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在区块链领域对拜占庭容错的正确理解

前言:拜占庭容错在区块链领域是一个通用术语,也是密码学的核心问题。本文适合初学者阅读。本文的作者Demiro Massessi由Dyna翻译。译者注:本文简化了可能出现在“拜占庭将军问题”中的各种数学模型。并简要指出拜占庭问题的核心是“尽管存在破坏者,但是具有最大计算能力的链可以被视为主链,因为成为叛徒的成本(张贴伪造的区块)和困难竞争如此之大,几乎是不可能的。”由于区块链的分散性和自治性,在允许某些错误的情况下,许多参与节点如何才能达成共识?为了传达信息,这是一个核心问题,中本聪是第一个这样做的人。当您开始深入了解区块链时,您会经常听到一个术语:拜占庭容错(BFT)。如果您想弄清楚,这个听起来很奇怪和神秘的术语,我们可以用一个故事来解释。 1982年,提出了一个数学问题,称为拜占庭将军问题。其背后的数学原理在此不再详细描述。本质上,拜占庭将军问题是一个关于两个帝国之间战争的故事。一个帝国被坚固的城墙包围,另一个帝国的几名将军包围了这座城市,每位将军都率领一支军队等待袭击。两个帝国势均力敌。如果所有将军都同意同时发动进攻,他们将有足够的力量击败城墙内的帝国并赢得战争。但是,无论出于何种原因,如果他们不能同时协调和发动攻势,即使只有一名将军错过了信息,他们的攻城计划也会失败并输掉战争。拜占庭将军问题探讨了密码学的一个关键领域。实际上,这是密码学的核心,本质是如何在某些人可能“反抗”的环境中交换信息。现在,这些将军们交流的唯一方法是在整个城市范围内派出伪装的使者,向其他将军们发送信息。这里总会有风险。如果您是将军之一,并且会从其中一个使者那里收到消息,那么您如何知道?或者比随机决定更能自信地确定所获得的信息可靠且未被篡改?这也是1982年提出的假设,直到2008年才解决。那年,匿名的中本聪(Satoshi Nakamoto)提出了一种使比特币成为可能的解决方案。本质上,解决方案是让所有将军拥有尽可能多的数学家。 “当我们谈论拜占庭式的容错性时,我们所谈论的是将军比墙内的帝国拥有更多的权力,更多的数学家或更多的计算能力。”因此,如果我可以雇用更多的数学家,那就意味着我可以加密我通过城市的信息越来越复杂。但是如果城市外将军的权力平衡变得非常有利,并且他们可以使用的加密方法非常复杂,以至于城市中的任何数学家实际上都没有机会或很少机会能够拦截消息,那么将其解密,更改内容,然后在将军们几乎没有注意到的足够快的时间内对其进行重新加密。这是拜占庭的容错能力。这就是我们现在看到的,尽管以太坊正在过渡到权益证明系统,但大多数公共区块链解决方案中都使用了容错机制,包括我之前提到的比特币和以太坊。因此,当涉及到区块链时,当您听到拜占庭式的容错性时,这意味着如果区块链上的计算能力和哈希能力强于链外的能力,它将变得安全。比特币是目前最大的区块链网络,拥有30,000多个节点,以太坊拥有16,000多个节点。它为我们提供了高度的安全性和不变性。这些网络上的计算能力是如此强大,以至于对手实际上没有太多机会控制尽可能多的计算能力来攻击区块链上的数据。如果有人想这样做,那么背后的经济机会可能是他们将花费更多的钱同时使用所有计算能力,而这可能是他们无法承受的。在此问题上,您将听到很多有关51%攻击的问题。最后,我们可以说拜占庭容错是密码学的根源。这仅是关于当存在“敌方对手和恶意行为者”时如何安全地来回传递信息的纯粹研究。区块链中存在的所有安全性。以及不变性的基础。