分布式系统（E03）：IPFS、SUNDR 与 Bitcoin 的开放网络信任模型

内容寻址、fork consistency 和工作量证明都大量使用哈希，却在回答三个不同问题。IPFS先判断“拿到的字节是不是所请求的内容”；SUNDR判断“不可信服务器是否给不同客户端编造了无法再无痕合并的历史”；Bitcoin在开放成员网络里用累计工作竞争公共账本顺序。把它们统称为“去中心化保证”，会丢掉真正的信任边界。

分布式系统（E02）：GFS/HDFS 与 Bigtable/HBase 的存储架构

开放网络先问对手能做什么

E02里的NameNode、HMaster和存储节点处在一个明确管理域。开放网络则可能遇到陌生peer、恶意存储服务和Sybil身份。系统必须分别规定数据完整性、身份、发现、可用性、顺序和经济攻击成本。

flowchart TD
  Q[收到网络结果] --> I{要验证什么}
  I -->|字节是否匹配名字| C[内容寻址]
  I -->|服务器是否分叉历史| F[fork consistency]
  I -->|开放成员怎样竞争账本| W[工作量证明与链选择]
  C --> X[不自动证明发布者或可用性]
  F --> Y[不阻止首次分叉或拒绝服务]
  W --> Z[不提供即时确定终局]

通用判断模式是“先列攻击能力，再选证据”。哈希只能承诺输入与摘要的关系；签名绑定密钥；因果链约束历史；资源成本影响Sybil攻击。协议往往组合这些原语，但组合前各自没有越权能力。

IPFS：内容地址验证字节，不负责所有信任

CID（Content Identifier）包含版本、编码和multihash信息。客户端按CID取回block后重新计算摘要，错误字节无法匹配所请求的名字。本地实验把一个字符改掉，SHA-256即不同。

sequenceDiagram
  participant C as Client
  participant R as Routing/DHT
  participant P as Peer
  C->>R: 谁可能提供CID h?
  R-->>C: peer地址
  C->>P: 请求h
  P-->>C: bytes
  C->>C: hash(bytes) == h ?

路由回答“去哪里问”，不是“那个peer一定有正确数据”。内容摘要也不说明谁发布了它、是不是最新版本、是否有权访问，更不保证网络中始终有人保留block。IPNS、签名记录、pinning与复制策略解决其他层面的问题，不能塞进CID的含义。

Kademlia式DHT用XOR距离和路由表逐步接近目标键。恶意节点仍可拒绝响应、返回错误peer或实施Eclipse类隔离；真实系统需要并行查询、节点多样性和额外安全策略。本文不把peer discovery写成共识。

SUNDR：服务器可分叉，但不能无痕重合

SUNDR面向一个可能恶意的集中存储服务器。客户端通过签名和哈希链维护操作历史。服务器可以让Alice和Bob各自看到自洽但不同的分支；只要两人后来交换或间接比较认证信息，分叉就会暴露。服务器不能把两个分支重新合成一段双方都接受、又不留下矛盾证据的共同历史。

flowchart LR
  G[共同历史h0] --> A[Alice看到hA]
  G --> B[Bob看到hB]
  A -.恶意服务器隔离.-> A
  B -.恶意服务器隔离.-> B
  A --> E[客户端交换认证头]
  B --> E
  E --> D{hA等于hB?}
  D -->|否| X[检测到fork]

这项安全性比“服务器永远不能撒谎”弱，也比“每个客户端各自读到一致值”强。恶意服务器仍可停止服务，两个永不通信的客户端可能长期留在不同分支。fork consistency约束的是分叉后的历史关系，不是可用性。

Bitcoin：公开排序依赖累计工作与网络假设

Bitcoin把交易组织进区块，区块引用前块摘要。矿工寻找满足难度目标的nonce；节点选择累计工作最多的有效链。篡改旧区块会改变摘要并断开后继引用，攻击者必须重做后续工作并追赶诚实链。

flowchart LR
  G[genesis] --> B1[block1 PoW]
  B1 --> B2[block2 PoW]
  B1 --> A1[攻击分支]
  B2 --> H[诚实累计工作]
  A1 --> A2[攻击累计工作]
  H --> S{比较累计工作}
  A2 --> S

“最长链”不是单纯数区块，也不是即时finality。传播延迟会产生暂时分叉，后续累计工作可能导致reorganization。确认数增加只是降低特定攻击模型下的逆转概率；概率依赖攻击算力和网络假设，不能写成固定次数后的数学绝对终局。

PoW还没有验证交易的现实世界含义。它帮助开放参与者对账本顺序竞争，交易签名与脚本负责授权规则，经济激励影响攻击成本。一个有效链仍可能包含现实业务上有争议的支付。

同一个哈希函数，三种安全命题

系统	主要对手	哈希进入哪里	得到的核心证据	明确没有得到
IPFS	错误或恶意内容提供者	CID/multihash	bytes与请求内容身份匹配	发布者身份、新鲜度、可用性
SUNDR	恶意存储服务器	认证历史链	分叉后不能无痕重合	防止首次分叉、服务活性
Bitcoin	开放网络中的双花与Sybil竞争	区块链接与PoW	有效链及累计工作排序	即时确定终局、现实交易正确性

安全性证明必须把密码学假设写出来：哈希需要抗碰撞和抗二次原像，签名需要不可伪造，密钥必须安全。活性则另外依赖peer可达、服务器响应或诚实算力与网络传播。协议名不能代替这些条件。

运行有限实验

mkdir -p examples/distributed-systems/.build/e03/tmp
export TMPDIR="$PWD/examples/distributed-systems/.build/e03/tmp"
export TMP="$TMPDIR" TEMP="$TMPDIR" PYTHONDONTWRITEBYTECODE=1
python3 -B examples/distributed-systems/trust-e03/check.py \
  --output examples/distributed-systems/.build/e03/observations.json