區塊鏈小知識：拜占庭容錯與共識算法
2022/04/29閱讀時間約 3 分鐘
區塊鏈的架構與無需中間人的信任機制
區塊鏈的核心架構是去中心化的節點網絡，經濟體系的機制是建立在無需中間人的信任機制-分散式帳本之上，透過分散式的節點來驗證與同步交易資料。
那大家有沒有想過一個問題，當有錯誤的交易資料、故障或是惡意的資料(駭客攻擊)出現的話，區塊鏈的機制是如何解決此問題呢？這個問題的概念就涉及到拜占庭將軍問題(Byzantine Generals Problem)。
關於拜占庭將軍問題
拜占庭將軍問題是一種邏輯上的困境，是由美國計算機科學家萊斯利·蘭波特(Leslie Lamport)在1982年提出的，核心概念是說有多位將軍要一同進攻一座城市，假設只有2種作戰策略的情況：
(1)必須全部的將軍決定都一起進攻或一起撤退，才能達成勝利或是安全撤退。
(2)如果有部分將軍決定進攻、部分將軍決定撤退，那就會導致災難性的結果。
每個將軍只能透過信使傳達決策給另一個將軍，這過程有可能信使發生問題，或是某位將軍是叛徒等狀況。
這個邏輯上的困境，如果發生在現實生活中，當系統決策延遲、故障或發生錯誤時，就有可能導致可怕的結果，像是飛機航空系統的運作、太空船的系統運作，如果因為故障、資料錯誤造成決策延遲或系統故障而無法運行，那都是一場災難！
最著名的拜占庭容錯系統就是馬斯克(Elon Reeve Musk)的SpaceX太空船公司的火星計劃，該公司主要負責太空運輸與航太製造。
而在分散式對等網絡(P2P)中需要按照共同一致策略協同運作的成員電腦即為問題中的將軍，而各成員電腦賴以進行通訊的網路鏈路即為信使。
拜占庭將軍問題描述的就是某些成員電腦或網路鏈路出現錯誤、甚至被蓄意破壞者控制的情況。
比特幣的節點網絡系統就是屬於點對點(P2P)的架構，更多細節請點擊拜占庭將軍問題維基百科。
拜占庭將軍問題與拜占庭容錯
解決拜占庭將軍問題的方式就是拜占庭容錯(BFT)，就是一種少數要服從多數的機制，在此拜占庭將軍問題下依然能讓系統正確的運行，在區塊鏈的世界中就產生了共識算法來解決此問題。
在區塊鏈的世界中，拜占庭容錯採用共識算法來解決
關於區塊鏈的共識算法目前主要有以下4種：
- PoW工作量證明：擁有越多算力的人的決定。
應用：比特幣、以太坊，運行算力的人為礦工，驗證資料的流程稱作挖礦。
- PoS權益證明：最有錢的人決定。
應用：以太坊2.0、Cardano艾達幣(ADA)、Algorand(ALGO)等。
- PoA權威證明：老大做決定，且一開始就決定誰是老大。
應用：如一些測試鏈，不想花費太多時間資源做驗證，僅需要快速的測試智能合約的部署、交易及其他功能等等。
- DPoS代理權益證明：由投票選出的代理人做決定，做的不好下一次就會被換掉！
應用：EOS、Solana等公鏈。
以上為關於拜占庭將軍問題、拜占庭容錯與共識算法的小知識，有讓你更了解區塊鏈了嗎？
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