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什么是拜占庭将军问题？

在拜占庭将军问题中，面临不可靠通信的忠诚将军必须设计一个共识协议来协调他们的攻击，尽管可能存在叛徒。

2024/11/01 18:18

拜占庭将军问题

一、起源和背景：

拜占庭将军问题（BGP）是分布式计算领域的一个经典计算机科学问题。它最初由 Leslie Lamport 和 Robert Shostak 于 20 世纪 70 年代提出，旨在说明通过不可靠渠道进行通信的多个独立实体之间达成共识的挑战。

2. 定义：

BGP 涉及一群正在围攻敌方城市的拜占庭将军。他们必须协调攻击，但他们之间的通信渠道可能会受到恶意攻击，从而导致消息延迟、丢失甚至伪造。

3. 假设：

BGP 假设：

将军人数至少为3人。
大多数将领（超过一半）是忠诚的并且希望进攻。
可能存在少数叛徒并可能试图破坏这次袭击。
通信渠道不可靠，随时可能发生故障。

4. 问题陈述：

BGP 旨在设计一种协议，让忠诚的将军们能够就是否攻击达成共识，尽管存在潜在的叛徒和通信故障。

5、解决办法：

BGP 的解决方案需要使用“拜占庭容错”算法。即使多达三分之一的将军是叛徒，这样的算法也能保证共识。一个著名的 BGP 解决方案是 Paxos 算法。

6. 影响：

BGP 在分布式计算中具有广泛的影响，包括：

确保具有不可靠通道的网络中的可靠通信。
在区块链和分布式账本技术方面达成共识。
在关键任务系统中提供容错能力。

7. 实际应用的相关性：

BGP 与实际应用相关，例如：

多台计算机接收导航指令的飞机控制系统。
需要就关键操作达成共识的容错航天器系统。
依赖交易准确性和完整性的分布式银行系统。

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