数字货币:区块链安全——拜占庭容错

自2008年，比特币作为一种点对点的电子现金系统诞生以来，许多其他的数字货币也逐渐兴起，且每个数字货币都有其特定的机制。但几乎所有的数字货币都有一个共同点，那就是以区块链为核心架构。Billions项目组Billions项目组Billions项目组

绝大多数情况下，区块链都是被设计成去中心化的，由分布式节点网络维护的电子账本。因此，区块链系统可以让金融交易在没有中间人的情况下完全透明且可靠地执行。数字货币正逐步替代需要高可信度的传统银行支付系统。

正如大多数分布式计算系统一样，数字货币网络的参与者需要定期就区块链的当前状态进行讨论并达成一致，这就是我们所说的达成共识。但是，在分布式网络中以安全高效的方式达成共识绝非易事。

MyEtherWallet推出以太坊区块链浏览器EthVM:MyEtherWallet推出以太坊区块链浏览器EthVM，2015年以来该钱包一直在购买域名。（Decrypt）[2020/9/15]

那么，在某些节点可能出现故障或不诚实行为的情况下，分布式计算机节点网络如何就决策达成一致？这就是所谓的拜占庭将军问题的根本，它产生了拜占庭容错的概念。

什么是拜占庭将军问题？

Interlay发布基于波卡区块链的比特币桥接概念证明“BTC平行链”:据官方消息，Interlay宣布为波卡区块链上无需信任的比特币桥接发布概念证明“BTC平行链”，将允许用户1：1铸造比特币支持的资产PolkaBTC到Polkadot区块链上，并被广泛用于波卡的去中心化金融中，包括去中心化交易所、稳定币和借贷协议。BTC平行链是使用Parity的Substrate框架在Rust中实现，并由Web3基金会提供资助，代码已经在Github上开源。（Medium）[2020/6/22]

简单来说，在1982年，拜占庭将军问题被认为是一个逻辑上的困境，它说明了一群拜占庭将军在试图就下一步行动达成统一意见时可能存在的沟通问题。

动态 | 币核创始人巨建华应邀参加中国资本市场50人论坛“2019中国区块链创新发展大会”:12月1日，由中国资本市场50人论坛主办，中国人民大学汉青经济与金融高级研究院、新华社区块链频道协办，币核科技参与支持的“2019中国区块链创新发展大会”在京举行。大会聚集国内政产学研等多领域精英，邀请国务院发展研究中心原副主任侯云春、中国人民大学汉青经济与金融高级研究院院长汪昌云、K50智库秘书长武良山、中国银保监会监事会正局级监事员陈伟钢、国家发改委政策法规司副司长韦大乐、腾讯公司副总裁郑浩剑、火币集团COO朱嘉伟等多位嘉宾。作为区块链行业技术专家，币核科技创始人兼CEO、北京大学金融科技创新实验室特聘研究员巨建华也应邀出席本次会议，并与其他各专家共同参与区块链与实体经济融合、区块链+等问题的讨论。币核科技是一家DeFi科技服务平台，获得火币网、OKCoin等56家资本的共同投资，专注于研发以区块链为基础的跨链资产托管技术，旗下业务包括Bluehelix Cloud和Bluehelix Chain等行业基础设施，目前已经服务全球数百家区块链行业公司。[2019/12/1]

该困境假设每个将军都有自己的军队，每支军队都位于他们打算攻击的城市周围的不同位置。这些将军需要就攻击或撤退达成一致。只要所有将军达成共识，即协调后决定共同执行，无论是攻击还是撤退都无关紧要。

中国信息产业发展中心发布28个加密货币及其背后区块链的月度评级指数:今日，中国工业部下属研究部门中国信息产业发展中心（CCID）正式推出28个加密货币及其背后区块链的月度评级指数。CCID表示，该指数基于三项标准，即技术、应用和创新，但未公布其方法。以太坊在第一期评级中排名第一，而比特币仅排在第13位。[2018/5/17]

因此，我们可以考虑以下条件：

每个将军必须作出决定：攻击或撤退;一旦做出决定后无法改变;所有将军都必须就统一决定达成一致，并同步执行。

上述沟通问题涉及这样一个事实，即一个将军只能通过情报员发送的信息与另一个将军进行通信。因此，拜占庭将军问题的核心挑战是信息可能以某种方式被延迟传达，破坏或丢失。

此外，即使消息成功传递，一个或多个将军也可以选择恶意行动并发送欺诈性消息以混淆其他将军，导致行动失败。

如果我们将这个困境对应到区块链上，则每个将军代表一个网络节点，而节点需要就系统的当前状态达成共识。换句话来说，分布式网络中的大多数参与者必须同意并执行相同的操作以避免失败。

因此，在这些类型的分布式系统中达成共识的唯一方法是至少拥有三分之二以上的可靠和诚实的网络节点。这意味着如果网络中的大多数节点决定采取恶意行为，系统就很容易受到故障和攻击。

拜占庭容错

简单来说，拜占庭容错是能够抵抗拜占庭将军问题所导致的一系列失败的系统属性。这意味着即使某些节点出现故障或恶意行为，拜占庭容错系统也能够继续运行。

拜占庭将军问题有多种可能的解决方案，因此，有多种方法可以构建拜占庭容错系统。同样地，区块链有各种不同的方法来实现拜占庭容错，这就是我们说的共识算法。

区块链共识算法

我们可以将共识算法定义为区块链网络达成共识的机制。最常见的例子是工作量证明和权益证明。这里我们以比特币为例。

比特币协议规定了系统的主要规则，工作量证明共识算法说明了如何遵循这些规则以达成共识。

虽然工作量证明的概念比数字货币更早，但中本聪在原版本上进行了修改，并开发了一种改进后的工作量证明算法，可以将比特币的产生作为一种拜占庭容错系统。

请注意，该工作量证明算法不能完全抵抗拜占庭故障，但由于高成本的挖矿过程和底层加密技术，工作量证明已被证明是区块链网络中的一种最安全可靠的方法。从这个意义上说，由中本聪设计的工作量证明共识算法被许多人认为是拜占庭容错最高明的解决方案之一。

结论

拜占庭将军问题是一个有趣的困境，最终产生了拜占庭容错系统，这些系统正在各种场景中得到广泛应用。除区块链行业外，拜占庭容错系统的一些使用案例也包括航空，航天和核电行业。

在数字货币领域中，拥有高效的网络通信以及良好的共识机制对于任何区块链生态系统都至关重要。保护这些系统需要持续的努力，现有的共识算法尚未能克服一些限制。尽管如此，工作量证明和权益证明作为拜占庭容错系统来说都是有效的方法，其潜在的应用会激发更多的创新。

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