43、区块链拜占庭容错的形式化验证

区块链拜占庭容错的形式化验证

1. 引言

区块链作为处理有价值资产的流行抽象概念，已成为构建关键应用而无需信任的有前景解决方案的基石之一。然而，经过十多年的研究，区块链仍处于起步阶段，无法为行业提供自动化生产中关键应用所需的保证。

问题的关键在于，当部分远程计算机存在恶意行为时，难以让它们就链上给定索引处的唯一区块达成一致。早期区块链允许链上某一索引处的区块存在分歧，并试图在资产因双重花费被盗之前从这些分歧中恢复。如今，大多数区块链采用拜占庭容错共识解决方案，以确保即使存在恶意参与者，也能达成一致。

解决拜占庭共识问题是保证机器在链的每个索引处就共同区块达成一致的必要条件。在过去的四十年里，人们提出了各种共识问题的解决方案，但大多数算法只是“手动”证明其正确性，缺乏机器验证，容易出错。

形式验证技术存在局限性，而区块链共识协议复杂且需在成百上千个节点上运行。目前，还没有用于区块链的拜占庭容错共识算法得到自动形式验证。

2. 手动证明区块链共识算法的问题

2.1 存在安全和活性限制的共识算法

算法	限制	反例	替代方案	所属区块链
随机共识	活性	新提出	新算法	HoneyBadger