比特幣如何解決拜占庭將軍問題?


儘管我們傾向於將比特幣視為純粹的金融和貨幣革命,但我們不能忘記它也是(而且最重要的是)IT 領域一個非常困難的問題的解決方案。我們談論的是「拜占庭將軍」的問題。不要被看似講述了一點歷史教訓的表達方式所迷惑。我們正在討論的問題涉及去中心化系統難以達成可靠共識的問題,即使元素可以傳輸虛假資訊。

中本聰在比特幣白皮書中沒有直接提及拜占庭將軍的問題,但他的提議提供了解決方案。

比特幣是如何解決這個複雜的問題?讓我們在這篇文章中找到答案,它將簡單地向您解釋這個問題的含義以及如何用比特幣解決它。

了解拜占庭將軍的問題

拜占庭將軍問題是數學中使用的一個比喻,描述了一種情況,即去中心化網路中的參與者必須達成共識,儘管存在惡意或錯誤的參與者。因此,這個比喻允許我們將將軍們描述為網路的節點,而他們圍攻的城市指的是要達成的著名共識。

def byzantine_generals_problem(): # 將軍是將軍網絡的節點 = [“A”, “B”, “C”, “D”, “E”]

# 城市是達成共識的城市= “Consensus”

這個問題的主要挑戰是,一些將軍可能會成為(骯髒的)背叛,他們發送矛盾和虛假的信息來製造混亂並阻止共識。因此,「問題」的大問題在於如何防止假訊息傳播並破壞共識。

需要注意的是,只有去中心化系統才容易受到拜占庭將軍問題的影響,因為它們沒有可靠的資訊來源,也沒有辦法確認從其他網路使用者收到的資訊。這個問題在集中式系統中不會出現,因為資訊可以由中央實體驗證和控制。

👩‍🏫一點歷史:「拜占庭」指的是拜占庭帝國,也稱為東羅馬帝國。是395年羅馬帝國分裂後出現的帝國,一直持續到1453年君士坦丁堡陷落。拜占庭帝國以拜占庭城為中心,改名為君士坦丁堡(現為土耳其伊斯坦堡)由西元四世紀的羅馬皇帝君士坦丁一世所建。

拜占庭將軍問題的重要性

這個問題首先在1982 年發表的《拜占庭將軍問題》一文中進行了詳細討論。在當時的背景下,這是一個重要的問題,隨著互聯電腦網路的出現,這個問題變得更加重要。然後有必要找到解決方案來實現網路內的可靠傳輸。

事實上,如果拜占庭將軍的問題必須解決,那是因為它影響所有類型的電腦系統,而不僅僅是那些在敏感服務中利用的電腦系統,例如軍事應用。

如果一個分散式節點組需要所有成員之間進行可靠的通信,那麼就必須解決拜占庭將軍問題。這是至關重要的。

在沒有正式解決拜占庭將軍問題的情況下,已經提供了替代方案或半答案,據說可以「容忍」拜占庭錯誤(BFT)的系統。

拜占庭容錯(BFT)

拜占庭容錯(BFT) 是系統承受這些條件的能力。能夠承受更多拜占庭故障的網路具有更大的容忍度,這意味著它們比無法承受的網路更安全。

比特幣如何解決拜占庭將軍問題?

許多人可能會驚訝地發現拜占庭將軍的問題是間接解決的。事實上,比特幣十有八九不是專門為解決拜占庭將軍的問題而設計的。然而,它為去中心化網路中稱為「雙重支出問題」的相關問題提供了一種優雅而可靠的解決方案。

雙重支付問題實際上是拜占庭將軍問題在電子支付系統特定背景下的變體。這是第一次嘗試創建去中心化數位貨幣時就出現的問題,例如電子黃金甚至Wei Dai 的B-money 的情況。

閱讀:探索比特幣的前身

比特幣透過一種稱為工作量證明的機制引入分散式共識,成功解決了雙重支出問題。在比特幣網路中,節點(礦工)必須解決複雜的數學問題,以便在時間鏈中添加新的區塊。這需要時間和精力,因此惡意行為者偽造整個交易歷史變得極為困難。

透過按順序和時間順序將區塊相互連接,並使每個區塊包含對前一個區塊的引用,比特幣區塊鏈創建了分散式共識。如果惡意節點試圖修改過去區塊中的交易,它還必須修改所有後續區塊,隨著新區塊的添加,這變得越來越困難。這在數學上是可能的,但實際上是不可行的。

這就是比特幣間接解決拜占庭將軍問題的方式。

金融背景下的拜占庭將軍問題

就金融領域而言,比特幣是第一個解決拜占庭將軍問題的方案。事實上,金錢是理解拜占庭將軍問題的理想例子。如果沒有一個中央機構來決定其可靠性,一個社會如何創造出所有成員都可以信任的貨幣呢?這就是比特幣創建的全部意義。在工作量證明機制實施之前,它仍然是一個謎,因此為我們提供了這個問題的經驗可行性。

因此,區塊鏈(或更準確地說是「時間鏈」)為人們提供了一種完全安全的交換方式,同時確保所傳輸資訊的可靠性。

結論

正如我們所看到的,比特幣並沒有直接解決整個拜占庭將軍的問題。然而,它為以前被認為無法克服的謎題提供了微妙的解決方案。由此,中本聰成功地在去中心化系統中創造了一種貨幣,同時確保了資訊的可靠性。這是一項數學壯舉,也是這個過程中的天才。

這也解釋了為什麼許多比特幣愛好者相信比特幣的發明者應該獲得諾貝爾獎。是的,這只是對他為世界帶來的貢獻的一個小小的認可。

*我對這篇文章的狂熱語氣表示歉意,但我很難最小化比特幣的這一方面。

為了更進一步的:

比特幣與熱力學有何關係?

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