BFT:拜占庭将军的问题——共识机制_POW

伟大的人物常常拥有历史联想力——丘吉尔

在很久很久以前，拜占庭帝国准备攻占一座敌方城堡，派出A、B两位将军分别带队驻扎在敌方城堡两翼，伺机而动。由于敌方城堡易守难攻，只有两位将军同时发动进攻才有可能取得成功。

因为两位将军在不同的位置，要统一计划只能通过传令兵互通消息。于是，为了能统一时间发起进攻，A将军派出传令兵向B将军告知进攻时间。但是，这中间会存在以下问题：

1，传令兵当了叛徒，传达虚假进攻时间。

2，传令兵中途被敌方所杀，消息没有传递到位。

这就是拜占庭将军的问题。

Fantom将向联合国CBDC和稳定币小组展示其异步拜占庭容错（aBFT）区块链:官方消息，3月11日，Fantom Foundation将向联合国数字货币全球倡议的中央银行数字货币（CBDC）体系结构小组，展示其高度可互操作、安全、即时、接近零成本的异步拜占庭容错（aBFT）区块链。

本次演讲将向联合国电信联盟（国际电信联盟）成员，包括全球央行行长、顶尖大学、大型企业、研究机构和国际金融机构，展示Fantom在CBDC中使用的区块链。[2021/3/10 18:33:01]

为了解决这个问题，A将军想出一个办法：同时派出10名传令兵，这中间就算有叛徒或者中途被截杀的，只要不超过三分之一，B将军就可以根据剩下三分之二的消息得出最后的判断，这样两位将军就达成共识，有效的解决了统一作战计划的问题。

这就是所谓的拜占庭容错——简单说，就好比一个正在工作的系统，纵使出现一些小的问题，但不影响其正常运行。

孙宇晨：2020年波场推出4.0升级，将隐私计算、PBFT一键发链等技术引入波场:8月5日15:00，2020年纷智云端峰会第三场直播正式开启，本场云会议由元界DNA总冠名，蚂蚁节点联盟、金色财经联合主办，主题为“DeFi领航数字金融最前沿”。

TRON波场创始人孙宇晨首先回顾了2017年在纷智峰会上诞生了诸如波场、币安、金色财经等行业顶尖的企业与公司。三年过去了，2020年波场推出了4.0强势升级，将隐私计算、企业级服务、PBFT一键发链、跨链等全球最新技术引入波场区块链，与此同时，波场入局DeFi取得强势进展，最后他祝贺2020年纷智峰会取得圆满成功。[2020/8/5]

而以上拜占庭将军遇到的问题，对应到区块链系统中，实际上是指分布式系统多个节点中，如果部分节点失效或者存在恶意行为，那么，如何才能保证其他节点仍然能够保持一致性？在区块链中，技术人员研究出了多种共识机制以解决这个问题，常用的的共识机制有工作量证明、股权权益证明（POS)、委托权益人证明（DPOS)以及实用拜占庭容错（PBFT)等等。

诺贝尔经济学奖得主Eric Maskin：高度认可区块链技术，反对加密货币:3月21日，由广东省商务厅、美国麻州企业发展与国际贸易厅主办的2018全球科技金融（中国-深圳）峰会在深圳南山区举办，诺贝尔经济学奖得主Eric Maskin出席了峰会。Maskin在会上表示：“区块链技术的某些应用非常棒，它真正地改变了我们的生活。匿名性是我们进入新时代的新一步，在过去的几百年以来它并不是这样操作的。”此外，Eric Maskin指出，不可能大范围流通、政府难以监管，是他反对加密数字货币的两大原因。[2018/3/22]

一，工作量证明：

POW共识机制的基本原则是，必须通过一定的工作量才能获得投票权和记账权力，从而达到全网共识。也就是说你必须完成一定的工作量，你才有话语权。比如说在比特币挖矿中，你想获得记账权，就必须贡献自己的计算机算力，这样就有效的防止一些人注册多个僵尸账号影响投票结果，因为僵尸账号没有实际设备支持，是不可能获得投票权力的。

声音 | IOHK首席执行官：Cardano暂定于2月20日迎来OBFT硬分叉:金色财经报道，区块链工程公司IOHK首席执行官Charles Hoskinson透露，Cardano生态系统暂定于2月20日迎来OBFT硬分叉。Hoskinson称，这种硬分叉是一种将协议从拜伦阶段转移到雪莱阶段的方法，在此期间不会创建新代币。[2020/2/4]

所以，在POW共识机制中,：1，记账前你必须完成一定的工作量；2，一份工作量一票原则，投票权平均分配；3，记账结果要经过大家检查，如果正确，会得到奖励，如果不正确，那工作就白费了。在这样的规则下，诚实的人会获得奖励，不诚实的人白白浪费工作量，因此，大部分人都会守规矩。

POW是数字货币最早使用的共识机制，在这种机制下，每个人都可以参与进来，大家处于一种绝对公共的竞争协作状态，达到一个完美的去中心化效果。所以非常适合公有链的运行，并且它的安全性是经过时间验证的，。

声音 | NEO联合创始人：dbft2.0将被部署到测试网，随后升级到主网:NEO联合创始人张铮文（Erik Zhang）发布推文称，dbft2.0 是NEO 3.0 的一个非常重要的组成部分, 已开发并以NEO CLI v2.10.0发布。不久后，它将被部署到测试网，并在此后升级到主网。[2019/3/15]

当然，它也存在诸多缺点：

1，耗费资源：POW挖矿需要耗费大量无用的计算，比如比特币挖矿，需要耗费巨大的电力资源，而计算结果本身并无实用价值。

2，效率低：POW机制达成共识效率低，交易确认时间长，可延展性差。

3，算力垄断风险：如比特币挖矿本质是算力的竞争，而矿池的发展就出现记账权垄断的问题，也就是说超过51%算力，那将导致破坏去中心化的风险。

该机制应用于BTC，以太坊前三阶段等

二，股权权益证明：

为了解决POW浪费大量算力去做无意义计算的缺点，技术人人员发明了POS共识机制。与POW相比，POS更加节能，它要求挖矿者拥有股份，也就是必须持有一定的代币，相当于挖矿抵押物，以保证矿工的利益和区块链的利益联系在一起，这样，矿工就不会去破坏区块链的运行，因为那样的话就是破坏自己的利益。而且，在POS机制中，是根据挖矿者持有的股份多少来调整挖矿的难度。换句话说，持有的代币越多，挖矿越容易，得到的奖励就越多，反之，挖矿就越难，得到的奖励就越少。

所以，POS显而易见的优点是资源消耗小。但总的来说，其实现较为复杂。中间步骤较多，容易产生安全漏洞，并且还是需要挖矿，而相比POW，安全性还需要进一步验证。

该机制应用于点点币、QTUM等。

三，DPOS委托权益人共识机制，其实是POS的一个变种，在DPOS中，并非所有持币者都有记账权，而是所有持币者选出一部分代表，这些代表才具有记账权。这样极大地提高效率。但是，由于其记账权为少数代表所控制，本质上已经沦为一种半中心化系统。

该机制应用于BTS，EOS等。

说到这里，大家是不是发现点什么？POW人人平等，多劳多得。是不是有点像咱们的社会主义？而POS是谁资本比较厚实，谁就获得更多，这会导致富的人越来越富，穷的人越来越穷，是不是有点像资本主义？怎么感觉这两种共识机制更像是两种社会制度的演变呢！哈哈

四，PBFT实用拜占庭容错共识机制，简单说，就是一种少数服从多数的机制，只要所有节点中，失效节点不超过三分之一，网络总能达成正确共识。它的优点就是记账速度快，且在进行过程中不用发行代币的激励机制，缺点就是其任然是半中心化的系统，且节点数量不能太多，否则将会严重影响效率。所以PBFT一般用在企业集团内部等私有链或联盟链中。

POW和POS是目前主流币中应用最广泛的共识算法。当然，除了POW以及POS、DPOS、PBFT等的变种算法之外，市场上还有其他一些共识算法，比如Paxos算法、Raft算法，以太坊第四阶段Casper共识技术，DAG技术有向无还图等。其实这一切技术的创新都在不停地尝试解决区块链所谓的“不可能三角”，即性能、安全和去中心化不可能同时得到极致的满足。

比如，POW在安全和去中心化上比较突出，但性能效率方面就显得比较迟缓，根本无法达到商用的可能。而DPOS在性能上比较突出，但是是在牺牲去中心化的前提之下实现的。所以，能均衡满足“不可能三角”原则的共识机制目前还在研究中。

在这过程中，业界除了探究新的共识机制。也有通过原有的机制叠加均衡：POW+POS双层共识，或在原有机制上的创新，比如分片技术、侧链技术、状态通道等，都是朝着高性能、安全和去中心化兼顾的方向去发展的。在众多设想和探索中，那一项或多项技术能实现区块链的伟大愿景呢？一起期待。

随着区块链领域的不断深挖和探索，加上现在科学技术的突飞猛进，笔者相信，区块链的商用正一步步的靠近我们大众的生活，近在眼前。

而对于区块链技术来说，其本质不仅仅是传统技术上的革新，更加重要的是它将重构一种新的协作模式，带给大家一个新的理念，让大家意识到，世界原来还可以这样运行。

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