區塊鏈:區塊鏈安全——拜占庭容錯

自2008年，比特幣作為一種點對點的電子現金系統誕生以來，許多其他的數字貨幣也逐漸興起，且每個數字貨幣都有其特定的機制。但幾乎所有的數字貨幣都有一個共同點，那就是以區塊鏈為核心架構。Billions項目組Billions項目組Billions項目組

絕大多數情況下，區塊鏈都是被設計成去中心化的，由分布式節點網絡維護的電子賬本。因此，區塊鏈系統可以讓金融交易在沒有中間人的情況下完全透明且可靠地執行。數字貨幣正逐步替代需要高可信度的傳統銀行支付系統。

正如大多數分布式計算系統一樣，數字貨幣網絡的參與者需要定期就區塊鏈的當前狀態進行討論并達成一致，這就是我們所說的達成共識。但是，在分布式網絡中以安全高效的方式達成共識絕非易事。

南寧：充分發揮跨境金融區塊鏈服務平臺功能，每年安排300萬元獎勵資金:8月21日消息，廣西自治區人民政府辦公廳近日印發《加快廣西供應鏈金融發展若干措施》，鼓勵南寧、柳州、桂林等基礎條件較好的設區市開展首批供應鏈金融示范區創建。《措施》明確，充分發揮跨境金融區塊鏈服務平臺功能。推動相關物流企業等第三方數據接入跨境金融區塊鏈服務平臺，不斷豐富西部陸海新通道物流融資、跨境信用保險、跨境信用貸款等應用場景。自治區財政每年安排300萬元獎勵資金，對廣西區內業務量達到一定規模且直接接入跨境金融區塊鏈服務平臺的信息平臺給予50萬元的一次性獎勵。（南寧晚報）[2021/8/21 22:28:30]

那么，在某些節點可能出現故障或不誠實行為的情況下，分布式計算機節點網絡如何就決策達成一致？這就是所謂的拜占庭將軍問題的根本，它產生了拜占庭容錯的概念。

基于區塊鏈的檔案一體機在安徽省檔案局投入使用:記者從安徽省檔案局了解到，國內首款運用了區塊鏈技術的檔案一體機在安徽合肥正式問世并投入使用。安徽寶葫蘆信息科技集團股份有限公司產品總監王國才表示，該公司與浪潮聯合研發的G6檔案一體機，可在檔案管理過程中利用區塊鏈技術將流轉過程上鏈，構建可信可靠的流程跟蹤溯源，以保障共享區存儲數據的安全（防篡改），實現對數據的授權訪問，再通過檔案區塊鏈API開放平臺的多節點接入，同時優化了公共資源利用率。（科技日報）[2021/4/20 20:38:17]

動態 | 賽摩電氣：區塊鏈技術目前公司處在應用研究階段:9月29日，賽摩電氣（SZ300466）在互動平臺上表示，公司在工業互聯網協同制造平臺、智能工廠\\智慧電廠的建設中均有人工智能等先進技術的應用，區塊鏈技術目前公司處在應用研究階段，為拓展工業互聯網的應用領域打基礎，這些技術的研究將推動工廠的設備管理，決策方式和運營管理逐步從經驗型轉變為數據驅動型。[2019/9/29]

什么是拜占庭將軍問題？

簡單來說，在1982年，拜占庭將軍問題被認為是一個邏輯上的困境，它說明了一群拜占庭將軍在試圖就下一步行動達成統一意見時可能存在的溝通問題。

動態 | 阿里巴巴農場整合區塊鏈溯源等技術提高農事效率:據中國新聞網消息，湖北省秭歸縣水田壩鄉王家橋村部分臍橙園被納入阿里巴巴未來農場秭歸臍橙首期項目。農場整合了電子數據監測、水肥一體化滴灌、區塊鏈溯源以及光電分選系統，實現了無人化種植，提高了農事效率和精準度。[2018/10/30]

該困境假設每個將軍都有自己的軍隊，每支軍隊都位于他們打算攻擊的城市周圍的不同位置。這些將軍需要就攻擊或撤退達成一致。只要所有將軍達成共識，即協調后決定共同執行，無論是攻擊還是撤退都無關緊要。

因此，我們可以考慮以下條件：

每個將軍必須作出決定：攻擊或撤退;一旦做出決定后無法改變;所有將軍都必須就統一決定達成一致，并同步執行。

上述溝通問題涉及這樣一個事實，即一個將軍只能通過情報員發送的信息與另一個將軍進行通信。因此，拜占庭將軍問題的核心挑戰是信息可能以某種方式被延遲傳達，破壞或丟失。

此外，即使消息成功傳遞，一個或多個將軍也可以選擇惡意行動并發送欺詐性消息以混淆其他將軍，導致行動失敗。

如果我們將這個困境對應到區塊鏈上，則每個將軍代表一個網絡節點，而節點需要就系統的當前狀態達成共識。換句話來說，分布式網絡中的大多數參與者必須同意并執行相同的操作以避免失敗。

因此，在這些類型的分布式系統中達成共識的唯一方法是至少擁有三分之二以上的可靠和誠實的網絡節點。這意味著如果網絡中的大多數節點決定采取惡意行為，系統就很容易受到故障和攻擊。

拜占庭容錯

簡單來說，拜占庭容錯是能夠抵抗拜占庭將軍問題所導致的一系列失敗的系統屬性。這意味著即使某些節點出現故障或惡意行為，拜占庭容錯系統也能夠繼續運行。

拜占庭將軍問題有多種可能的解決方案，因此，有多種方法可以構建拜占庭容錯系統。同樣地，區塊鏈有各種不同的方法來實現拜占庭容錯，這就是我們說的共識算法。

區塊鏈共識算法

我們可以將共識算法定義為區塊鏈網絡達成共識的機制。最常見的例子是工作量證明和權益證明。這里我們以比特幣為例。

比特幣協議規定了系統的主要規則，工作量證明共識算法說明了如何遵循這些規則以達成共識。

雖然工作量證明的概念比數字貨幣更早，但中本聰在原版本上進行了修改，并開發了一種改進后的工作量證明算法，可以將比特幣的產生作為一種拜占庭容錯系統。

請注意，該工作量證明算法不能完全抵抗拜占庭故障，但由于高成本的挖礦過程和底層加密技術，工作量證明已被證明是區塊鏈網絡中的一種最安全可靠的方法。從這個意義上說，由中本聰設計的工作量證明共識算法被許多人認為是拜占庭容錯最高明的解決方案之一。

結論

拜占庭將軍問題是一個有趣的困境，最終產生了拜占庭容錯系統，這些系統正在各種場景中得到廣泛應用。除區塊鏈行業外，拜占庭容錯系統的一些使用案例也包括航空，航天和核電行業。

在數字貨幣領域中，擁有高效的網絡通信以及良好的共識機制對于任何區塊鏈生態系統都至關重要。保護這些系統需要持續的努力，現有的共識算法尚未能克服一些限制。盡管如此，工作量證明和權益證明作為拜占庭容錯系統來說都是有效的方法，其潛在的應用會激發更多的創新。

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