GEN:分布式一致性—拜占庭将军问题

提起区块链，大家似乎感觉这项技术很神秘。今天从技术的角度剖析一下区块链的分布式一致性问题，很多研究人员称此问题为分布式领域的幽灵，也就是大家常常听到的拜占庭将军问题。

拜占庭将军问题是LeslieLamport提出的针对分布式对等网络中的通信容错问题。

LeslieLamport在其论文TheByzantineGeneralsProblem中以一个示例形象的描述了此问题：一组拜占庭将军分别各率领一支军队共同围困一座城市。为了简化问题，各支军队的行动策略仅限定为进攻或撤离两种。因为部分军队进攻、部分军队撤离可能会造成灾难性后果，因此各位将军必须通过投票来达成一致策略，即所有军队一起进攻或所有军队一起撤离。因为各位将军分别处于城市不同方向，他们只能通过信使互相联系。在投票过程中每位将军都将自己投票给进攻还是撤退的信息通过信使分别通知其他所有将军，从而，每位将军根据自己的投票和其他所有将军送来的信息就可以知道共同的投票结果而决定行动策略。

武汉寻今云创始人蒋鑫：今年将是分布式存储综合服务商的终极之战:据官方消息，在2021年IPFS分布式存储生态峰会上，武汉寻今云创始人蒋鑫发表“寻金与行业”主题演讲。他从寻今云的发展、区块链的思考、分布式存储领域的思考、数字通证的思考这四个方面与大家分享。他表示，武汉寻今云得到今天的成绩，是因为我们选对了公司，星际联盟；选对了赛道，分布式存储领域；选对了行业，区块链行业。另外，他向大家分享了他对未来市场的分析，他认为今年将是分布式存储综合服务商的终极之战。

他表示，星际联盟是一家有政府投资背景的分布式存储综合服务商，得到江西抚州政府和分布式资本投资，运维技术稳定。武汉寻今云是沙画中的一把沙子，是星际联盟的发展史的当中的一个部分；武汉寻今云的团队的人员，就是这把沙子里面的一粒沙子。这一粒沙子，淘起来看是一粒金沙。

他分享了对武汉市场的开拓计划，肯定了武汉渠道已经创造的销售成绩，并鼓励大家再接再厉，把握时代机遇，与星际联盟一起共创辉煌。[2021/4/17 20:30:43]

用通信术语描述拜占庭将军问题：可靠的计算机系统必须处理有故障的组件，这些组件的引入可能与系统其它部分信息冲突。根本不发送任何消息，向不同的邻居发送不同且错误的消息，以及谎报自己的输入值。一个可靠的计算机系统必须能够处理一个或多个组件的失败。失败的组件出现被忽略的行为，向系统的其他部分发送不一致的信息。

动态 | Dash Text推出分布式慈善项目:达世币钱包Dash Text已于近日推出了一个分布式慈善项目，提供分布式和自动化的慈善捐赠形式。捐赠者可以将Dash发送到指定的捐赠地址，该地址会均匀且即时地分发给所有的受捐者。目前，该计划目前处于试点阶段。[2019/3/17]

在分布式计算中，不同的计算交换通讯信息从而达成共识并按照同一套协作策略行动。但有时，系统中的成员计算机可能因出错而发送错误的信息，用于传递信息的通讯网络也可能导致信息损坏，使得网络中不同的成员关于全体协作的策略得出不同结论，从而破坏系统一致性。

拜占庭将军问题是存在前提假设条件的，在消息丢失的不可靠信道上试图通过消息传递的方式达到一致性是不可能的，因此对一致性的研究一般假设是建立在信道是可靠的这个前提下。拜占庭将军问题的核心是允许存在少数节点作恶的情况下如何达成共识的问题。

现场 | 冯国东：分布式存储未来的技术价值及实用性毋庸置疑:金色财经18日现场报道，由中国通信工业协会区块链专业委员会指导，四块科技有限公司主办的基于IPFS区块链分布式存储技术应用高峰论坛在深圳召开。四块科技创始人,中国通信工业协会区块链专委会常务副主任委员会冯国东在会上展示并阐述了分布式存储设备发展现状及运行模式，他表示，如果能把一个安卓系统或IOS系统安装到分布式存储里，不管人们在做什么，各项数据都可以通过面部识别可确认ID，数据的响应性快，安全性和便捷性会更高。他还表示，四块科技的官网已经发布到IPFS的节点上，未来访问网站不再需要HTTP，而是IPFS，分布式存储未来的技术价值及实用性毋庸置疑。[2018/11/18]

拜占庭将军问题实际上是如何让一个分布式系统的保持一致性和在特定条件下保持正确性的问题。可抽象为满足以下2个条件的算法：

金色财经现场报道为友资本创始合伙人陈菜根：分布式商业有九大法则:金色财经现场报道，在2018中国区块链高峰论坛峰会现场为友资本创始合伙人陈菜根表示，“分布式商业的九大法则包括：法则一，存储即所有，一个人的财产归属及其安全性，根本上取决于财产存储方式及其定义权；法则二，数据即资产，价值互联网上的数据，都将因为需求而成为有价资产，数据多寡即穷富；法则三，行为即挖矿，每个人的行为，都将被切碎为一个个挖矿动作，用行动给社区贡献能量；法则四，代币即奖励，你所拥有的每个代币，都是某个动作的有价奖励，多劳多得，能量守恒；法则五，通证即信用，1个token代表了1个信用值，是有价值的凭证，权责清晰，自由流通；法则六，代码即合约，在链上，代码将取代文本，成为合约新呈现形式；法则七，节点即渠道，每个硬件因为算法植入而成为数据的采集和流通节点，渠道更加毛细化；法则八，社区即组织，重新定义组织边界，资产所有权打散，权利中心崩塌，呈现全球分工；法则九，共识即法律，规范社区成员的是大家而成为共识，认可即生效，反对即出局。”[2018/5/19]

条件IC1.所有忠诚的将军得出相同的作战指令，并且按指令执行，保持指令的一致性。

条件IC2.如果作战指令是忠诚的将军发出的，所有忠诚的将军会遵循该将军发出的作战指令，特定条件下的正确性。

LeslieLamport论文里TheByzantineGeneralsProblem提到了OralMessages和Signedmessages两个解决方案，其算法如下：

1、OM(m)口头协议算法

结论：如果有m个叛军，必须至少有3m+1位将军才能保证口头协议算法能解“拜占庭将军问题”。

前提假设：

A1.每个被发送的消息都能够被正确的投递

A2.信息接收者知道是谁发送的消息

A3.能够知道缺少的消息(如果叛军不配合发送消息，算法默认一个值“撤退”的来替代)

证明过程：

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

2、SM签名协议算法

结论：在不管有多少叛军的情况下，都能让忠诚的将军们保持一致的行动

前提假设：

A1.每个被发送的消息都能够被正确的投递

A2.信息接收者知道是谁发送的消息

A3.能够知道缺少的消息(如果叛军不配合发送消息，算法默认一个值“撤退”的来替代)

A4.1签名不可被伪造，一旦被篡改即可发现

A4.2任何人都可以验证将军签名的可靠性

证明过程：

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

读者如果想对分布式算法深入解析，如Paxos、Pow、BFT，推荐区块链核心算法一书，文中有部分值得深入研读的参考文献。

参考文献：

TheByzantineGeneralsProblem.LESLIELAMPORT,ROBERTSHOSTAK,andMARSHALLPEASESRIInternational

区块链核心算法解析.RogerWattenhofer

参考链接

TheByzantineGeneralsProblem

同步链接：

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

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