[区块链] 拜占庭将军问题 [BFT]

  • 时间:
  • 浏览:0
  • 来源:大发pk10_pk10在线注册平台_大发pk10在线注册平台

背景:

  拜占庭将军问题报告 图片要是一群人可能听过,但告诉我具体是哪些意思。非要 究竟哪些是拜占庭将军问题报告 图片呢? 本文从最通俗的故事讲起,并对该问题报告 图片进行抽象,并告诉一群人拜占庭将军问题报告 图片为哪些在区块链领域作为另另三个 重点研究问题报告 图片。

哪些是拜占庭将军问题报告 图片:

  “拜占庭将军问题报告 图片”也被称为“拜占庭容错”。

  拜占庭将军问题报告 图片是Leslie Lamport(2013年的图灵讲得住)用来为描述分布式系统一致性问题报告 图片(Distributed Consensus)在论文中抽象出来另另三个 著名的例子。

  你这俩 例子大意是原本的:

  拜占庭帝国我想要进攻另另三个 强大的敌人,为此派出了10支军队去包围你这俩 敌人。你这俩 敌人虽不比拜占庭帝国,但也足以抵御5支常规拜占庭军队的一并袭击。这10支军队在分开的包围情况表下一并攻击。一群人任一支军队单独进攻都毫无胜算,除非有至少6支军队(一半以上)一并袭击可不后能 攻下敌国。一群人分散在敌国的四周,依靠通信兵骑马相互通信来协商进攻意向及进攻时间。困扰哪些将军的问题报告 图片是,一群人不选折 一群人中是不是有叛徒,叛徒可能擅自变更进攻意向可能进攻时间。在你这俩 情况表下,拜占庭将军们可不后能 保证有多于6支军队在同一时间一并发起进攻,从而赢取战斗? 

注:“  拜占庭将军问题报告 图片中何必 去考虑通信兵是不是会被截获或无法传达信息等问题报告 图片,即消息传递的信道绝无问题报告 图片。Lamport可能证明了在消息可能丢失的不可靠信道上试图通过消息传递的办法达到一致性是可能的。要是有,在研究拜占庭将军问题报告 图片的原本,可能假定了信道是非要 问题报告 图片的。 ”


 通俗分析:

  单从顶端的说明可能无法理解你这俩 问题报告 图片的比较比较复杂,一群人来简单分析一下:

  先看在非要 叛徒情况表下,只要另另三个 将军A提另另三个 进攻提议(如:明日下午1点进攻,你我想要加入吗?)由通信兵通信分别告诉这俩 的将军,可能幸运中的幸运,他收到了这俩 6位将军以上的同意,发起进攻。可能不幸,这俩 的将军也在此时发出不同的进攻提议(如:明日下午2点、3点进攻,你我想要加入吗?),可能时间上的差异,不同的将军收到(并认可)的进攻提议可能是不一样的,这是可能再次出现A提议有三个支持者,B提议有另另三个 支持者,C提议有另另三个 支持者等等。

  添加这俩 比较比较复杂,在有叛徒情况表下,另另三个 叛徒会向不同的将军发出不同的进攻提议(通知A明日下午1点进攻, 通知B明日下午2点进攻等等),另另三个 叛徒也会可能同意多个进攻提议(即同意下午1点进攻又同意下午2点进攻)。

  叛徒发送前后不一致的进攻提议,被称为“拜占庭错误”,而可不后能 除理拜占庭错误的你这俩 容错性称为「Byzantine fault tolerance」,简称为BFT。


问题报告 图片抽象:

  求解拜占庭将军问题报告 图片,隐含要满足以下另另三个 条件:

  1)每个忠诚的将军需用收到相同的命令值vi(vi是第i个将军的命令)。

  2)可能第i个将军是忠诚的,非要 他发送的命令和每个忠诚将军收到的vi相同。

  于是,拜占庭将军问题报告 图片的需用描述为:另另三个 发送命令的将军要发送另另三个 命令给其余n-另另三个 将军,使得:

  IC1.所有忠诚的接收命令的将军遵守相同的命令;

  IC2.可能发送命令的将军是忠诚的,非要 所有忠诚的接收命令的将军遵守所接收的命令。

  Lamport对拜占庭将军问题报告 图片的研究表明,当n>3m时,即叛徒的个数m小于将军总数n的1/3时,通过口头同步通信(假设通信是可靠的),需用构造一并满足IC1和IC2的除理方案,即将军们需用达成一致的命令。但可能通信是可认证、防篡改伪造的(如采用PKI认证,消息签名等),则在任意多的叛徒(至少得有另另三个 忠诚将军)的情况表下需用找到除理方案。

  而在异步通信情况表下,情况表就非要 非要 乐观。Fischer-Lynch-Paterson定理证明了,只要有另另三个 叛徒居于,拜占庭将军问题报告 图片就无解。翻译成分布式计算语言,在另另另三个 多线程 异步系统中,只要有另另三个 多线程 不可靠,非要 就不居于另另三个 协议,此协议能保证有限时间内使所有多线程 达成一致。

  由此可见,拜占庭将军问题报告 图片在另另三个 分布式系统中,是另另三个 非常有挑战性的问题报告 图片。可能分布式系统非要依靠同步通信,只要性能和数率将非常低。只要寻找这俩 实用的除理拜占庭将军问题报告 图片的算法一个劲是分布式计算领域中的另另三个 重要问题报告 图片。

在这里,一群人先给出分布式计算所含关拜占庭不足和故障的另另三个 定义:

  定义1:拜占庭不足(Byzantine Fault):任何观察者何必 同深度1看,表现出不同症状的不足。

  定义2:拜占庭故障(Byzantine Failure):在需用共识的系统中可能拜占庭不足导致 丧失系统服务。 

  在分布式系统中,都是 所有的不足或故障都能称作拜占庭不足或故障。像死机、丢消息等不足或故障非要算为拜占庭不足或故障。拜占庭不足或故障是最严重不足或故障,拜占庭不足有不可预测、任意性的不足,这类于遭黑客破坏,中木马的服务器要是 另另三个 拜占庭服务器。

  在另另三个 有拜占庭不足居于的分布式系统中,所有的多线程 都是 另另三个 初始值。在你这俩 情况表下,共识问题报告 图片(Consensus Problem),要是 要寻找另另三个 算法和协议,使得该协议满足以下另另三个 属性。

  1)一致性(Agreement):所有的非不足多线程 都需用同意同另另三个 值。

  2)正确性(Validity):可能所有的非不足的多线程 有相同的初始值,非要 所有非不足的多线程 所同意的值需用是同另另三个 初始值。

  3)可开始英文性(Termination):每个非不足的多线程 需用最终选折 另另三个 值。

  根据Fischer-Lynch-Paterson的理论,在异步通信的分布式系统中,只要有另另三个 拜占庭不足的多线程 ,就可能找到另另三个 共识算法,可一并满足上述要求的一致性、正确性和可开始英文性要求。在实际情况表下,根据不同的假设条件,有要是有不同的共识算法被设计出来。哪些算法各有优势和局限。算法的假设条件有以下几种情况表:

  1)故障模型:非拜占庭故障/拜占庭故障。

  2)通信类型:同步/异步。

  3)通信网络连接:节点间直连数。

  4)信息发送者身份:实名/匿名。

  5)通信通道稳定性:通道可靠/不可靠。

  6)消息认证性:认证消息/非认证消息。


中本聪的除理方案:

  在再次出现比特币原本,除理分布式系统一致性问题报告 图片主要是 Lamport提出的Paxos算法或其衍生算法。Paxos类算法仅适用于中心化的分布式系统,原本的系统的非要 不诚实的节点(不必发送虚假错误消息,但允许再次出现网络不通或宕机再次出现的消息延迟)。

  中本聪在比特币中创造性的引入了“工作量证明(POW : Proof of Work)”来除理你这俩 问题报告 图片,有兴趣可进一步阅读工作量证明(猛击!)。

  通过工作量证明就增加了发送信息的成本,降低节点发送消息数率,原本就以保证在另另三个 时间非要另另三个 节点(或是很少)在进行广播,一并在广播都是附上当事人的签名。

  你这俩 过程就像一位将军A在向这俩 的将军(B、C、D…)发起另另三个 进攻提议一样,将军B、C、D…看一遍将军A签过名的进攻提议书,可能是诚实的将军就会立刻同意进攻提议,而不必发起当事人新的进攻提议。

  以上要是 比特币网络中是单个区块(账本)达成共识的办法(取得一致性)。

  理解了单个区块取得一致性的办法,非要 整个区块链(总账本)可能达成一致也好理解。

  一群人稍微把将军问题报告 图片改一下:

  假设攻下另另三个 城堡需用多次的进攻,每次进攻的提议需用基于原本最多次数的胜利进攻下提出的(非要原本敌方已有损失最大,我方进攻胜利的可能就更大),原本约定原本,将军A在收到进攻提议时,就会检查一下你这俩 提议是都是 基于最多的胜利提出的,可能都是 (基于最多的胜利)将军A就不必同意原本的提议,可能是的,将军A就会把这次提议记下来。这要是 比特币网络最长链选折  (猛击!)


 经济学分析

  工作量证明虽然至少提高了做叛徒(发布虚假区块)的成本,在工作量证明下,非要第另另三个 完成证明的节点可不后能 广播区块,竞争难度非常大,需用很高的算力,可能不成功其算力就很硬耗费了(算力是需用成本的),可能有原本的算力作为诚实的节点,同样也需用获得很大的收益(这要是 矿工所作的工作),这也实际就不必有做叛徒的动机,整个系统也只要而更稳定。

  矿工挖矿获得比特币奖励以及记账所得的交易费用使得矿工更希望维护网络的正常运行,而任何破坏网络的非诚信行为都是损害矿工自身的利益。只要,即使这俩 比特币矿池具备强大的算力,它们都非要 作恶的动机,反而有动力维护比特币的正常运行,可能这和它们的切实利益相关。

  注:原始的拜占庭容错系统可能需用展示其理论上的可行性而不足实用性另外,还需用额外的时钟同步机制支持算法的比较复杂度也是随节点增加而指数级增加。实用拜占庭容错系统(PBFT)(猛击!)降低了拜占庭协议的运行比较复杂度,从指数级别降低到多项式级别(Polynomial),使拜占庭协议在分布式系统中应用成为可能。

总结:共识算法的核心要是 除理拜占庭将军问题报告 图片(分布式网络一致性问题报告 图片)。


 REFERENCE

  1. Lamport L,Shostak R,Pease M.The Byzantine generals problem.ACM Trans.on Programming Languages and Systems,1982,4(3):382-401.

  2. Fischer,M.J.,Lynch,N.A.,Paterson,M.:Impossibility of distributed consensus with one faulty process.J.ACM 32(2),374-382(1985).
  3. 《区块链技术指南》邹均,张海宁,唐屹,李磊 著

【时间仓促,如有错误,欢迎指正! ||   欢迎留下您的评语!  一群人一并探讨、学习区块链!】

【转载请注明出处!http://www.cnblogs.com/X-knight/