周末抽时间看了下比特币（BTC）、以太坊（ETH）和柚子（EOS）这三个虚拟币的白皮书，虽然里面有一堆难啃的名词和概念，但是还是坚持看了下去，从中更加清楚了解了区块链的一些东西。至于为什么看这三个虚拟币的白皮书，因为这三个是区块链1.0（BTC）到2.0（ETH），再到3.0（EOS）时代的具有代表性的产物，更有意思的是ETH一直想取代BTC，EOS也是做梦都想取代ETH。首先我们暂且不讨论每个虚拟币动不动就几十上百亿美元的市值到底值不值得，我们今天来讨论下只有在虚拟币中才会发生的一个有意思问题，那就是拜占庭将军问题。

一、什么是拜占庭将军问题

       拜占庭帝国欲攻占一个强大的国家，因此拜占庭帝国派出了10路大军围而攻之，这个国家虽然不如拜占庭帝国那么强大，但是至少需要6路大军同时发动进攻才能攻下，任何1路大军单独攻击都会失败。这10路大军全部分散在敌国的四周，每路大军之间都是通过通信兵通信来相互协商攻击意向和时间，困扰这些将军的问题是他们不确定所有的将军中有没有叛徒，叛徒可能擅自变更进攻意向或者进攻时间。在这种状态下，拜占庭将军们怎样才能保证有多于6支军队在同一时间一起发起进攻，从而赢得战争？

       这里拜占庭将军问题前提是通信兵的消息不会被敌国截获或者消息无法到达的情况，让我们来简单分析下问题：

       1.假如所有的将军中没有任何叛徒，将军A发出消息命令通信兵通知其他的将军明天早上9点一起发起进攻，如果有6位以上将军都同意还好，万一有4位将军反对进攻，3位将军提议修改进攻时间，则无法赢得此次战争。

       2.假如所有的将军中有一个叛徒A，叛徒A分别向其它将军通知不同的进攻消息，由于同时没有6支军队以上的军队一起进攻，则战争亦会失败。

       以上只是其中的两种情况而已，甚至可能存在更多的情况导致战争失败，由此可以看出问题的复杂性。由于虚拟币是去中心化的，所以亦会存在拜占庭将军问题，因为虚拟币是去通过分布式账本来记账的，怎么才能保证一个去中心化的系统分布式数据一致性问题，这里需要一个共识机制来解决这个问题。

二、比特币中的共识机制-工作量证明（Proof of Work）

       在中心化的系统中，解决分布式一致性的问题主要是通过Paxos算法来解决，因为系统中所有的节点都是诚实的节点，但是在去中心化系统中可能存在攻击者为了获利而充当不诚实的节点。比特币中的工作量证明机制实现的就是提高节点发送消息的成本以及降低消息发送的速率，只有在第一个完成算术难题的情况下，才能发起消息广播到所有节点，一般能解决这个数学算术难题需要有非常高的计算能力，拥有这样的算力的节点需要耗费很大的电力，即需要很大的成本，当然耗费了很大的成本会通过奖励比特币的形式给解决当前算术难题的节点（矿工）。

       那工作量证明是怎样的算术难题呢？比特币白皮书中这样说到：工作量证明机制引入了对某一个特定值的扫描工作，比方说SHA-256下，随机散列值以一个或多个0开始。那么随着0的数目的上升, 找到这个解所需要的工作量将呈指数增长，而对结果进行检验则仅需要一次随机散列运算。这里的意思是穷举哈希原始信息，那么最终哈希后的值总会存在以若干个0开头的哈希值，如果找到了若干个0开头的哈希值，那么这个节点就可以获得此区块记账的唯一权，并得到相应的比特币奖励。

当然不诚实的节点也可以通过哈希穷举计算来攻击整个比特币网络，但是工作量证明机制中还有个投票机制，如果大多数的算力为诚实的节点控制，那么诚实的链条将以最快的速度延长，并超越其他的不诚实链条。如果不诚实的节点想要对已出现的区块进行修改，攻击者必须重新完成该区块的工作量外加该区块之后所有区块的工作量，并最终赶上和超越诚实节点的工作量（这就是51%算力攻击）。比特币白皮书中最后证明了要实现51%的算力攻击成功的概率非常小。因此只要大多数算力在诚实节点控制下，这个系统就是安全的。区块链发展到现在也有着其它的共识机制，对其它共识机制了解的不是很多，这里就不细说了。

三、不可或缺-勤劳的矿工们

       我们经常听到的挖矿就是矿工们通过计算机计算下一区块是哪个，先计算出来的矿工则会记账该区块信息，并同时会获得相应的虚拟币奖励，最后进行全网广播。所以谁的算力越强，那个矿工获得虚拟币的奖励的概率就越大，诚实的矿工越多，则区块链系统则是安全的。