近日，在加密貨幣經(jīng)歷了“混亂時期”后，區(qū)塊鏈再次變得火爆起來，受到了各方的極大關(guān)注。

區(qū)塊鏈核心算法一：拜占庭協(xié)定

拜占庭帝國擁有巨大的財富，但周圍10個鄰邦垂誕已久。拜占庭高墻聳立，沒有一個單獨的鄰邦能夠成功入侵。任何單個鄰邦的入侵都會失敗，但也有可能會被其他9個鄰邦同時入侵。要攻破拜占庭帝國的防御，至少要有十個鄰邦中的一半以上同時進攻。然而，如果其中的一個或幾個鄰邦在實際過程中背叛協(xié)定，那么入侵者可能會被全部擊敗。因此，每個鄰邦都小心行事，不敢輕易相信鄰國。這就是拜占庭將軍問題。

在區(qū)塊鏈中，每個節(jié)點都有一份實時與其他節(jié)點同步的消息賬本。賬本里記錄了每個節(jié)點的身份驗證信息。如果出現(xiàn)了消息不一致的情況，可以知道是哪些節(jié)點造成了不一致。盡管存在消息不一致的情況，但只要超過半數(shù)的節(jié)點同意進行某項操作，少數(shù)服從多數(shù)，就可以達成共識。

因此，在一個分布式系統(tǒng)中，即使存在壞人，他們可以做任意事情（不受協(xié)議限制），比如不響應(yīng)、發(fā)送錯誤信息、對不同節(jié)點發(fā)送不同決定、多個錯誤節(jié)點聯(lián)合起來進行惡意行為等等。但只要大多數(shù)人是善意的，就完全有可能實現(xiàn)去中心化的共識。

區(qū)塊鏈核心算法二：非對稱加密技術(shù)

在上述拜占庭協(xié)定中，如果10個將軍中的幾個同時發(fā)起消息，勢必會導(dǎo)致系統(tǒng)混亂，各將軍提出不同的攻擊時間方案，無法達成一致。那么到底由誰來發(fā)起進攻呢？通過引入一種成本，例如在一段時間內(nèi)只允許一個節(jié)點傳播消息，問題就可以解決了。當(dāng)某個節(jié)點發(fā)起統(tǒng)一進攻的消息后，其他節(jié)點接收到該消息后必須簽名確認自己的身份。

在現(xiàn)實中，非對稱加密技術(shù)完全可以解決這個簽名問題。非對稱加密算法使用不同的密鑰進行加密和解密。這兩個密鑰通常成對出現(xiàn)。如果使用公鑰加密消息，只有對應(yīng)的私鑰才能解密。同樣地，如果使用私鑰加密消息，只有對應(yīng)的公鑰才能解密。

區(qū)塊鏈核心算法三：容錯問題

在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中，消息可能會丟失、損壞、延遲、重復(fù)發(fā)送，并且接收消息的順序可能與發(fā)送消息的順序不一致。此外，節(jié)點的行為可以是任意的：可以隨時加入或退出網(wǎng)絡(luò)，可以丟棄消息、偽造消息、停止工作等，還可能出現(xiàn)各種人為或非人為的故障。我們的算法針對由共識節(jié)點組成的共識系統(tǒng)提供容錯能力，包括安全性和可用性，并適用于任何網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。

區(qū)塊鏈核心算法四：Paxos算法（一致性算法）

Paxos算法解決的問題是如何在分布式系統(tǒng)中達成一致。典型的場景是在分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，如果各個節(jié)點的初始狀態(tài)一致，并且每個節(jié)點執(zhí)行相同的操作序列，那么最終它們會達到一致狀態(tài)。為了確保每個節(jié)點執(zhí)行相同的命令序列，需要在每條指令上執(zhí)行一個“一致性算法”，以確保每個節(jié)點看到的指令是一致的。一致性算法是分布式計算中的重要問題，適用于許多場景。節(jié)點之間存在兩種通信模式：共享內(nèi)存和消息傳遞。Paxos算法是一種基于消息傳遞模式的一致性算法。

區(qū)塊鏈核心算法五：共識機制

區(qū)塊鏈共識算法主要有工作量證明和權(quán)益證明。以比特幣為例，從技術(shù)角度來看，可以將工作量證明視為重復(fù)使用的Hashcash，在概率上是一個隨機過程。在開采新的加密貨幣、生成區(qū)塊時，必須得到所有參與者的同意，礦工必須提供包含所有數(shù)據(jù)的工作量證明。與此同時，礦工還需要不斷觀察和調(diào)整工作難度，因為整個網(wǎng)絡(luò)要求平均每10分鐘生成一個區(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)，利用網(wǎng)絡(luò)上每臺機器上的磁盤空間，將這些分散的存儲資源構(gòu)建成一個虛擬的存儲設(shè)備，數(shù)據(jù)分散存儲在網(wǎng)絡(luò)中的各個角落。因此，分布式存儲技術(shù)不是每個計算機都存放完整的數(shù)據(jù)，而是將數(shù)據(jù)切割后分別存放在不同的計算機中。就像存放100個雞蛋，不是放在同一個籃子里，而是分開放在不同的地方，但加起來總數(shù)是100個。

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