区块链：西门庆戏耍武大郎

这是Dreamer的第72篇原创

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区块链：西门庆与潘金莲的爱恨情仇

》

书接上回，西门庆和潘金莲公布恋情后，因为消息是透明公开的，很快传到了武大郎耳中，武大郎很快召回了武松，预合计抓住这对奸夫淫妇，好来个double kill。

于是上演了一场，西门庆与潘金莲巧戏耍武家兄弟。

故事情节是这样的：消息散播后，潘金莲与西门庆害怕被武家兄弟追杀，慌乱中俩人跑散了，分别跑到了两座山上，只能远远相望，不敢下山。因为武家兄弟坐落在山下城中。武家兄弟每日在城门口轮班监视，只要发现他们格杀勿论。因此两个人若有一人先下山，一定会被武家兄弟抓住并且杀死，如果两个人约好地点见面，然后迅速跑掉，便可远走高飞。但问题就在于，如何约定一个时间，并且不能被武家兄弟发现。

看起来很简单，俩人一起冲下山直接就跑了。但有一个问题，山上没有信号，传递消息只能靠通信兵，而通信兵必须经过武家兄弟守护的城池才能传递消息。

假设：潘金莲看到一个通信兵来通知：“今晚12点城外集合，与西门庆远走高飞”。请问潘金莲敢信吗？

如果你信了，半夜12点跑出去了，结果发现武家兄弟在等着你。别奇怪，别惊讶。西门庆发给潘金莲的消息是：“凌晨1点城外集合，远走高飞。”

很明显，通信兵被武家兄弟截杀了，换了个新的，骗潘金莲在半夜12点出来，凌晨1点的时候在抓住西门庆，最后真就double kill 了。

因此只传输纸质信息会带来两个问题：

1）信息会被篡改。

2）收到信息的人无法判断信息的真实性。

那到底该怎么办呢？有两个办法：

一是数字签名，例如在比特币交易中，这只适用于点对点的传输场景。如果想把信息向全部通讯兵广播，就需要第二种方法：工作量证明。

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啥是工作量证明？

百度一下你就知道了：工作量证明（proof-of-work）指通过完成一定工作量以阻止网络恶意攻击的方式，简称POW。

简单理解一下，“一定的工作量”就像是傻瓜式工作，假如我让你猜个数，你从1开始数数，一直数下去，你一定能数到我心中想的那个数，只是花费时间和力气的问题。

但在工作量证明中，猜得不是随便的数，而是一个普通的数字，这个数字添加文本信息后面，就会在哈希值前面衍生出很多个0。

回到故事中，西门庆给潘金莲的消息是：“凌晨1点城外集合，远走高飞”。这样发的结果傻子都能读明白，自然容易泄露信息，因此会被武家兄弟截杀。

于是，西门庆与潘金莲事先做了个约定：

西门庆找一个数字，加在文本信息的后面，使得“文本消息+数字”的哈希值以5个0开头。如果没有按照约定，那潘金莲收到的消息就肯定不是西门庆发的。

在这里的5个0代表的是工作量的难度，0越多代表这个数字越难找到。

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工作量证明过程

接下来用简单的方式演示寻找数字的过程：

哈希算法有很多，每种哈希算法的结果都不一样。我们取其中一种哈希算法举例说明（感兴趣的人可以自己脑补一下10多种哈希算法）。

绝大部分的哈希值都不是以“0”开头，举个例子：“凌晨1点城外集合，远走高飞”的哈希值是以“8880a”开头。

西门庆与潘金莲的任务就是找到那个普通数字，把这个数字加到文本信息后面去哈希，当哈希值前面出现5个0的时候，这个数字就是他们要找的值。

简单粗暴的方法就是从0开始，把0加在文本消息“凌晨1点城外集合，远走高飞”之后，变成“凌晨1点城外集合，远走高飞0”，得到的哈希值是08880agdas8s1d2fc3c......

这个哈希值很显然不是以5个0开头的，所以0这个数字不是符合要求的数字，西门庆与潘金莲还需要继续找。

哈希值长度为64位，为了方便理解，只是展示前一段的哈希值。这里特别说明一下，找到1个0或2个0开头的哈希值很简单，随便蒙几个数字可能就找到了。但如果找5个0的开头哈希值就很难了。

寻找“0”开头的哈希值相对容易，一下就找到了9个，但是却没有出现“00000”开头的哈希数字，连“00”开头的都没有。

所以，继续找吧

又继续找了一些，发现以“0”开头的哈希值很少，可能找几百个都发现不了一个带“0”开头的哈希值。为尽快说明过程，以下就把一些不以0开头的哈希值省略掉了。

继续找：

“00”开头的哈希值也真是不好找，我都怀疑西门庆和潘金莲是不是已经怀疑人生了。找了近千个数字彩发现了几个以“00”开头的。

为了不让西门庆和潘金莲吐血，我们次数省略几万个哈希值，只为了找奥那以“00000”开头的哈希值。

继续.....

继续找.....

风雨无阻的找......

如果没有省略号，我怀疑这篇文章你能看到老......接着找......

十年寒窗苦找，只为博红颜一笑......

我靠( ‵o′)凸，皇天不负有心人。

终于找到了。

文本信息变成了：“凌晨1点城外集合，远走高飞9981666542”，这个对应的哈希值满足了要求：00000s56a2d5g7fd5......

"9981666542"这个数就是西门庆和潘金莲苦苦寻找的数字，找到他比找本拉登都难。本拉登还能有点蛛丝马迹，这个数只能一点一点苦算。

上文中省略号的部分，其实就是工作量证明，证明你真正的寻找过。虽然哈希运算很简单，每次只要0.001s，但几十亿的哈希计算，却需要10天的时间。如果你想一天算出来，就得用10台高性能计算机一起算。

回到故事中，如果武家兄弟截获了通讯兵的消息，篡改成“半夜12点城外集合，远走高飞”，那么武家兄弟得重新算这个数字，还得有个前提，他们知道西门庆与盘锦约定了5个0的事。

西门庆把“凌晨1点城外集合，远走高飞9981666542”发给了潘金莲，潘金莲计算后，得到了“00000s56a2d5g7fd5......”，五个零的前缀让潘金莲开心的吃了10个烧饼。

赶快打扮，准备半夜远走高飞。但是，这真万无一失了吗？

武家兄弟也不傻，他们也懂哈希。

武家兄弟截获信息后发现：“凌晨1点城外集合，远走高飞9981666542”，一哈系发现前面有5个0。于是，武家兄弟篡改了信息，并且模仿西门庆的手法，用工作量证明算出了一个数：“凌晨1点城外集合，远走高飞668845544”。潘金莲收到消息后：“凌晨1点城外集合，远走高飞668845544”，一哈系，发现也是5个0的哈希值。

如果潘金莲信了，明年的今天就是她的忌日。因此，潘金莲还是不能相信这个消息的事实，主要是传输的通讯兵不靠谱。

潘金莲绝望了，跪在山上大哭，真的没办法了吗？

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天下没有解决不了的问题

解决这个问题最好的办法就是：增加通讯兵的数量和提升计算哈希的难度。

增加通讯兵：这个简单了，原本西门庆派出一个通讯兵，这个通讯兵一旦被劫持，就会发生篡改以至于影响最终逃跑的结果。如果，西门庆派出10个通讯兵，武家兄弟即使抓住了2,3个通讯兵也不会有很大的影响，并且武家兄弟也知道了拦截2,3个通讯兵没有用，也不户去费力气计算工作量证明了。剩余的通讯兵会把真实消息带给潘金莲，潘金莲一哈希就知道事情的真假了。

增加难度：原本西门庆与潘金莲的约定是计算出5个0开头的哈希值，现在为了防止被武家兄弟轻易破解，他俩约定计算出8个0的哈希值。这从计算上大大的增加了难度。

武家兄弟一看到消息对应的哈希值是8个0，脑袋都得大了。这要篡改一下这个哈希值，的需要几年的时间，等他们计算出来，西门庆与潘金莲可能连孙子都有了。更何况还有10个通讯兵，这个篡改方案让武家兄弟彻底放弃拦截了。

所以，武家兄弟绝望了，找数字会花很长的时间，在找数字的期间，其他的通讯兵已经把消息送到了，即使找到了那个数字，也没有什么卵用了。

因此，潘金莲与西门庆必定远走高飞了！

回归到现实生活中，这个故事其实讲述的就是“拜占庭将军问题”，西门庆与潘金莲相当于2个将军，武家兄弟相当于被进攻的城池。在增加3个将军，就演化成了“拜占庭将军的问题”。学习比特币之前，你一定会听说到“拜占庭将军问题”，这个问题很好的为比特币的原理做一个基础知识补充。

按照上文工作量证明的原理，几位将军只需要将“消息+数字”让10个通讯兵去传给对面山头的将军，对面山头将军在进行哈希计算，确定消息的真伪。几次信息传输，就会确定攻城的时间。只要将军们意见达成统一，最终必将获胜。

“拜占庭将军问题”只是理想情况下的实验，现实生活中有手机，有电脑等通讯设备，传递信息要比实验中简单的多。故事都是一种类比：敌城被比喻成互联网，各个将军是互联网上的节点，通讯兵是指传递消息的方式，“消息+数字”指的是区块，数字在区块链中有个专业术语：随机数。

“拜占庭将军问题”解决了，就诞生了比特币，比特币世界中有一些人，他们记录交易信息、寻找随机数，称他们为“矿工”。

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简单总结

信息不对称，信息不准确一直是一个痛点。在分布式网络里面，每个节点可能是蒙圈的状态，他们不知道谁说的事正确的，谁说的是错误的。其实，很简单，每个节点只要广播出自己知道的真实事情即可，无需关注其他人说的真伪。

有的人会说，如果全网节点都是说的是假的，那信息是不是就失去了价值？

但毕竟还是好人多，只要绝大多数节点不做坏事，广播真实的事情，并且使用工作量证明的方法，全网的就会形成正确的共识。这属于数学的问题。

挖矿的结果是对真实信息的记录，并且很多人都争先恐后的挖矿，毕竟有相当值钱的币子在作为奖励，按照这种方式，正确的消息远大于那些错误的信息。

不轻易相信任何的节点，这是正确的思维，但要相信数学概率，数据概率往往最真实的展示现实的世界，拿赌博来说，嬴与输一直是1/2的问题。傻子一般都会想，这次输了，下次一定会赢，其实下次输赢的概率仍是一半一半。

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