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在前面兩期中，主要對(duì)區(qū)塊鏈的基本概念和基本設(shè)計(jì)原則進(jìn)行說明，現(xiàn)在有了這些背景知識(shí)后，再去學(xué)習(xí)更深層的知識(shí)將會(huì)更加容易。本期我們一起研究一下拜占庭將軍問題，這是區(qū)塊鏈解決的一個(gè)核心難題，通過理解這個(gè)問題的來龍去脈，相信大家會(huì)對(duì)區(qū)塊鏈的底層知識(shí)會(huì)有一個(gè)更深入的思考。

一、先講個(gè)故事

從前有個(gè)帝國(guó)叫做拜占庭，這個(gè)國(guó)家派出5位將軍去共同圍攻一座城市，他們5支軍隊(duì)分開駐扎在這個(gè)敵城周圍，這5個(gè)將軍之間只能通過信使聯(lián)系，只有5個(gè)將軍一起進(jìn)攻敵城才會(huì)勝利。

于是在他們5個(gè)人出發(fā)之前一起商量了進(jìn)攻的策略，少數(shù)服從多數(shù)，當(dāng)超過3個(gè)及以上的人都同意進(jìn)攻，則5個(gè)人一起進(jìn)攻，否則就一起撤退。

但是，如果他們5個(gè)人之前出現(xiàn)了一個(gè)叛徒，就可能導(dǎo)致最終的行動(dòng)不一致。如下圖：

將軍1234都按照服從多數(shù)人的規(guī)則來執(zhí)行，圖中的將軍01和02跑了，將軍03和04去攻打了，違背了開始他們一起進(jìn)退的約定。最終導(dǎo)致進(jìn)攻失敗，打了敗仗。

其中，壞蛋將軍05就可以理解為一個(gè)作惡的節(jié)點(diǎn)，他向不同的節(jié)點(diǎn)傳遞不同的消息，讓系統(tǒng)內(nèi)部的信息出現(xiàn)了不一致。

從這個(gè)故事可以看出：幾個(gè)相互協(xié)同的人，如果其中有個(gè)人作惡的話，可能不同的成員得出的最終結(jié)論不一致，從而破壞了系統(tǒng)的一致性。這就是拜占庭將軍問題，這個(gè)問題一直是協(xié)同合作中難以解決的問題。

二、現(xiàn)代版拜占庭將軍

大家都知道了區(qū)塊鏈?zhǔn)且惶兹ブ行幕姆植际较到y(tǒng)，既然是分布式系統(tǒng)就意味著要全網(wǎng)多臺(tái)服務(wù)器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行協(xié)同合作。

那拜占庭將軍問題就出來了：每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)相當(dāng)于一個(gè)拜占庭將軍，這些節(jié)點(diǎn)最終要共同維護(hù)一套數(shù)據(jù)，這個(gè)過程中可能出現(xiàn)兩個(gè)問題。

1.無法保證節(jié)點(diǎn)誠實(shí)

一個(gè)節(jié)點(diǎn)可能同時(shí)向不同的服務(wù)器發(fā)送不一致的消息，導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)之間存儲(chǔ)的信息不一致。這個(gè)可以把它理解為單點(diǎn)一致性問題。

2.無法保證系統(tǒng)內(nèi)部信息統(tǒng)一

分布式系統(tǒng)中存在一部分節(jié)點(diǎn)收到的信息和另一部分節(jié)點(diǎn)的收到的信息是不同的，那最終所有的節(jié)點(diǎn)應(yīng)該以哪一條信息為標(biāo)準(zhǔn)呢？

假設(shè)分布式網(wǎng)絡(luò)遵從少數(shù)服從多數(shù)的情況，那如果全網(wǎng)超過一半的節(jié)點(diǎn)同時(shí)作惡，去篡改了已經(jīng)存在的某條信息，那系統(tǒng)也只能接受這條不正確信息，導(dǎo)致系統(tǒng)的前后不一致。

這兩種問題可以統(tǒng)稱為系統(tǒng)一致性問題。

三、神奇的比特幣網(wǎng)絡(luò)

中本聰大神為了解決分布式系統(tǒng)中的拜占庭將軍問題，開創(chuàng)性的提出了工作量證明機(jī)制（POW），一舉解決了單點(diǎn)一致性和系統(tǒng)一致性問題。

先簡(jiǎn)單理解一下工作量證明機(jī)制是什么（我會(huì)在后面一期中進(jìn)行更詳細(xì)講解）：工作量，顧名思義就是要干活，在比特幣網(wǎng)絡(luò)中要做的就是全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)要共同算一道數(shù)學(xué)題，誰先算對(duì)，誰就能獲得發(fā)出一條消息的權(quán)利，并且系統(tǒng)還會(huì)給算對(duì)的節(jié)點(diǎn)額外的獎(jiǎng)勵(lì)；然后全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)在這條信息之后開始計(jì)算新的數(shù)學(xué)題。

1.如何解決的單點(diǎn)一致性問題

通過工作量證明機(jī)制，每個(gè)節(jié)點(diǎn)不再能隨便發(fā)送信息了，只有正確算出那道數(shù)學(xué)題才能發(fā)送一條消息。

這就降低了節(jié)點(diǎn)發(fā)送消息的速率，保證一段時(shí)間內(nèi)，大部分節(jié)點(diǎn)收到的是一條一樣的消息。

2.如何解決系統(tǒng)一致性問題

為了解決系統(tǒng)的一致性問題，比特幣網(wǎng)絡(luò)提出了最長(zhǎng)鏈概念和6次確認(rèn)概念。

（1）最長(zhǎng)鏈?zhǔn)鞘裁矗?/strong>