區(qū)塊鏈核心算法一：拜占庭協(xié)議
拜占庭的故事大概是這樣的：拜占庭帝國財(cái)源廣進(jìn)，周邊10個(gè)鄰居由來已久，但拜占庭屹立不倒，沒有一個(gè)鄰居能成功入侵。單個(gè)鄰居的任何入侵都將失敗，并且本身可能會被其他 9 個(gè)鄰居入侵。拜占庭帝國的防御能力如此之強(qiáng)，以至于周邊十國至少有一半同時(shí)進(jìn)攻，才有可能突破。但是，如果一個(gè)或幾個(gè)鄰居自己答應(yīng)一起進(jìn)攻，但實(shí)際過程卻是背叛，那么入侵者就可以全軍覆沒。所以雙方都謹(jǐn)慎行事，不敢輕易相信鄰國。這就是拜占庭將軍問題。
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在這個(gè)分布式網(wǎng)絡(luò)中：每個(gè)將軍都有一個(gè)與其他將軍實(shí)時(shí)同步的消息賬本。賬本中每個(gè)將軍的簽名可以驗(yàn)證身份。如果有任何消息不一致，您可以知道消息不一致是哪些將軍。雖然消息不一致，但只要過半數(shù)的人同意出擊，少數(shù)服從多數(shù)，就能達(dá)成共識。
因此，在分布式系統(tǒng)中，雖然有壞人，但壞人可以做任何事情（不受限制），例如不響應(yīng)、發(fā)送錯(cuò)誤信息、向不同節(jié)點(diǎn)發(fā)送不同決策、不同錯(cuò)誤節(jié)點(diǎn)聯(lián)合起來做壞事等。 . 但是，只要大多數(shù)人都是好人，完全有可能以去中心化的方式達(dá)成共識
區(qū)塊鏈核心算法二：非對稱加密技術(shù)
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上面提到的拜占庭協(xié)議中，如果10位將軍中的幾位同時(shí)發(fā)送消息，勢必會造成系統(tǒng)混亂，導(dǎo)致各自談?wù)撟约旱倪M(jìn)攻時(shí)間計(jì)劃，行動難以統(tǒng)一. 任何人都可以發(fā)起攻擊，但誰發(fā)送呢？其實(shí)只需要增加一個(gè)成本，即：在一段時(shí)間內(nèi)只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以傳播信息。當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送統(tǒng)一的攻擊消息時(shí)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都必須對來自發(fā)起者的消息進(jìn)行簽名和密封，以確認(rèn)自己的身份。
在今天看來區(qū)塊鏈的所有的算法，非對稱加密技術(shù)可以徹底解決這個(gè)簽名問題。非對稱加密算法的加密和解密使用兩個(gè)不同的密鑰。這兩個(gè)密鑰就是我們常說的“公鑰”和“私鑰”。公鑰和私鑰通常成對出現(xiàn)。如果消息是用公鑰加密的，則需要公鑰對應(yīng)的私鑰才能解密；類似地，如果消息是用私鑰加密的，則需要私鑰對應(yīng)的公鑰才能解密。
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區(qū)塊鏈核心算法3：容錯(cuò)
我們假設(shè)在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，消息可能會丟失、損壞、延遲、重復(fù)發(fā)送以及接收順序與發(fā)送順序不一致。此外，節(jié)點(diǎn)的行為可以是任意的：可以隨時(shí)加入和離開網(wǎng)絡(luò)、丟棄消息、偽造消息、停止工作等，并可能發(fā)生各種人為或非人為的故障。我們的算法為由共識節(jié)點(diǎn)組成的共識系統(tǒng)提供容錯(cuò)性，包括安全性和可用性，適用于任何網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。
區(qū)塊鏈核心算法4：Paxos算法（一致性算法）
Paxos 算法解決的問題是分布式系統(tǒng)如何就某個(gè)值（分辨率）達(dá)成一致。一個(gè)典型的場景是，在分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，如果每個(gè)節(jié)點(diǎn)的初始狀態(tài)是一致的，并且每個(gè)節(jié)點(diǎn)執(zhí)行相同的操作序列，那么它們最終可以得到一致的狀態(tài)。為了保證每個(gè)節(jié)點(diǎn)執(zhí)行相同的命令序列，需要對每條指令執(zhí)行“一致性算法”，以保證每個(gè)節(jié)點(diǎn)看到的指令是一致的。一個(gè)通用的共識算法可以應(yīng)用在很多場景中，是分布式計(jì)算中的一個(gè)重要問題。節(jié)點(diǎn)通信有兩種模型：共享內(nèi)存和消息傳遞。Paxos 算法是一種基于消息傳遞模型的共識算法。
區(qū)塊鏈核心算法5：共識機(jī)制
區(qū)塊鏈共識算法主要是工作量證明和權(quán)益證明。以比特幣為例，從技術(shù)角度來看，PoW其實(shí)可以認(rèn)為是可重用的，而產(chǎn)生工作量證明在概率上是一個(gè)隨機(jī)過程。挖礦一種新的加密貨幣，在生成區(qū)塊時(shí)，必須征得所有參與者的同意，并且礦工必須獲得區(qū)塊中所有數(shù)據(jù)的PoW工作證明。同時(shí)，礦工還要不時(shí)觀察和調(diào)整這項(xiàng)工作的難度，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)要求是平均每 10 分鐘產(chǎn)生一個(gè)區(qū)塊。
區(qū)塊鏈核心算法六：分布式存儲
分布式存儲是一種數(shù)據(jù)存儲技術(shù)區(qū)塊鏈的所有的算法，它通過網(wǎng)絡(luò)利用每臺機(jī)器上的磁盤空間，將這些分散的存儲資源組成一個(gè)虛擬存儲設(shè)備，數(shù)據(jù)存儲在網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)角落。因此，分布式存儲技術(shù)并不是將完整的數(shù)據(jù)存儲在每臺計(jì)算機(jī)上，而是將數(shù)據(jù)切分后存儲在不同的計(jì)算機(jī)上。這就像存放100個(gè)雞蛋，不是在同一個(gè)籃子里，而是在不同的地方，加起來就是100個(gè)雞蛋。

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