拜占庭將軍問題很多人可能聽過，但不知道是什么意思，本文從非專業的角度來講講，拜占庭將軍問題到底是說什么的。
拜占庭將軍問題（Byzantine Generals Problem），首先由Leslie Lamport與另外兩人在1982年提出，很簡單的故事模型，卻困擾了計算機科學家們數十年。
故事大概是這么說的：
拜占庭帝國即中世紀的土耳其，擁有巨大的財富，周圍10個鄰邦垂誕已久，但拜占庭高墻聳立，固若金湯，沒有一個單獨的鄰邦能夠成功入侵。任何單個鄰邦入侵的都會失敗，同時也有可能自身被其他9個鄰邦入侵。拜占庭帝國防御能力如此之強，至少要有十個鄰邦中的一半以上同時進攻，才有可能攻破。
然而，如果其中的一個或者幾個鄰邦本身答應好一起進攻，但實際過程出現背叛，那么入侵者可能都會被殲滅。
于是每一方都小心行事，不敢輕易相信鄰國。這就是拜占庭將軍問題。
在拜占庭問題里，各鄰國最重要的事情是：所有將軍如何能過達成共識去攻打拜占庭帝國。
達成共識并非坐下來開個會那么簡單，有的將軍心機深不可測，口是心非，如果有叛徒，可能會出現各種問題：
- 叛徒可能欺騙某些將軍自己將采取進攻行動。
- 叛徒可能慫恿其他將軍行動。
- 叛徒可能迷惑其他將軍，使他們接受不一致的信息，從而感到迷惑。
針對拜占庭問題的深入研究，科學家們得出一個結論：如果叛徒的數量大于或等于1/3，拜占庭問題不可解。
解釋過程可以用一個副官模型來解釋：
假設只有3個人，A、B、C，三人中如果其中一個是叛徒。當A發出進攻命令時，B如果是叛徒，他可能告訴C，他收到的是“撤退”的命令。這時C收到一個“進攻”，一個“撤退“，于是C被信息迷惑，而無所適從。
如果A是叛徒。他告訴B“進攻”，告訴C“撤退”。當C告訴B，他收到“撤退”命令時，B由于收到了司令“進攻”的命令，而無法與C保持一致。
正由于上述原因，在只有三個角色的系統中，只要有一個是叛徒，即叛徒數等于1/3，拜占庭問題便不可解。
當然，只要叛徒數小于1/3，問題還是可解的。
科學家們提出了口頭信息方案和書面協議兩個方案。
解決方案一：用口頭信息
口頭信息即使將軍們派人用口信傳達消息，口頭傳達消息的實際含義指的是：
- 每個被發送的消息都能夠被正確投遞
- 信息接受者知道消息是誰發的
- 沉默（不發消息）可以被檢測
口頭協議的算法很簡單，如果其中一個節點，比如1發布消息出去，210都接受到1的消息，然后210也分別轉告給其他的節點，每個節點都是信息的轉達者，一輪下來，每個節點手上都會有10個信息（進攻或者撤退），有叛徒的話，那信息可能有進攻或者不進攻的不一致消息。每個人相當于手里有一本消息的賬本，該怎么決策呢？如果有一半以上的人說進攻，那么采取進攻行動就是能成功的，所以這時即便有叛徒，只要聽大部分人的，少數服從多數來行動即是有利的。
這種口頭協議的算法也存在明顯的缺點：口頭協議并不會告知消息的上一個來源是誰，也就是消息不可追根溯源，出現信息不一致也很難找到叛徒在哪。
解決方案二：用書面協議
可以假設10個國家，每個國家都可以派人向各個國家派信，比如一起約定 “某天早上六點，大家一起進攻拜占庭，同意就簽個字”。收到信的國家如果同意的話，就可以在原信上簽名蓋章。
書面協議相比口頭協議，實際說的是在這個多人的將軍模型中加了了個隱含條件：
- 將軍們能夠使用簽名技術，簽名不可偽造，一旦篡改即可發現。
- 同時任何人都可以驗證簽名的可靠性。
書面協議相比口頭協議，所有的消息都是有記錄的，解決了追根溯源的問題。
但在現實中仍然可能面臨各種問題：
中世紀的鄰邦之間溝通只能靠信使騎馬，將軍們互不信任，也不可能親自聚在一起開會，物理距離導致信息傳輸延遲。
真正可信的簽名體系難以實現。簽名造假的問題也沒法避免。
簽名消息記錄的保存難以擺脫中心化的機構。
另外，倘若每個國家都各自向其他9個國家派出信使，在這個網絡即需要90次的傳輸才能完成一輪信息交流，但是每個國家可能回饋不同的進攻時間，在這種異步通信的條件下，要能協商一致是個大問題。
也就是如果能夠依賴中心化可信的機構，也許能通過多方的簽名記錄整合在一起，更容易地實現9個國家的意見統一，但這是個偽假設，因為前提是這個網絡就是互不信任的。
這就是一個由互不信任的各個鄰邦國家所構成的分布式網絡，要獲得最大的利益，又必須一起努力才能完成，如何達成一致的共識，變成了一個難題。
萊斯利·蘭伯特提出了“拜占庭將軍問題”，但真正解決這以難題的是——中本聰。
終極解決方案：區塊鏈技術
互聯網的存在，首先降低了信息的流通成本。每個將軍配一臺電腦，就解決了”書面協議“中騎馬通訊造成時間延遲的問題。
如果10個將軍中的幾個同時發起消息，勢必會造成系統的混亂，造成各說各的攻擊時間方案，行動難以一致。
誰都可以發起進攻的信息，但由誰來發出呢？中本聰巧妙地在個系統加入了發送信息的成本，即：一段時間內只有一個節點可以傳播信息。
它加入的成本就是”工作量“——節點必須完成一個計算工作才能向各城邦傳播消息，當然，誰第一個完成工作，誰才能傳播消息。
當某個節點發出統一進攻的消息后，各個節點收到發起者的消息必須簽名蓋章，確認各自的身份。中本聰在這里引用現代加密技術為這個信息簽名。
這種加密技術——非對稱加密完全可以解決古代難以解決的簽名問題：
- 消息傳送的私密性
- 能夠確認身份
- 簽名不可偽造、篡改
非對稱加密算法的加密和解密使用不同的兩個密鑰.這兩個密鑰就是我們經常聽到的"公開密鑰"(公鑰)和"私有密鑰"(私鑰).
公鑰和私鑰一般成對出現, 如果消息使用公鑰加密,那么需要該公鑰對應的私鑰才能解密; 同樣，如果消息使用私鑰加密,那么需要該私鑰對應的公鑰才能解密.
非對稱加密的作用是:保護消息內容, 并且讓消息接收方確定發送方的身份.
比如，將軍A想給將軍B發送消息，為防止消息泄露，將軍A只需要使用B的公鑰對信息加密，而B的公鑰是公開的，B只需要用只有他自己只的私鑰解密即可。
將軍B想要在信件上聲明自己的身份，他可以自己寫一段”簽名文本“，并用私鑰簽名，并廣播出去，所有人可以根據B的公鑰來驗證該簽名，確定的B的身份。
由此，一個不可信的分布式網絡變成了一個可信的網絡，所有的參與者可以在某件事在達成一致。
寫到這里，同時終于明白了工作量證明（Proof Of Work）的意義。有人說挖礦浪費了巨大的社會資源，但建立信任的成本可不是0，挖礦是維護比特幣網絡可靠性的最好辦法。
工作量證明，簡單的理解就是一份證明，現實中的畢業證、駕駛證都屬于工作量證明，它用以檢驗結果的方式證明你過去所做過了多少工作。
在拜占庭的系統里，加入工作量證明，其實就是簡單粗暴地引入了一個條件：大家都別忙著發起消息，都來做個題，看誰最聰明，誰就有資格第一個發起消息。
這個題必須是絕對公平的，中本聰在設計比特幣時，它采用了一種工作量證明機制叫哈希現金，在一個交易塊這要找到一個隨機數，計算機只能用窮舉法來找到這個隨機數，可以說，能不能找到全靠運氣，所以對于各個節點來說，這個世界上，只有隨機才是真正的公平，實現隨機的最好辦法是使用數學，所有的將軍在尋找共識的過程，借助了大家都認可的數學邏輯。
如果不同的將軍先后解出了題，各自先后向這個網絡發布消息，于是各個節點都會收到來自不同節點發起的進攻或者不進攻的消息，那怎么辦的？只有時間最早的發起者才是有效的。中本聰巧妙的設計了一個時間戳的東西，為每個將軍在解好題的時間（出塊時間）蓋上時間印章。
將軍們那又憑什么要一起做工作量證明呢？中本聰也完全可以設置一個獎勵機制，比特幣的獎勵機制是每打包一個塊，目前是獎勵25個比特幣，當然，拜占庭將軍問題的獎勵機制可以是瓜分拜占庭獲得的利益。
對了，如果有出現背叛怎么辦？
在這個分布式網絡里：
- 每個將軍都有一份實時與其他將軍同步的消息賬本。
- 賬本里有每個將軍的簽名都是可以驗證身份的。如果有哪些消息不一致，可以知道消息不一致的是哪些將軍。
- 盡管有消息不一致的，只要超過半數同意進攻，少數服從多數，共識達成。
由此，在一個分布式的系統中，盡管有壞人，壞人可以做任意事情（不受protocol限制），比如不響應、發送錯誤信息、對不同節點發送不同決定、不同錯誤節點聯合起來干壞事等等。但是，只要大多數人是好人，就完全有可能去中心化地實現共識（Consensus）。
區塊鏈上的共識機制主要解決由誰來構造區塊，以及如何維護區塊鏈統一的問題。
拜占庭容錯問題需要解決的也同樣是誰來發起信息，如何實現信息的統一同步的問題。
到這里也可以知道了，基于互聯網的區塊鏈技術，它克服了口頭協議與書面協議的種種缺點，使用消息加密技術、以及公平的工作量證明機制，創建了一組所有將軍都認可的協議，這套協議的出現，拜占庭將軍問題也就完美的得到了解決。
偉大的創新往往是站在前人的肩膀上，中本聰就是各種前沿技術的整合者，古老的疑難雜癥在這種整合創新下，就變得不再是問題了。
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