分析中本聪是如何用比特币解决分布式结构中的“拜占庭将军”问题的？

拜占庭位于现在的土耳其伊斯坦布尔，是东罗马帝国的首都。 当时，拜占庭罗马帝国幅员辽阔。 为防御起见，各军相隔甚远，将领只能靠使者传话。 战争期间，拜占庭军队中的所有将军和副官必须达成共识，决定自己是否有胜算，然后才能进攻敌方阵营。 但是，军队中可能出现内奸和敌特，影响将领的决策，扰乱全军秩序。 做共识时，结果不代表多​​数意见。 这时候，在知道部分成员叛变的情况下，如何在不被叛徒影响的情况下，让剩下的忠心将军达成一致，拜占庭问题就形成了。

这就是拜占庭问题的起源，拜占庭问题是点对点通信中最初由 Leslie Lambert 提出的一个基本问题。 这意味着通过不可靠的通道传递消息并丢失消息是不可能实现一致性的。 因此，对一致性的研究一般都假设信道是可靠的，或者不存在这个问题。

实际上，这是对现实世界的假设和建模。 在互联网世界中，由于硬件错误、网络拥塞或断开、恶意攻击等原因，计算机和网络可能会出现不可预知的行为。

如果传输的信息不一致或不可靠，则不会为传输的信息分配任何价值。 现有的互联网系统解决了信息快速传输和存储的问题。 为保证信息在通道传输中的一致性和可靠性，比特币系统采用工作量证明机制，在发送信息时加入适当的成本，并采用非对称加密技术和哈希算法对信息进行数字签名，使信息被分布在缺乏信任。 传统网络中的传输是可以信任的，也使得价值在互联网上的传输成为可能。

工作量证明 (POW)

试想一下，在拜占庭时代，有一个城墙高墙厚的城邦拜占庭，高墙内蕴藏着大量的财富。 它被其他10个城邦包围。 它的十个邻国都觊觎拜占庭的财富，想要占领它。 任何一个单一的城邦入侵都会失败，十个邻国中有一半以上同时进攻才能攻破。 此外，邻里之间沟通协调计时的唯一方式就是在马背上传递信息。 但是，他们可以在任何时间以任何频率向任何交易对手发送任何数量的快递。 问题是，如果每个城邦向其他九个城邦派出一个使者，十个城邦各派出九个使者，也就是一次总共90次传送，每个城邦收到九个消息军长比特币，每个字母都有不同的起音时间。 另外，一些城邦会同意攻击不止一次，故意背叛，所以会重新广播不止一条信息链。 该系统迅速退化为一堆不可信任的信息和自相矛盾的攻击时间。

为了解决类似的问题，比特币系统增加了每个发送者的成本，降低了信息传输的速率。 增加的成本是工作证明。 工作证明基于计算随机哈希算法。 它所做的唯一一件事就是接受一些输入并进行计算，然后得到一个由随机数字和字母组成的遗传 64 位字符串，如下所示：

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单个哈希值计算机可以立即计算出来，但比特币系统规定，只有前13个字符为0的哈希值结果才能被比特币系统接受为“工作量证明”。 这样的 13 个零的哈希值是极不可能和罕见的，目前计算整个比特币网络大约需要 10 分钟。 在比特币计算网络中找到有效哈希值之前，将计算数十亿个无效值。 这减慢了信息传输的速度，同时也获得了整个系统可用的“工作量证明”。

使用非对称加密技术和哈希算法对信息进行数字签名

在POW技术的基础上，信息传输必须使用非对称加密算法对信息进行加密军长比特币，生成公钥和私钥。 用公钥加密的信息只能用对应的私钥解密，有效解决了信息公开传输和密钥管理问题。 在比特币系统中，除了使用非对称加密解决信息传输的可信问题外，还使用了一种安全的哈希算法（Hash algorithm）对信息进行数字认证和签名，从而快速验证用户的身份。 为了证明信息的所有权和更改权，请求必须在网络中广播，所有网络节点都可以使用公钥来验证请求是否与签名相对应，如果是，则信息被验证。