拜占庭将军问题

问题总结
此时总结一下， 拜占庭问题的问题到底是什么：所有将军如何才能达成共识去攻 打（或撤退）城堡
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根据相关的研究，得出一个【一般性的结论】：如果叛徒的数量大于或等于三分 之一 ，那么拜占庭问题不可解，这个三分之一也被称为拜占庭容错，三模冗余 是完全无法容错的（也就是说无解，不可能保持一致性）
最简单的策略即： 投票 （上图中的红色箭头和绿色箭头为每个将军做出的判断） ， 超过半数支持某个决定，那么所有 9 个将军一定执行这个决定。如上图，5 个将 军决定进攻，4 个将军决定撤退，那么所有将军都会下令：进攻！
这种策略需要每个将军把自己的判断通过一种途径（途中灰色箭头）传递到所有 其他将军处。相对的，每个将军只有在收到了所有投票结果后，才会下令。如上 面的例子，所有将军得到投票：4 进攻 5 撤退，才下令撤退。
我们先假设信道一定是可靠的， 传令兵死亡之类的事情我们不考虑，毕竟在一个 非常复杂的网络中， 还可以通过多条的方式连接任意两个节点，可靠性还是值得 相信。主要破坏一致性的还是心怀不轨的【间谍】，或者总结为：如何防止【间 谍】对整体决策（进攻还是撤退）进行破坏？
我们按照区块链模型构造一个下图所示的系统
解释方法使用副官模型即可
推广到计算机系统内，【将军】类比为【计算机】，而计算机因为物理或被感染 等其他原因造成的【运行异常】就是【叛徒】，其实整个问题也是为了保证分布 式系统的一致性和可用性
传统解决方案
在区块链 之前，有两种解决方案：口头协议（又称为拜占庭 容错算法）和书面协议
【可视化直观】
其中每个将军投降下方的数字就是收到的攻击事件列表，在该规则下，可以看到 能保证，当叛徒数量小于 1/3 维护系统的一致性，即无论是什么情况，都可以防 止不一致的决定被执行（至少也是按兵不动，并且很容易定位叛徒是谁）
注意， 在这种仅有 4 个节点的情况下看似复用信道和传递消息的数量不多。 但随 着结点的增加， 时间复杂度和信道使用量级是节点数的平方。大规模网络基本瘫 痪，效率太低。
通常来说，大多数分布式系统使用的是书面协议确保一致性，中心机构背书。其 中有实用拜占庭容错算法（PBFT）最为有名
PBFT 概述
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这个算法说起来也不难理解，他的核心思想是：对于每一个收到命令的将军，都 要去询问其他人， 他们收到的命令是什么。也就是说利用不断的信息交换让可行 的节点确认哪一个记录选择是正确的，即发现其中的背叛者
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区块链解决方案
我们知道，区块链（想了解更多区块链原理，请移步：区块链常见问题）最强的 地方就在于它的一致性，同时这正是拜占庭问题的核心。
案例拆解
我们先假设你已经完全了解了比特币区块链的运行原理， 那么我们一步一步建立 一个场景看一看区块链是如何解决拜占庭将军问题？
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首先， 你要知道这个问题属于计算机科学领域。解决这个问题才是区块链最大的 价值所在，因为这个问题一直是分布式系统的重要难题之一。
什么是拜占庭将军问题
这个问题的定义者是图灵奖获得者——Lamport，分布式系统的关键性奠基人 之一。他有面包店算法，拜占庭将军问题，Paxos 算法等著名成果。
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每个将军本地都存储一份【记录】：记录所有将军的决定，比如“1：1”代表 1 号将军决定进攻
然后构造以下协议内容：

使用数字签名保证身份可可信 所有将军参与挖矿，国王以保证战役胜利为缘由，出资，奖励每一个挖到新区块 俩的将军

每一个将军当本地维护的最新确认【记录】中包含了所有 1-9 号将军的决定后， 正式做出自己的决定 在这个案例中，抛弃了代币的设定，因为不存在交易行为，而是由国王出资（保 证战争不被间谍影响，我认为国王应该愿意出这笔钱）。在拜占庭时期，因为没
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这个投票策略的最大问题：假设出现了叛徒，如上图所示，会出现两种情况

【1】对自己位置的战场情况进行错误广播（比如他这个地方同的将军送去不同的消息破坏整体决定的一致性（导致左 边四个将军选择撤退，右边四个将军选择进攻）
必须强调，在传统的拜占庭问题构造的情景中，只能是一个例子，这个应用情景 是完全没有没有必要使用区块链来解决的！
总结
互联网技术的存在， 让传输过程中， 基本没有延迟 （或说延迟很小可以基本忽略） ， 解决了通讯延迟的问题
区块链使用链型数据结构 + 算力互相制约使得作假的成本随着时间的加长呈指 数上升，解决了一致性问题。当然非对称秘钥部分的密码学，解决了身份确认问 题。
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有网络，构造上述这样的系统，是完全不可能的。而现在网络链路速度，效率越 来越高，让区块链解决一致性问题得以解决
这里就引出了现在区块链的核心问题：应用场景与代价博弈。你要解决的痛点， 到底值不值得这样的花费呢？无论是算力消耗，还是资源消耗，亦或是类似于上 述案例中的国王出资（区块链代币价值为负数？），都是一种【代价】。完全的 信任是不存在的，只有当造假（走捷径获得利润）的成本远远高于得到的利润， 才能取得信任（一致性）。
问题描述
9 个将军带领 9 支军队，打一场攻城战役。假设每个将军都能独立根据眼前战况 做出两种判断：进攻或撤退，要求（或者最终目的是）如何让这 9 个将军的命令 是一致的（一致性，即共识）？要么一起进攻，要么一起撤退（每个将军之间也 是互不信任的，也有消灭对方的动机）。
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【问题定义】总共 4 个将军，有 1 个是叛徒，每个将军需要在自己的战斗计划 中添加一行内容 <什么时间>进攻
【目标】只需要 3 个将军达成一致在同一时间进攻，就可以攻占城市，否则进攻 者全军覆没。最终目标还是统一一个一致的战斗计划，并按照计划同时实施（在 去中心化系统中，即【记录】的一致性）
【方法】对于每一个收到命令的将军，都要去询问其他人，他们收到的命令是什 么。在判断不出判断者的情况，执行更多的那个命令
采用 PBFT 方法，本质上就是利用通信次数换取信用。每个命令的执行都需要节 点间两两交互去核验消息，通信代价是非常高的。通常采用 PBFT 算法，节点间 的通信复杂度是节点数的平方级的。
白话 PBFT
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还是用上面的将军的例子来举例，但为了方便我们把问题的定义稍作修改