加餐丨將軍問題如何基于簽名消息實現(xiàn)作戰(zhàn)計劃的一致性

說回咱們的拜占庭將軍問題。在01名消息型拜占庭問題之解，沒有詳細(xì)展開，而是聚焦在最的點(diǎn)“簽名約束了叛徒的作惡行為”，但從留言來看，很多同學(xué)在理解簽名和如何實現(xiàn)一致性上，還是遇到了問題。比如不理解如何實現(xiàn)計劃的一致性。另外，考慮到簽名消息是一些常用的拜占庭容錯算法（比如PBFT）的實現(xiàn)基礎(chǔ)，很重要，所以這節(jié)課我會對簽名消息型拜占庭問題之解進(jìn)行補(bǔ)充。在今天的內(nèi)容中，除了具體講解如何基于簽名消息實現(xiàn)計劃的一致性之外，我還會說一說什么是簽名消息。希望在幫你掌握簽名消息型拜占庭問題之解的同時，還幫你吃透相關(guān)的基礎(chǔ)知識。在這里，強(qiáng)調(diào)一下，為了更好地理解這一講的內(nèi)容，我建議你先回顧一下01講，深印象。當(dāng)然，在學(xué)完01講之后，相信你已經(jīng)明白了，簽名消息拜占庭問題之解，之所以能夠任意數(shù)量的叛徒，關(guān)鍵就在于通過消息的簽名，約束了叛徒的作惡行為，也就是說，任何篡改和忠將的消息的行為，都會被發(fā)現(xiàn)。簽名消息指的就是帶有數(shù)字簽名的消息，你可以這么理解“數(shù)字簽名”：類似在紙質(zhì)合同上進(jìn)行簽名來確認(rèn)合同內(nèi)容和證明。你應(yīng)該還記得學(xué)的學(xué)術(shù)CP（Bob和Alice）吧（不記得的話也沒關(guān)系，你把他們當(dāng)作2個人就可以了），今天Bob要給Alice發(fā)送一個消息，告訴她，“我已經(jīng)到了”，但是Bob希望這個消息能被Alice完整地接收到，內(nèi)容不能被篡改或者，我們一起幫Bob和Alice想想辦法，看看如何實現(xiàn)這個消息。首先，為了避免密鑰，我們推薦Bob和Alice使用非對稱加密算法（比如RSA）。也就是說，加密和使用不同的秘鑰，在這里，Bob持有需要安全保管的私鑰，Alice持然后，Bob用哈希算法（比如MD5）對消息進(jìn)行 圖接著，Bob將加 和消息一起發(fā)送給圖接下來，當(dāng)Alice接收到消息和加 （Degist-1）進(jìn)行對比，如果2 （Digest-1圖你看，通過這種方法，Bob的消息就能被Alice完整接收到了，任何篡改和Bob消息 現(xiàn)在，你應(yīng)該理解了什么是簽名消息了吧？另外，關(guān)于在留言區(qū)提到的“為什么簽名消息能約束叛將們的作惡行為？”，在這里，我再補(bǔ)充下，通過上面的Bob和Alice的故事，我之前我已經(jīng)提到了，蘇秦可以通過簽名消息的方式，不僅能在不增加將數(shù)的情況下，解決二忠一叛的難題，還能實現(xiàn)無論叛將數(shù)多少，忠誠的將軍們始終能達(dá)成一致的計劃為了方便你理解，我以二忠二叛（更復(fù)雜的叛徒作惡模型，因為叛徒們可以相互串通）圖除了第一輪的指揮官外，剩余的3位將軍將分別作為指揮官，在上一輪收到的指令2最后，各位將軍按照約定，比如使用盒子里最中間的那個指令來執(zhí)行指令。（假設(shè)盒子中的指令為A、B、C，那中間的指令也就是第n/2個命令。其中，n為盒子里的指令數(shù)，指令從0開始編號，也就是B）。為了幫你直觀地理解，如何基于簽名消息實現(xiàn)忠將們計劃的一致性，我來演示一戰(zhàn)信息協(xié)商過程。而且我會分別以忠將和叛將先發(fā)送信息為例來演示，這樣可以完整地演為了演示方便，假設(shè)先發(fā)起帶有簽名的信息，指令是“進(jìn)攻”。那么在第一輪圖在第二輪信息協(xié)商中，齊、楚、燕分別作為指揮官，向另外2位發(fā)送信息“攻”。可是楚、燕已經(jīng)叛變了，但在簽名的約束下，他們無法篡改和忠將的消息，為達(dá)到干擾計劃的目的，他們倆一個選擇發(fā)送消息，一個默不作聲，不配合圖圖圖圖為了達(dá)到干擾計劃的目的，叛徒楚和燕相互了。比如，燕拿到了楚的私鑰，也就是燕可以楚的簽名，這個時候，燕為了干擾計劃，給發(fā)送指令“進(jìn)攻”，給圖最終，和齊收到的信息都是“撤退、進(jìn)攻”，按照“執(zhí)行盒子最中間的指令”的約定，、齊和燕一起執(zhí)行指令“撤退”，實現(xiàn)了計劃的一致性。也就是說，無論叛將如何搗亂，和齊都能執(zhí)行一致的計劃，保證的勝利。另外在這里，補(bǔ)充一點(diǎn)，簽名消息的拜占庭問題之解，也是需要進(jìn)行m+1輪（其中m為叛將數(shù)，所以你看，只有楚、燕是叛變的，那么就進(jìn)行了三輪協(xié)商）。你也可以從另外一個角度理解：n位將軍，能(n-2)位叛將（只有一位忠將沒有意義，因為此時不需要達(dá)成共識了）。關(guān)于這個，你只需要記住就好了，推導(dǎo)過程你可以參考。最后，說的是，簽名消息型拜占庭問題之解，解決的是忠將們?nèi)绾尉陀媱澾_(dá)成共識的問題，也就只要忠將們執(zhí)行了一致的計劃就可以了。但它不關(guān)心這個共識是什么，比如，在適合進(jìn)攻的時候，忠將們可能執(zhí)行的計劃是撤退。也就是，這個算法比較理論化。關(guān)于理論化這一點(diǎn)，有的同學(xué)會想知道它如何去用，在我看來呢，這個算法解決的是共識的問題，沒有與實際場景結(jié)合，是很難在實際場景中落地的。在實際場景中，你可以考慮后來的改進(jìn)過后的拜占庭容錯算法，比如PBFT算法。數(shù)字簽名是基于非對稱加密算法（RSA、DSA、DH）實現(xiàn)的，它能防止消息的內(nèi)容最后，說的是，簽名消息、拜占庭將軍問題的簽名消息之解是非常經(jīng)典的基礎(chǔ)知識，影響和啟發(fā)了后來的眾多拜占庭容錯算法（比如PBFT），理解了本講的內(nèi)容后，你能更好地理解其他的拜占庭容錯算法，以及它們?nèi)绾胃倪M(jìn)的？為什么要這么改進(jìn)？比如，在PBFT（ViewChange） 不得售賣。頁面已增加防盜追蹤，將依法其上一 18|