拜占庭将军问题的前世与区块链今生_链圈子

拜占庭将军问题（The Byzantine Generals Problem）是一个分散式对等网络通信容错问题，如今被广泛应用于区块链等领域。然而，为何取名叫拜占庭将军？为什么不是英国将军或中国将军？让深入研究拜占庭历史的资深学者为您分析。

拜占庭帝国指的是395年分家以后的东罗马帝国，首都位于新罗马，又称为君士坦丁堡。它的国祚长达1061年，一直到1453年才被奥斯曼帝国（Ottoman Empire）灭亡。为何现在多数人不以东罗马称呼这个帝国呢？因为西罗马在476年就灭亡，其疆域由蛮族王国继承发展。800年时，一统中西欧的查理大帝（或译查理曼）由教皇加冕为皇帝，虽然帝国一百年后就分裂，实际被许多大大小小的封建领主分治，但以中欧德奥为主的这个松散的政治联盟就被称为神圣罗马帝国。1557年，神圣罗马历史学家赫罗尼姆斯·沃尔夫为了区分神圣罗马与东罗马，就取东罗马首都的古称拜占庭，来代替东罗马。

395年狄奥多西大帝去世时，将罗马帝国分给两子。东帝国分长子阿卡狄奥斯，首都新罗马（又称君士坦丁堡、拜占庭）；西帝国分次子霍诺留，首都罗马。[图片来源：Ancient History Encyclopedia] 拜占庭帝国这个名称则到18世纪开始普及，西方是英、法、普、奥、西等基督教民族国家，东方则是由异教徒奥斯曼帝国所占据。当时西方学者以孟德斯鸠为首正热衷于启蒙运动，认为东方保守落后，西方才是罗马帝国的传人。于是形成一种打压东方的意识，并附和沃尔夫的主张，将东罗马改称拜占庭，以便将东罗马与原本的罗马帝国切割。

1700年时的欧洲，红线为神圣罗马帝国范围。由图可见异教徒Ottoman与东罗马的疆域几乎重合，可能因此引来西方的贬意。[图片来源：维基百科] 拜占庭帝国从四世纪末以来，由于富庶地理位置重要，不断面临各种新兴势力入侵，大体上还能维持罗马帝国半壁江山的规模。不过636年被新兴的阿拉伯人在叙利亚击败以后，陆续丢失了中东、埃及、以及整个北非。因应防御上的压力，从641年的大胡子君士坦斯二世皇帝开始，逐渐在领土上建立一个个塞马州（Theme）。每个州就是一个军区，每个军区的军政、行政、司法都由将军管理。兵士平时耕种，自给自足，有点类似屯田制。若有需要，中央就会征召部分塞马州的军队与君士坦丁堡的禁卫军组成联军，与敌人战斗。这个制度有效地让拜占庭的局势稳定下来，一次次击退南方的阿拉伯人与北方的保加利亚人等入侵。
然而，这个制度也留下了隐患。由于罗马—拜占庭并没有明确的继承制度，皇帝的任何一个儿子或军头都有机会，因此塞马州的将军经常独立叛变或是在作战时叛变。例如741年皇子君士坦丁五世继位。在742年新皇帝穿越小亚细亚迎战阿拉伯人时，身兼亚美尼亚（Armeniacs）与奥普西金军区（Opsikion）将军的国舅阿尔塔瓦兹德叛变，袭击新皇帝。君士坦丁五世被迫逃到阿摩利阿姆。可以说，拜占庭帝国史几乎就是一本叛变史，据蔡老师推测，这应是Leslie Lamport在其1982年的论文将这个问题取名为拜占庭将军的原因。（相对拜占庭来说，西欧的封建层层相属较为稳定）

接下来蔡老师来说明拜占庭将军问题本身。假设有一次敌人来犯，帝国征召了10支驻扎在不同地点的塞马州军队去迎击敌人，至少要有6支军队同时袭击才能战胜。每位将军要如何保证至少有6支军队同时发起进攻？在古代，将军们必须透过信使来互通讯息。

那为何今世的区块链也会扯到古代的拜占庭将军问题呢？因为区块链想解决的也是一样概念的问题：

各节点（将军）送讯给所有节点（将军），各节点（将军）根据收到的所有消息决策，如何避免恶意节点（叛徒）影响共识的达成？

在过程中，若节点故意拒绝合作（恶意节点）或根本没有说任何事情（错误节点），就是叛徒。因此，在比特币的区块链网络设计中，中本聪藉由密码学与工作量证明机制（Proof of Work，PoW）等方法来制约这些叛徒。透过PoW，节点必须付出大量的工作量（算力）去证明自己的忠诚，之后才能打包交易，送讯给其他节点。最长链机制则是各节点都沿着已知的最长链进行。所以即使恶意节点试图破坏，也会付出很大的代价（付出超过整体系统一半的算力）。在各节点都想最大化自己利益的情况下，PoW的确有效抑制了叛徒作恶的动机，进而解决了拜占庭将军问题。