ECC: 基于不可信网络服务的点对点电子现金 Greg Griffith 2017 年 10 月 (griffith@cryptounited.io) https://www.ecc.network ECC: 基于不可信网络服务的点对点电子现金 1
摘要 常见的网络服务一般都是由单一实体进行管理, 使用其服务的用户必须采用客户端 - 服务器模型发起信息请求 若负责网络的实体决定限制传递给用户的信息流, 其便会产生严厉的监管审查机制 针对传统网络中存在的监管审查问题, 我们提出了利用点对点网络的解决方案 在该方案中, 信息被网络中的所有人发布并验证 该设计中, 我们通过整个点对点节点网络对有效事件的一致见证来提供服务和信息, 而且所提供的信息和服务仅在全网络一致同意的情况下才能被替换或添加 形成网络共识的声明会被记录在基于散列的工作量证明 (proof of work) 或基于代币熟化时间的权益证明 (proof of stake) 之中 对于该服务, 工作量证明以及权益证明都是唯一的 每个服务的事件序列均会通过不同的共识网络进行验证 一个给定的节点不需要连接到所有可用服务, 而且最长的工作量证明或权益证明链条会作为该节点离线期间所发生服务的证明 但任何给定的节点至少需要连接到一个特定的电子现金转账网络, 该网络作为货币交易网络, 是其他所有服务网络的运行核心 引言 自 2009 年比特币诞生以来, 人们已意识到不可信全球网络不仅只能取代当前的电子支付系统 我们基于不可信电子现金协议和权益证明设计了一个用于提供信息和服务的点对点全球网络 ; 用于设计该网络的电子现金协议由中本聪的比特币推广而来, 而权益证明机制是继承自 Sunny King 和 Scott Nadal 的点点币 ; 我们所设计的网络可以作为不可信通用网络服务的基础 利用建立在单一点对点电子现金系统之上的多维共识机制, 我们可以扩展转账和网络功能, 从而创建一个提供多种网络服务的多跳网络 创建的该多跳网络所提供的服务有能力替换其中心化对应服务 用于完成以上任务的项目被我们命名为 ECC ECC: 基于不可信网络服务的点对点电子现金 2
点对点电子现金创建不可信的网络服务之前, 我们必须首先定义电子现金协议, 该协议作为网络的核心, 将被用作每一项服务的货币体系 我们的基础是由中本聪 [1] 创立的点对点电子现金协议比特币, 同时还增加了由 Sunny King 和 Scott Nadal 撰写的股权证明的概念 [2] 但是, 我们对所用的权益证明体系以及工作量证明哈希算法进行了部分修改 股权证明系统目前用代币股权交易的输入值乘以代币历史时间来计算得到一个代币股权交易的权益证明散列减少值 该减少值用于验证散列是否满足特定难度约束, 这与工作量证明挖矿的难度约束相似 仅当散列低于目标难度时, 该区块才被认为是有效的 工作量证明哈希算法已从 SHA-256 算法更改为 Scrypt 算法 网络服务在定义了将被用于 ECC 项目的核心交易网络后, 我们可以开始讨论如何结合核心交易网络使用额外的共识机制来提供不可信的通用网络服务 所有服务将会需要特定的共识机制, 而且, 不同服务应该彼此独立运行 就我们的目的而言, 我们将使用基于散列的工作量证明或基于代币历史时间的权益证明链作为每一种网络服务的共识机制 彼此独立的链会使得数据精简更加容易, 而且使得给定节点仅需追踪它所需的数据 任何非交易链上的节点如果想在链上进行操作, 则其需要包含一个指向支付交易网络特定交易的引用散列 ECC: 基于不可信网络服务的点对点电子现金 3
图 1: 与支付网络协作的多服务网络可视化示例根据每一名特定用户选择订阅的服务数量, 其对应的硬盘存储空间容量也会明显不同 需要引起重视的是, 对于交易链, 在交易中所添加的域引起的交易尺寸增量不会超过 256 个比特, 交易尺寸大小对应特定的服务操作 并非所有的交易都将引用特定的服务操作, 所以交易网络中特定交易的平均尺寸增量会远小于该服务操作的尺寸 扩展交易功能鉴于我们的系统采用不依赖于信任的电子交易, 我们可以证明任意一笔交易中提供的附加信息必须来自与签署交易签名相同的所有者 给定节点可以使用此属性在服务网络上广播包含服务数据特定交易, 并且同时证明该交易的真实性和来源 服务网络中的交易将使用与支付网络的交易相同的散列函数 非支付网络交易的新领域包括 :: 1) 服务标识 2) 操作码 3) 指令数据 4) 支付参考散列 ECC: 基于不可信网络服务的点对点电子现金 4
图2 服务网络交易 支付网络交易的新领域包括 5) 服务参考散列 图3 支付网络交易 ECC: 基于不可信网络服务的点对点电子现金 5
1. 服务标识 服务标识是一个 2 字节的无符号字段, 该字段保有所使用服务的 ID 编号 如果在分叉到更大数量的字节 字段的过程中需要超过 65536 个 ID 编号, 则该服务标志可以被扩展到更大的比特数 2. 操作码 操作码是一个 2 字节无符号字段, 用于保存正在执行指令的操作码 如果在分叉到更大数量的字节字 段的过程中需要超过 65536 个操作码, 则该操作码可以被扩展到更大的比特数 3. 指令数据 指令数据是一个可选变长度字段, 其包含操作码可能需要的附加数据 这些数据应该是原始字节形式 添加到此字段的信息越多, 操作变得越昂贵 最好不要在指令数据中添加不必要的信息 4. 支付参考散列 付款参考哈希是一个可选字段, 其被用于交易网络的交易中指定操作支付的引用 该散列是一个 256 位无符号整数, 其提供了所引用的服务网络中交易 ID 的精确值 5. 服务参考散列服务参考散列是一个可选字段, 其被用于引用非交易网络中的服务行为 这意味着交易过程应支付该引用服务行为的行动 该散列是一个 256 位无符号整数, 该整数记录了支付交易网络用于支付服务参考操作的交易 ID 的确切值 ECC: 基于不可信网络服务的点对点电子现金 6
跨链条协议和合约如果服务包含未被存储在链中的操作, 则我们无法确保支付接收端的节点兑现了不同网络链上的协议 对于服务的所有支付费用, 其仅在被采用服务的状态变更为已同意该操作时才是可赎回的 用于特定服务的支付款必须包含服务参考散列字段中的服务交易 ID, 而且服务交易必须包含支付参考散列字段中的支付交易 ID 图 4: 支付网络 ( 顶部 ) 与服务网络 ( 底部 ) 交易过程 对于特定服务的支付款可在过期前的一定预设时间被发起人赎回 一旦过期, 则视作该交易被发起人 放弃, 并且其所包含的资金会返回到原地址 支付有效期限可被植入到任何交易脚本代码中, 从而防 止有效期限到期后的赎回行为 ECC: 基于不可信网络服务的点对点电子现金 7
结论我们提出了一个不依赖信任的通用网络服务系统 我们从由中本聪定义的核心点对点电子现金网络开始, 定制化实现了最初由 Sunny King 和 Scott Nadal 定义的权益证明, 并且我们还引入了用作通用网络共识机制的附加链 在无需第三方或中心化监管机构的情况下, 即可完成或取消跨链服务合约 节点可以订阅他们所想使用的服务以防止存储多余的数据 节点可以随意离开或加入任何服务网络, 并且接受给定服务的最长链作为其不在线时所发生交易的证明 网络上的所有状态均可通过其链条作为共识机制来加以执行 参考文献 [1] Nakamoto, S. (2008, October 31). Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System. 引自 https://bitcoin.org/bitcoin.pdf [2] King, S. & Nadal. S (2012, August 19). PPCoin: Peer-to-Peer Crypto-Currency with Proof-of-Stake 引自 https://peercoin.net/assets/paper/peercoin-paper.pdf ECC: 基于不可信网络服务的点对点电子现金 8