解决的签名问题:

消息传送的私密性;能够确认身份;签名不可伪造、篡改。

非对称加密算法的加密和解密使用不同的两个密钥.这两个密钥就是我们经常听到的"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。比如,将军A想给将军B发送消息,为防止消息泄露,将军A只需要使用B的公钥对信息加密,而B的公钥是公开的,B只需要用只有他自己只的私钥解密即可。

将军B想要在信件上声明自己的身份,他可以自己写一段“签名文本”,并用私钥签名,并广播出去,所有人可以根据B的公钥来验证该签名,确定的B的身份。

由此,一个不可信的分布式网络变成了一个可信的网络,所有的参与者可以在某件事在达成一致。

-End-

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