Asch

Asch 一 个 基 于 侧 链 技 术 的 去 中 心 化 应 用 平 台 V1.0.2 Asch.so 2016-6-29

目 录 0 引 言...- 3-1 概 述...- 3-1.1 去 中 心 化 应 用...- 3-1.2 侧 链 是 什 么...- 4-1.3 Asch 是 什 么...- 4-1.4 Asch 面 向 哪 些 用 户...- 5-2 设 计 理 念...- 6-2.1 完 备 脚 本 vs 侧 链...- 6-2.2 账 户 vs UTXO...- 7-2.3 关 系 数 据 库 vs 非 关 系 数 据 库...- 8-3 系 统 特 点...- 8-3.1 易 用...- 8-3.2 灵 活...- 9-3.3 安 全...- 9-4 技 术 细 节... - 10-4.1 共 识 机 制... - 10-4.2 侧 链 与 dapp... - 12-4.3 沙 箱 和 VM... - 13-4.4 交 易... - 13-4.5 账 户 系 统... - 14 - - 1 -

4.6 客 户 端... - 15-4.7 性 能... - 16-5 应 用 场 景... - 17-5.1 令 牌 系 统... - 17-5.2 仲 裁 合 约... - 17-5.3 去 中 心 化 交 易 所... - 18-5.4 存 在 性 证 明... - 19-5.5 物 联 网... - 19-6 总 结... - 19 - - 2 -

0 引 言 比 特 币 的 出 现 使 得 去 中 心 化 的 货 币 系 统 成 为 可 能, 经 过 几 年 的 发 展, 人 们 发 现 比 特 币 背 后 的 区 块 链 技 术 潜 力 巨 大, 可 以 被 广 泛 应 用 在 各 行 各 业 为 了 更 好 地 利 用 区 块 链 技 术, 出 现 了 以 以 太 坊 为 代 表 的 一 批 应 用 平 台, 它 们 封 装 了 底 层 协 议 建 设 了 基 础 设 施, 为 开 发 者 提 供 了 更 加 友 好 也 更 加 灵 活 的 接 口, 使 得 开 发 者 的 关 注 点 能 够 集 中 在 业 务 逻 辑 上, 很 大 程 度 上 提 高 了 开 发 效 率 本 文 提 出 的 asch 系 统 也 是 一 种 去 中 心 化 应 用 的 开 发 平 台, 接 下 来 我 们 会 详 细 阐 述 这 一 系 统 的 特 色 原 理 及 应 用 场 景 1 概 述 1.1 去 中 心 化 应 用 去 中 心 化 应 用 是 一 种 具 有 以 下 特 点 的 应 用 1. 必 须 完 全 开 源, 自 主 运 行, 不 能 被 中 心 化 的 组 织 机 构 或 个 人 操 控, 可 以 被 改 进 以 响 应 市 场 需 求, 但 必 须 经 过 用 户 们 的 共 识 2. 数 据 必 须 被 安 全 公 开 冗 余 的 存 储 在 一 个 分 布 式 网 络 中, 以 避 免 被 篡 改 和 单 点 故 障 3. 应 用 访 问 者 需 要 消 耗 令 牌, 而 应 用 贡 献 者 可 以 获 得 令 牌 的 奖 励 4. 应 用 必 须 使 用 一 种 价 值 证 明 的 密 码 学 算 法 来 生 成 令 牌 去 中 心 化 应 用 可 以 通 过 授 权 系 统 的 权 益 人 来 投 资 应 用 的 开 发, 从 而 有 潜 力 达 到 自 给 自 足 去 中 心 化 应 用 还 有 公 开 透 明 安 全 可 靠 去 信 任 等 优 点 因 此, 可 以 想 像 去 中 心 化 应 用 在 支 付 数 据 存 储 云 计 算 电 子 商 务 等 领 域 将 有 非 常 可 观 的 前 景, 它 所 产 生 的 价 值 甚 至 有 可 能 会 超 过 visa dropbox 亚 马 逊 等 跨 国 公 司 的 市 值 - 3 -

1.2 侧 链 是 什 么 区 块 链 是 一 串 使 用 密 码 学 方 法 相 关 联 产 生 的 数 据 块, 每 一 个 数 据 块 中 包 含 了 若 干 网 络 交 易 的 信 息, 用 于 验 证 其 信 息 的 有 效 性 ( 防 伪 ) 和 生 成 下 一 个 区 块, 对 于 普 通 用 户 来 说 它 就 像 一 个 公 有 账 本, 记 载 所 有 的 交 易 记 录, 对 于 开 发 者 来 说 可 以 理 解 为 一 个 分 布 式 的 数 据 库 区 块 链 这 个 数 据 库 的 特 点 是 去 中 心 化 开 放 自 治 不 可 篡 改, 区 块 链 与 去 中 心 化 应 用 息 息 相 关, 非 常 适 合 为 去 中 心 化 应 用 提 供 存 储 功 能 侧 链 是 一 种 特 殊 的 区 块 链 它 使 用 一 种 叫 做 SPV 楔 入 的 技 术 实 现 与 其 他 区 块 链 之 间 的 资 产 转 移, 这 使 得 用 户 能 用 已 有 的 资 产 来 使 用 新 的 加 密 货 币 系 统 人 们 不 必 再 担 心 比 特 币 难 于 采 纳 创 新 和 适 应 新 需 求, 只 要 创 造 一 个 侧 链, 然 后 对 接 到 比 特 币 的 区 块 链 中 即 可, 通 过 继 承 和 复 用 比 特 币 强 大 的 区 块 链, 还 避 免 了 新 货 币 的 流 动 性 短 缺 和 市 场 波 动 等 问 题 并 且 由 于 侧 链 是 一 个 独 立 的 隔 离 的 系 统, 侧 链 中 出 现 的 严 重 问 题 只 会 影 响 侧 链 本 身, 这 极 大 地 降 低 了 创 新 的 风 险 和 成 本 1.3 Asch 是 什 么 Asch 是 一 个 去 中 心 化 的 应 用 平 台 它 提 供 了 一 系 列 的 sdk 和 api 来 帮 助 开 发 者 构 建 基 于 Javascript 和 侧 链 技 术 的 去 中 心 化 应 用 Asch 通 过 提 供 定 制 侧 链 智 能 合 约 应 用 托 管 等 一 体 化 的 行 业 解 决 方 案, 致 力 于 打 造 一 个 易 于 使 用 功 能 完 备 即 插 即 用 的 系 统 利 用 Asch 生 态 系 统, 开 发 者 可 以 快 速 迭 代 他 们 的 Javascript 应 用, 并 发 布 到 系 统 内 置 的 应 用 商 店 中, 这 些 应 用 可 以 被 平 台 中 的 分 布 式 节 点 下 载 并 执 行, 并 服 务 于 普 通 用 户, 整 个 过 程 都 由 诚 实 安 全 的 Asch 侧 链 共 识 网 络 提 供 安 全 保 证 Asch 系 统 本 身 也 是 一 个 完 全 开 放 的 去 中 心 化 的 应 用, 内 置 有 代 币, 单 位 为 XAS, 中 文 名 叫 阿 希 币 阿 希 币 可 以 通 过 双 向 楔 入 的 方 式 与 侧 链 或 dapp 进 行 交 互, 作 为 所 有 - 4 -

dapp 之 间 资 产 转 换 的 桥 梁 和 媒 介, 这 些 代 币 将 在 系 统 发 布 之 前 以 ico 的 方 式 预 售 给 投 资 人 系 统 一 旦 发 布,Asch 最 初 的 核 心 团 队 将 不 再 掌 控 系 统 的 走 向, 只 有 系 统 的 权 益 人 和 代 币 的 拥 有 者 决 定 系 统 将 来 的 发 展 1.4 Asch 面 向 哪 些 用 户 Asch 平 台 除 提 供 一 些 基 本 服 务 外, 还 将 提 供 技 术 和 工 具 上 的 支 持, 主 要 面 向 以 下 群 体 : 1.4.1 开 发 者 开 发 者 可 以 根 据 Asch 平 台 的 应 用 开 发 规 则 和 商 业 行 为 准 则, 并 按 照 相 关 的 规 范 进 行 开 发 和 提 交 dapp Dapp 的 商 业 模 式 或 免 费, 或 定 价 销 售, 或 按 增 值 服 务 付 费 采 用 何 种 商 业 模 式 完 全 由 开 发 者 决 定 1.4.2 企 业 Asch 平 台 提 供 的 工 具 可 以 非 常 容 易 地 创 建 一 个 完 整 的 区 块 链, 更 重 要 的 是 可 以 楔 入 到 Asch 平 台 的 主 链 或 者 比 特 币 的 区 块 链 中, 实 现 与 成 熟 电 子 货 币 的 对 接, 这 对 中 小 型 企 业, 特 别 是 初 创 企 业 是 非 常 有 吸 引 力 的 中 小 企 业 可 以 通 过 区 块 链 技 术 提 供 原 本 封 闭 在 企 业 内 部 互 联 网 内 部 的 信 息 和 数 据, 甚 至 与 监 管 机 构 的 相 关 系 统 数 据 相 互 链 接, 增 强 透 明 度, 以 此 树 立 良 好 的 形 象, 赢 得 投 资 者 金 融 机 构 的 信 任 度, 顺 利 拿 到 融 资 或 项 目 合 同 等 中 小 企 业 主 动 公 开 和 开 放 资 料, 已 成 无 法 阻 挡 的 趋 势 因 为 现 在 有 很 多 的 公 开 渠 道 来 获 取 数 据, 中 小 企 业 已 经 越 来 越 难 隐 瞒 它 们 不 想 让 外 界 知 道 的 信 息 我 们 可 以 大 胆 预 测, 在 未 来 区 块 链 将 是 帮 助 中 小 企 业 发 展 的 重 要 武 器 - 5 -

1.4.3 普 通 用 户 普 通 用 户 可 以 通 过 Asch 内 置 的 应 用 商 店 进 行 下 载 安 装 和 使 用 去 中 心 化 应 用, 这 跟 手 机 平 台 的 应 用 商 店 是 类 似 的 模 式 Asch 系 统 支 持 多 种 类 型 的 去 中 心 化 应 用, 普 通 用 户 在 消 费 这 些 应 用 的 同 时, 还 可 以 通 过 贡 献 内 容 来 获 得 收 益 开 发 者 与 普 通 用 户 将 共 同 组 成 一 个 繁 荣 的 生 态 系 统 2 设 计 理 念 2.1 完 备 脚 本 vs 侧 链 比 特 币 为 人 称 道 的 一 个 设 计 上 的 亮 点 就 是 它 的 脚 本 引 擎 基 于 这 套 脚 本 引 擎, 不 但 可 以 实 现 普 通 的 转 账 功 能, 还 可 以 实 现 多 方 签 名 抵 押 担 保 博 彩 等 智 能 合 约 应 用 但 是 出 于 安 全 和 实 现 难 度 的 考 虑, 比 特 币 的 脚 本 系 统 设 计 的 较 为 简 陋, 做 了 非 常 多 的 限 制, 比 如 它 不 支 持 循 环 脚 本 长 度 受 限 只 支 持 几 种 标 准 的 的 交 易 类 型 以 太 坊 的 最 大 特 色 就 是 极 大 地 扩 展 了 这 个 脚 本 引 擎 的 功 能, 加 入 了 读 取 区 块 链 计 费 跳 转 等 新 指 令, 还 解 除 了 栈 内 存 函 数 调 用 深 度 以 及 脚 本 长 度 限 制 等 以 太 坊 自 称 他 们 的 脚 本 语 言 达 到 了 图 灵 完 备, 利 用 这 样 的 脚 本, 开 发 者 可 以 实 现 几 乎 任 何 可 以 用 数 学 方 式 表 述 的 功 能 自 以 太 坊 以 来, 扩 展 脚 本 成 为 了 一 种 实 现 去 中 心 化 开 发 平 台 的 流 行 方 式, 但 这 种 方 式 有 一 个 很 大 的 缺 点 就 是, 应 用 代 码 本 身 及 应 用 产 生 的 数 据 都 存 在 同 一 个 区 块 链 中, 造 成 了 区 块 链 的 快 速 膨 胀 以 太 坊 试 图 通 过 优 化 和 压 缩 区 块 和 交 易 本 身 来 延 缓 这 种 膨 胀, 也 只 是 一 种 治 标 不 治 本 的 方 法 此 外, 基 于 脚 本 实 现 的 应 用 之 间 是 共 享 同 一 个 账 本 的, 像 区 块 产 生 时 间 等 参 数 是 无 法 被 定 制 的, 这 无 疑 限 制 了 应 用 的 个 性 化 侧 链 机 制 是 通 过 另 一 个 维 度 实 现 扩 展 性 的, 每 个 侧 链 运 行 在 不 同 的 分 布 式 节 点 网 络 - 6 -

中, 有 独 立 的 受 众 投 资 人 和 开 发 团 队 这 种 天 然 的 分 片 解 决 方 案, 不 但 解 决 了 区 块 链 的 膨 胀 问 题, 而 且 每 个 应 用 都 拥 有 一 套 个 性 化 的 账 本, 其 共 识 机 制 区 块 参 数 交 易 类 型 都 是 可 以 被 定 制 的, 所 以 我 们 认 为 侧 链 与 完 备 交 易 脚 本 相 比, 是 一 种 成 本 更 低 更 加 灵 活 也 更 加 易 用 的 解 决 方 案 2.2 账 户 vs UTXO 在 比 特 币 及 其 衍 生 系 统 中, 是 没 有 一 个 所 谓 的 账 户 来 存 储 用 户 的 余 额 的, 用 户 的 余 额 是 通 过 整 个 系 统 的 交 易 状 态 转 换 来 实 现 的 这 里 要 引 入 一 个 术 语,UTXO(unspent transaction outputs), 即 未 花 费 的 交 易 输 出 每 个 UTXO 都 有 一 个 面 值 和 所 有 者, 一 笔 交 易 包 括 一 个 或 多 个 输 入 和 一 个 或 多 个 输 出 每 个 输 入 包 含 一 个 对 现 有 UTXO 的 引 用 和 由 与 所 有 者 地 址 相 对 应 的 私 钥 创 建 的 密 码 学 签 名, 如 果 一 个 用 户 拥 有 这 个 私 钥, 那 么 他 就 可 以 消 费 这 个 UTXO 对 应 的 币 值, 也 就 是 说 一 个 用 户 的 余 额 就 是 他 所 有 拥 有 的 所 有 私 钥 对 应 的 UTXO 的 币 值 总 和 UTXO 主 要 优 点 是 高 度 的 私 密 性, 用 户 可 以 为 每 一 笔 交 易 生 成 一 个 新 的 地 址, 从 而 使 得 用 户 无 法 被 追 踪, 这 对 于 货 币 来 说 是 好 事, 但 对 于 各 式 各 样 的 dapp 来 说, 就 未 必 了 账 户 相 对 于 UTXO 来 说, 有 以 下 几 个 优 点 : 1. 节 省 空 间 举 例 来 说, 如 果 某 个 用 户 有 5 个 UTXO, 需 要 的 存 储 空 间 是 (20 + 32 + 8)* 5 = 300 字 节 ( 其 中 20 字 节 为 地 址,32 字 节 为 交 易 号,8 字 节 为 交 易 额 ), 而 账 户 仅 需 要 20+8+2=30 字 节 (20 字 节 位 地 址,8 字 节 位 余 额,2 字 节 为 随 机 数 ) 2. 利 于 监 督 账 户 的 存 在 使 得 电 子 货 币 很 容 易 被 区 分, 因 为 我 们 只 要 知 道 这 些 币 来 自 哪 些 账 户 即 可 3. 简 单 易 于 编 码 和 理 解 - 7 -

4. 常 量 级 引 用 轻 客 户 端 能 以 常 数 时 间 访 问 一 个 用 户 的 账 户 任 意 数 据, 而 在 UTXO 系 统 中, 每 当 有 交 易 发 生 时, 数 据 引 用 将 发 生 变 化 Asch 平 台 本 身 并 不 是 一 个 纯 粹 的 货 币 系 统, 要 容 纳 各 种 各 样 的 应 用, 综 合 比 较 起 来, 账 户 对 于 我 们 来 说 是 一 种 更 好 的 选 择 2.3 关 系 数 据 库 vs 非 关 系 数 据 库 目 前 大 多 数 的 区 块 链 系 统 都 选 择 使 用 模 型 较 简 单 的 非 关 系 数 据 库 来 存 储 数 据, 比 如 berkeley db,leveldb 等, 这 些 数 据 库 一 般 都 提 供 一 些 简 单 的 数 据 结 构, 比 如 btree hashtable queue 等, 它 们 一 般 不 支 持 SQL 对 数 据 进 行 操 作, 虽 然 这 些 数 据 库 对 于 一 般 的 电 子 货 币 系 统 来 说 足 够 了, 但 对 于 应 用 平 台 来 说 是 远 远 不 够 的, 特 别 是 对 于 金 融 银 行 电 子 商 务 等 领 域, 目 前 主 流 的 存 储 系 统 都 是 采 用 了 关 系 数 据 库, 因 为 关 系 数 据 有 以 下 几 个 优 点 : 1. 事 务 处 理 ; 2. 数 据 更 新 开 销 非 常 小 ; 3. 可 以 进 行 join 等 复 杂 查 询 我 们 选 择 的 sqlite 是 一 种 性 能 极 佳 的 轻 量 级 嵌 入 式 关 系 数 据 库, 容 量 最 高 支 持 2T, 数 据 文 件 可 在 不 同 字 节 序 机 器 之 间 自 由 共 享, 特 别 是 对 SQL 的 支 持, 将 为 dapp 开 发 者 提 供 极 大 的 便 利 3 系 统 特 点 3.1 易 用 - 8 -

3.1.1 开 发 语 言 开 发 者 可 以 使 用 javascript 语 言 以 及 海 量 的 npm 库 来 构 建 他 们 的 应 用 相 对 于 比 特 币 的 c++ 语 言 及 栈 式 脚 本 以 太 坊 的 新 语 言 solidity,javascript 流 行 度 更 高 受 众 更 广 上 手 更 容 易 的 一 门 语 言 此 外, 关 系 数 据 库 的 加 入 也 是 Asch 系 统 的 一 大 特 色, 使 得 去 中 心 化 的 应 用 开 发 模 式 与 传 统 web 应 用 的 开 发 模 式 已 经 非 常 相 近 了 Asch 平 台 的 应 用 开 发 门 槛 可 以 说 是 同 类 产 品 中 最 低 的 3.1.2 工 具 Asch 系 统 提 供 了 一 个 命 令 行 工 具, 只 需 要 根 据 提 示 输 入 一 些 配 置 项, 就 可 以 快 速 的 建 立 一 个 侧 链, 并 可 在 侧 链 上 开 发 任 意 类 型 的 应 用 其 次, 系 统 还 提 供 了 一 系 列 的 api 帮 助 用 户 构 建 复 杂 的 智 能 合 约 应 用, 这 些 api 涵 盖 共 识 强 随 机 数 数 据 库 密 码 学 等 方 面 3.1.3 部 署 开 发 者 只 需 要 把 自 己 的 dapp 提 交 到 github, 然 后 在 web 钱 包 或 轻 钱 包 中 注 册, 就 完 成 了 部 署 的 工 作, 之 后 dapp 将 被 显 示 在 应 用 商 店 中 被 用 户 下 载 和 使 用 3.2 灵 活 开 发 者 可 以 随 意 定 制 其 侧 链 的 各 项 参 数, 比 如 区 块 产 生 速 度 交 易 类 型 交 易 费 等 等, 甚 至 可 以 实 现 一 个 新 的 共 识 机 制, 比 如 开 发 者 可 以 使 用 权 益 证 明 或 工 作 量 证 明 的 共 识 机 制 来 取 代 默 认 的 委 托 人 权 益 证 明 机 制 3.3 安 全 - 9 -

Asch 系 统 的 一 大 亮 点 是 使 用 了 一 个 增 强 DPOS 的 共 识 算 法, 在 DPOS 的 基 础 上 加 入 了 一 个 高 效 的 实 用 拜 占 庭 容 错 算 法, 极 大 地 降 低 了 网 络 分 叉 的 可 能 性, 只 要 不 超 过 1/3 节 点 联 合 做 恶, 系 统 就 不 会 分 叉, 也 就 没 有 双 重 支 付 的 风 险 其 次, 系 统 在 一 些 小 的 细 节 方 面 也 是 尽 量 从 安 全 角 度 进 行 了 考 量 比 如 采 用 BIP39 标 准 算 法 的 口 令 助 记 符 二 级 交 易 密 码 多 重 签 名 账 户 等 4 技 术 细 节 4.1 共 识 机 制 Asch 系 统 采 用 的 共 识 机 制 是 基 于 DPOS 的, 也 是 使 用 了 委 托 人 选 举 的 制 度, 但 是 在 算 法 的 后 半 部 分 采 用 了 一 个 优 化 后 的 PBFT 算 法 变 种, 这 个 算 法 可 以 在 t < n / 3 时, 以 O(n^2) 消 息 复 杂 度,O(1) 的 时 间 复 杂 度 使 忠 诚 的 节 点 达 成 一 致, 不 会 分 叉, 其 中 t 表 示 拜 占 庭 节 点 ( 即 可 能 发 生 任 意 行 为 的 节 点, 比 如 网 络 延 迟 停 机 恶 意 攻 击 等 等 ) 的 个 数,n 表 示 所 有 节 点 的 个 数 4.1.1 委 托 人 选 举 Asch 系 统 的 委 托 人 选 举 制 度 与 DPOS 是 类 似 的, 核 心 系 统 是 由 101 个 委 托 人 节 点 组 成, 委 托 人 是 被 社 区 选 举 的 可 信 账 户, 得 票 最 高 的 101 个 委 托 人 负 责 生 产 区 块 得 票 排 名 未 进 入 前 101 名 的 账 户 被 称 为 候 选 人, 当 他 们 将 来 获 得 足 够 多 的 选 票 并 进 入 前 101 名 后, 将 成 为 正 式 的 委 托 人 每 个 Asch 用 户 都 有 权 利 投 票 给 最 多 101 位 委 托 人, 选 票 的 权 重 是 由 用 户 持 有 的 XAS 数 量 决 定 每 一 个 选 举 周 期 产 生 101 个 区 块, 每 一 次 投 票 和 委 托 人 排 名 的 变 化 将 体 现 在 下 一 个 周 - 10 -

期 每 个 区 块 产 生 的 间 隔 时 间 是 10 秒, 新 创 建 的 区 块 会 被 广 播 到 网 络 中 并 添 加 到 区 块 链 中 每 当 新 的 区 块 被 添 加 到 区 块 链 中, 该 区 块 之 前 的 所 有 交 易 的 确 认 次 数 加 一, 得 到 6 个 确 认 后, 可 以 认 为 交 易 是 安 全 的, 如 果 数 额 较 小 的 交 易, 可 以 允 许 更 小 的 确 认 次 数, 相 反, 数 额 较 大 的 交 易 可 以 通 过 增 加 确 认 数 来 保 证 安 全 性 如 果 有 少 数 委 托 人 发 生 故 障, 比 如 被 攻 击 或 者 宕 机, 就 会 错 失 区 块, 这 会 被 记 录 在 案, 这 将 影 响 该 节 点 的 在 线 率, 进 而 影 响 社 区 的 投 票 因 此 委 托 人 的 竞 选 是 需 要 严 肃 对 待 的, 委 托 人 应 当 由 有 一 定 网 站 运 营 经 验 的 人 来 做, 委 托 人 要 保 障 自 己 节 点 的 稳 定 性, 并 以 此 促 进 整 个 系 统 的 安 全 和 稳 定 4.1.2 拜 占 庭 容 错 Asch 系 统 与 DPOS 的 不 同 主 要 体 现 在 算 法 的 后 半 部 分 DPOS 采 用 的 方 法 是, 首 先 对 当 前 round 的 委 托 人 列 表 进 行 随 机 的 排 序 ( 保 证 每 一 轮 的 委 托 人 顺 序 不 同, 也 无 法 预 测 下 一 轮 委 托 人 顺 序 ), 然 后 通 过 round-robin 的 方 式 依 次 让 每 个 委 托 人 创 建 区 块 这 个 算 法 的 主 要 缺 点 是, 如 果 某 个 委 托 人 节 点 叛 变 了, 他 可 能 会 广 播 多 个 不 一 致 的 区 块, 这 些 区 块 间 可 能 包 括 双 重 支 付 交 易, 导 致 整 个 网 络 被 分 叉 了 当 然, 如 果 只 有 一 个 委 托 人 叛 变 的 话, 这 个 分 叉 很 快 就 可 以 通 过 下 一 次 最 长 链 同 步 的 方 法 来 消 除, 但 是 随 着 叛 变 节 点 的 增 加, 消 除 分 叉 的 时 间 将 越 来 越 长, 少 量 节 点 的 联 合 叛 变 将 严 重 影 响 系 统 的 安 全 性, 即 使 一 个 交 易 达 到 6 次 确 认, 也 很 可 能 是 不 安 全 的 为 了 解 决 这 个 问 题, 我 们 引 入 了 PBFT(Pratical Byzantine Fault Tolerance) 算 法 PBFT 算 法 也 是 使 用 round-robin 的 方 式 选 择 委 托 人, 但 是 选 出 委 托 人 后 并 不 立 即 创 建 区 块, 而 是 首 先 发 起 一 个 提 议 (propose), 这 个 提 议 的 目 的 是 确 定 下 一 次 区 块 的 hash 当 超 过 2/3 的 节 点 都 赞 成 该 提 议 时, 才 接 受 由 提 议 人 创 建 的 的 下 一 个 区 块, 下 一 个 区 块 的 - 11 -

hash 必 须 与 当 前 round 达 成 共 识 的 区 块 hash 一 致 从 本 质 上 来 说,PBFT 算 法 的 加 入 解 决 了 委 托 人 权 利 滥 用 的 问 题, 使 得 委 托 人 的 记 账 能 力 更 为 可 控 4.2 侧 链 与 dapp Asch 系 统 提 供 了 一 个 命 令 行 工 具, 可 以 用 来 轻 松 创 建 一 个 基 础 的 侧 链 系 统, 侧 链 的 开 发 者 也 可 以 深 度 定 制 自 己 的 侧 链, 侧 链 拥 有 自 己 的 数 据 库 共 识 机 制 交 易 类 型 以 及 账 户 体 系 侧 链 可 以 托 管 在 独 立 的 委 托 人 节 点 集 群 中, 这 就 自 然 形 成 了 一 种 分 片 的 机 制, 延 缓 了 主 区 块 链 的 膨 胀 每 一 个 dapp 对 应 一 个 侧 链, 侧 链 的 核 心 逻 辑 使 用 nodejs 开 发, 界 面 部 分 可 以 使 用 任 意 前 端 技 术, 比 如 qt,html,javascript 等 等, 前 端 与 后 端 之 间 一 般 通 过 json rpc 协 议 通 讯 Dapp 的 作 者 或 者 所 有 者 可 以 跟 踪 自 己 的 dapp 被 使 用 的 情 况, 加 密 货 币 是 基 于 社 区 的 共 识, 但 dapp 更 像 是 一 家 私 人 拥 有 的 公 司 Dapp 内 的 交 易 是 由 主 节 点 处 理 的, 主 节 点 是 由 dapp 所 有 者 运 行 的,dapp 所 有 者 必 须 拥 有 一 个 Asch 帐 号, 这 个 帐 号 类 似 多 重 签 名 的 帐 号, 它 的 主 要 任 务 是 在 dapp 主 节 点 创 建 共 识 并 签 名 新 的 区 块, 如 多 重 签 名 钱 包 一 旦 一 个 新 的 dapp 区 块 被 创 建, 并 且 在 主 节 点 内 被 签 名, 这 个 区 块 需 要 被 计 算 出 SHA256 哈 希, 然 后 dapp 所 有 者 提 交 这 个 哈 希 值 给 Asch 区 块 链, 然 后 存 储 该 哈 希 值 为 dapp 区 块, 一 旦 Asch 区 块 链 收 到 一 条 包 含 dapp 哈 希 值 的 交 易, 由 受 托 人 对 比 这 条 哈 希 值 与 上 一 个 啥 希 值, 并 将 它 保 存 到 Asch 区 块 链, 在 未 来, 当 主 节 点 同 步 网 络, 用 户 将 通 过 Asch 区 块 链 来 验 证 所 有 dapp 区 块, 想 从 Asch 区 块 链 中 移 走 上 一 个 dapp 区 块 将 是 不 可 能 的 事 情 相 同 的 功 能, 以 比 特 币 区 块 链 来 替 代 Asch 区 块 链 将 同 样 适 用,API 在 比 特 币 区 块 链 上 工 作 的 方 式 是 一 样 的, 通 过 比 特 币 区 块 链 来 保 证 dapp 的 安 全 性 开 发 者 可 以 使 用 XAS 和 BTC 来 做 为 其 dapp 的 货 币, 使 用 dapp 时 可 能 需 要 存 入 或 者 取 出 资 - 12 -

金, 当 Asch 或 者 BTC 被 发 送 到 dapp 的 地 址 时, 资 金 会 在 其 dapp 的 帐 户 内 出 现, 用 户 便 可 在 dapp 内 使 用 该 资 金,BTC 和 Asch 的 存 入 方 式 是 一 样 的, 都 是 发 送 到 dapp 的 特 定 地 址, 然 后 资 金 就 会 出 现 在 dapp 帐 户 内 Dapp 的 帐 户 都 是 由 dapp 的 作 者 创 建 的, 所 有 存 入 的 Asch 或 者 BTC 都 将 被 存 储 在 这 个 地 址 内, 考 虑 到 安 全 性, 只 推 荐 使 用 了 多 重 签 名 可 信 任 的 签 名 者 的 dapp 帐 户 从 dapp 取 款 是 由 主 节 点 负 责 处 理 的, 当 有 人 发 送 一 条 取 款 请 求,dapp 主 节 点 就 会 处 理 它 并 且 把 资 金 从 dapp 的 地 址 上 移 出 到 Asch 区 块 链 上, 或 者 比 特 币 区 块 链 上 开 发 者 可 以 在 他 们 自 己 的 dapp 里 面 发 行 令 牌, 而 且 使 用 此 令 牌 做 为 该 dapp 的 流 通 货 币, 这 些 令 牌 在 该 dapp 内 可 像 XAS 或 者 BTC 一 样 使 用, 但 是 它 不 能 直 接 从 一 个 dapp 转 移 到 另 一 个 dapp, 他 们 必 须 通 过 Asch 主 链 来 转 移 4.3 沙 箱 和 VM 沙 箱 是 一 种 按 照 安 全 策 略 限 制 程 序 行 为 的 执 行 环 境 早 期 主 要 用 于 测 试 可 疑 软 件 等, 比 如 黑 客 们 为 了 试 用 某 种 病 毒 或 者 不 安 全 产 品, 往 往 可 以 将 它 们 在 沙 箱 环 境 中 运 行 经 典 的 沙 箱 系 统 的 实 现 途 径 一 般 是 通 过 拦 截 系 统 调 用, 监 视 程 序 行 为, 然 后 依 据 用 户 定 义 的 策 略 来 控 制 和 限 制 程 序 对 计 算 机 资 源 的 使 用, 比 如 读 写 磁 盘 等 Asch 系 统 使 用 了 nodejs 的 vm 模 块 实 现 沙 箱 机 制 VM 模 块 是 对 javascript 的 v8 引 擎 的 封 装, 可 以 用 来 执 行 纯 粹 的 javascript 代 码, 但 无 法 使 用 系 统 层 的 api, 比 如 文 件 系 统 网 络 传 输 相 关 的 模 块, 并 且 由 于 没 有 require 函 数, 第 三 方 库 也 没 法 轻 易 导 入 进 来, 甚 至 无 法 进 行 模 块 化 开 发, 这 就 需 要 dapp 的 开 发 者 使 用 browserify 的 技 术 将 常 用 的 第 三 方 库 打 包 成 一 个 js 文 件,Asch 的 主 链 系 统 才 能 加 载 并 运 行 对 于 一 些 必 须 的 系 统 级 api, 则 通 过 进 程 间 通 讯 的 方 法 为 侧 链 提 供, 这 样 兼 顾 了 安 全 性 与 功 能 的 完 备 性 4.4 交 易 - 13 -

Asch 系 统 内 建 了 一 个 交 易 抽 象 层, 核 心 系 统 的 几 乎 所 有 功 能 都 是 建 立 在 交 易 上 的, 比 如 转 账 投 票 应 用 商 店 充 值 提 现 等 侧 链 本 身 也 可 以 实 现 自 己 的 不 同 类 型 的 交 易 交 易 之 间 的 区 别 主 要 是 交 易 类 型 和 asset 基 础 交 易 的 数 据 结 构 如 下, 扩 展 部 分 会 根 据 类 型 的 不 同 分 别 存 在 不 同 的 asset 表 中 Transaction { required VARCHAR(20) required VARCHAR(20) required TINYINT required INT required VARCHAR(21) optional VARCHAR(21) required BIGINT required BIGINT required BINARY(64) optional BINARY(64) optional TEXT required BINARY(32) } id; blockid; type; timestamp; senderid; recpientid; amount; fee; signature; signsignature; signatures; senderpublickey; 以 投 票 交 易 举 例 来 说, votes 实 体 通 过 交 易 id 来 关 联 到 一 个 基 础 交 易 中 Asset_Votes { required VARCHAR(20) optional TEXT } transactionid; votes; 4.5 账 户 系 统 Asch 的 每 个 账 户 由 一 个 口 令 一 对 公 私 钥 一 个 地 址 组 成 用 户 还 可 以 额 外 设 置 一 个 二 级 密 码 注 意 这 里 与 比 特 币 有 所 不 同 的 是, 每 个 账 户 仅 对 应 一 个 地 址, 而 比 特 币 中 每 个 钱 包 对 用 多 个 地 址 和 私 钥 - 14 -

口 令 (passphrase) 是 符 合 BIP39 标 准 的 用 于 产 生 确 定 性 钱 包 的 助 记 符 这 种 助 记 符 与 二 进 制 或 十 六 进 制 字 符 相 比 对 人 类 记 忆 更 友 好 口 令 的 生 成 方 式 是 将 一 个 32bit 倍 数 长 度 的 熵 转 换 成 若 干 个 单 词,Asch 系 统 选 择 的 熵 长 度 为 128bit, 将 转 换 成 12 个 单 词 口 令 作 为 一 级 密 码, 由 用 户 保 管, 不 对 外 公 开, 一 旦 丢 失 用 户 将 失 去 对 应 账 户 的 所 有 权 口 令 形 式 如 下 : barely decline dust stamp protect color certain cup arena busy latin shell 密 钥 对 包 括 公 钥 和 私 钥, 是 以 口 令 的 sha256 哈 希 做 种 子, 再 通 过 ed25519 爱 德 华 兹 曲 线 签 名 算 法 生 成 的 形 式 如 下 : 公 钥 : 9989388b220a13465e49f52df5ba28ba08eb1e7a973320347f9687a107dc2f 9a 私 钥 : 91e891f653e3ed0232d8c7de2e72b625d50d48593fc0fb570c0db25c5e4456 9a9989388b220a13465e49f52df5ba28ba08eb1e7a973320347f9687a107dc 2f9a 账 户 地 址 是 取 公 钥 的 sha256 哈 希 的 前 8 位, 逆 序 后 转 换 成 bignumber, 其 形 式 如 下 5034187504202890358 4.6 客 户 端 Asch 系 统 将 提 供 三 种 客 户 端 程 序 完 整 版 客 户 端 是 针 对 超 级 用 户 委 托 人 和 开 发 者 的 最 佳 解 决 方 案, 它 可 用 于 windows,mac OS 以 及 linux, 但 它 只 允 许 linux 运 行 受 托 人 节 点 - 15 -

轻 钱 包 的 用 户 可 以 通 过 连 接 到 完 整 版 钱 包 以 连 接 到 网 络, 也 可 以 直 接 调 用 API, 但 前 提 是 完 整 版 钱 包 的 所 有 者 有 开 放 该 API 权 限, 完 整 版 钱 包 会 通 过 点 对 点 网 络, 从 其 它 完 整 版 钱 包 节 点 下 载 完 整 的 区 块 链 普 通 用 户 将 主 要 使 用 轻 钱 包 来 管 理 自 己 的 Asch 帐 户, 它 是 一 个 精 简 版 的 Asch 钱 包, 轻 钱 包 支 持 windows 和 Mac OS, 它 无 需 安 装, 它 使 用 的 是 内 嵌 式 的 浏 览 器, 它 无 法 作 为 网 络 节 点, 因 为 它 不 下 载 区 块 数 据, 它 只 通 过 http 连 接 到 其 它 的 节 点, 这 样 做 能 带 来 几 点 好 处 首 先 它 不 下 载 区 块 数 据, 这 意 味 着 它 会 一 直 保 持 着 较 小 的 体 积, 不 占 容 量 ; 其 次 它 不 向 网 络 广 播 密 钥, 所 有 数 据 在 本 地 设 计 上 签 名, 可 以 做 所 有 类 型 的 交 易, 如 果 你 想 运 行 一 个 受 托 人 节 点, 你 可 以 使 用 轻 钱 包 注 册 一 个 受 托 人 帐 号, 但 你 无 法 使 用 轻 钱 包 来 运 行 受 托 人 节 点 来 创 建 区 块, 为 了 运 行 受 托 人 节 点, 你 需 要 下 载 完 整 版 钱 包, 并 运 行 在 linux 上 Dapp 用 户 可 以 使 用 轻 钱 包 来 管 理 已 安 装 的 dapp Dapp 的 API 和 节 点 的 API 也 可 供 开 发 人 员 调 用, 这 使 得 开 发 人 员 可 以 使 用 Node.js 快 速 且 简 单 地 创 建 javascript dapp 移 动 版 客 户 端 允 许 用 户 通 过 移 动 终 端 来 操 作 自 己 的 Asch 帐 户, 它 将 提 供 ios 与 安 卓 两 种 版 本, 并 于 苹 果 应 用 商 店 和 安 卓 应 用 商 店 提 供 下 载 它 的 后 端 将 基 于 我 们 的 桌 面 版 的 解 决 方 案, 与 桌 面 版 的 区 别 将 在 于 移 动 版 钱 包 界 面 将 使 用 响 应 式 技 术, 自 适 应 移 动 终 端 屏 幕, 并 根 据 移 动 设 计 调 整 了 一 些 交 互 方 式 该 APP 使 用 了 专 为 移 动 终 端 定 制 了 易 用 的 界 面, 类 似 于 bitcoin 和 一 些 常 用 的 银 行 类 app 的 界 面, 而 且 它 将 支 持 在 内 部 运 行 所 有 你 喜 爱 的 dapp 4.7 性 能 - 16 -

一 笔 交 易 信 息 通 过 优 化 和 压 缩 后 大 概 占 100 字 节, 我 们 算 算 系 统 达 到 1 万 tps 时 候 需 要 消 耗 的 带 宽 因 为 出 块 间 隔 为 10 秒, 那 么 每 次 出 块 需 要 包 含 10 万 个 交 易, 也 就 是 说 要 包 含 10M 字 节 的 交 易 数 据, 这 10MB 的 数 据 需 要 在 10 秒 内 广 播 到 全 网, 按 最 理 想 情 况 下, 第 一 跳 广 播 到 10 个 节 点, 第 二 跳 广 播 至 100 个 节 点, 每 一 跳 要 在 5 秒 内 传 输 完 毕, 服 务 器 需 要 的 带 宽 是 10MB * 10 / 5 = 20MB, 考 虑 到 中 间 的 带 宽 损 耗 和 非 理 想 情 况, 我 们 认 为 至 少 要 40MB 的 带 宽 才 能 够 满 足 1 万 tps 的 吞 吐 量 这 个 带 宽 要 求 显 然 不 低, 但 是 相 信 1 万 tps 给 委 托 人 带 来 的 收 益 远 大 于 网 络 维 护 的 费 用 2014 年 双 十 一 支 付 宝 的 吞 吐 量 峰 值 达 到 了 8.59 万 每 秒 Asch 系 统 在 交 易 吞 吐 量 方 面 还 是 有 优 化 空 间 的, 这 也 是 将 来 我 们 的 重 点 要 投 入 的 方 向 5 应 用 场 景 5.1 令 牌 系 统 使 用 Asch 工 具 创 建 的 第 一 个 hello world 应 用, 就 是 一 个 最 基 本 的 令 牌 系 统 了 开 发 者 可 能 不 需 要 编 写 代 码, 只 要 在 genesis.json 文 件 里 修 改 一 些 创 世 参 数, 就 可 以 发 布 一 个 令 牌 系 统 了 Asch 系 统 中 的 令 牌 与 以 太 坊 的 子 货 币 一 样, 可 以 表 示 黄 金 股 票 抵 押 物 或 任 意 其 他 资 产, 这 些 令 牌 可 以 与 转 入 侧 链 中 的 XAS 通 过 去 中 心 化 的 方 式 进 行 交 易, 从 而 实 现 流 通, 也 可 以 在 中 心 化 的 交 易 所 与 其 他 货 币 进 行 交 易 5.2 仲 裁 合 约 假 设 一 个 买 家 想 跟 一 个 不 认 识 的 人 进 行 交 易, 一 般 情 况 下 如 果 交 易 顺 利 进 行 的 话, 双 方 都 不 希 望 有 第 三 方 介 入, 但 是 如 果 某 个 环 节 出 了 问 题, 比 如 买 家 对 商 品 不 满 意 时, 他 们 - 17 -

就 希 望 有 一 个 中 间 人 来 做 调 解 这 个 中 间 人 可 能 会 要 求 买 卖 双 方 出 示 一 些 证 据, 然 后 做 出 判 决, 比 如 把 钱 退 还 一 部 分 给 买 家 这 个 业 务 流 程 如 下 : 1. 买 卖 双 方 共 同 选 择 一 个 中 间 人 2. 买 家 使 用 三 方 的 公 钥 创 建 一 个 2-3 的 多 重 签 名 账 户, 然 后 转 账 到 这 个 账 户, 再 以 该 账 户 为 发 起 人, 以 卖 家 的 账 户 为 接 收 人, 签 署 一 个 交 易 并 发 布 出 去 此 时 这 个 交 易 是 不 能 立 即 被 确 认 的, 只 有 3 个 人 中 的 2 个 人 共 同 签 名, 才 会 生 效 3. 卖 家 发 货 给 买 家 4. 如 果 买 家 收 到 货 物 后, 检 查 没 问 题, 使 用 自 己 的 私 钥 对 刚 才 的 交 易 进 行 签 名 然 后 卖 家 再 次 签 名 后, 交 易 就 顺 利 完 成 5. 如 果 买 家 对 货 物 不 满 意, 可 以 向 中 间 人 发 起 申 诉 并 出 示 证 据, 卖 家 也 可 以 出 示 证 据, 最 终 由 中 间 人 与 买 卖 其 中 的 一 方 达 成 一 致, 共 同 签 署, 完 成 交 易, 结 束 仲 裁 5.3 去 中 心 化 交 易 所 根 据 是 否 支 持 法 币, 可 以 分 为 两 种 程 度 的 去 中 心 化 如 果 不 支 持 法 币, 可 以 实 现 完 全 的 去 中 心 化, 如 果 支 持 法 币, 则 只 能 实 现 半 去 中 心 化, 即 法 币 通 过 网 关 出 入, 但 交 易 信 息 公 开 完 全 的 去 中 心 化 交 易 所 又 分 为 两 种, 一 种 是 点 对 点 的 交 易, 通 过 Asch 系 统 提 供 的 原 子 跨 链 交 易 api 来 实 现 另 一 种 是 挂 单 交 易, 挂 单 交 易 要 求 卖 方 从 其 他 区 块 链 转 入 一 定 的 资 产 到 Asch 侧 链 中, 这 个 转 入 操 作 通 过 父 链 冻 结 资 产 的 SPV 证 明 达 成 此 外, 由 于 关 系 数 据 库 的 支 持, 利 用 联 表 查 询 和 索 引 功 能, 可 以 很 容 易 的 实 现 一 个 效 率 不 错 的 撮 合 引 擎 - 18 -

5.4 存 在 性 证 明 存 在 性 证 明 可 以 用 于 登 记 文 件 版 权 专 利 等, 其 基 本 原 理 是 将 要 存 储 的 文 件 的 哈 希 值 存 入 到 Asch 的 侧 链 中, 以 此 来 证 明 某 个 特 定 文 件 存 在, 还 可 以 加 上 时 间 戳 当 事 人 的 数 字 签 名 等 元 数 据, 来 证 明 他 们 是 在 何 时 持 有 这 些 文 件 的 这 些 信 息 无 法 伪 造 无 法 篡 改, 不 会 暴 露 数 据 和 隐 私, 在 需 要 的 时 候 随 时 可 以 验 证 且 不 依 赖 第 三 方 机 构 5.5 物 联 网 物 联 网 中 存 在 海 量 的 联 网 设 备, 很 难 有 一 个 中 央 机 构 来 管 理 所 有 的 设 备 和 各 节 点 的 身 份 Asch 的 侧 链 是 一 个 很 好 的 解 决 方 案, 首 先, 它 解 决 了 节 点 间 信 任 问 题, 设 备 间 彼 此 相 连 形 成 分 布 式 网 络, 通 过 共 识 算 法 来 保 证 设 备 间 交 易 的 合 法, 并 且 可 追 踪 可 审 查 可 分 析 其 次, 不 同 种 类 的 设 备 可 以 接 入 不 同 的 侧 链, 这 是 我 们 前 面 提 到 的 天 然 分 片 机 制, 避 免 了 总 账 本 的 爆 炸 式 增 长 我 们 试 想 下, 在 一 个 基 于 区 块 链 的 物 联 网 中, 一 个 自 动 售 货 机 不 但 可 以 监 控 和 报 告 它 自 身 的 存 货, 还 可 以 通 过 分 析 历 史 交 易 数 据 智 能 地 从 分 销 商 那 里 进 行 招 标 并 自 动 完 成 付 款 6 总 结 Asch 是 一 个 去 中 心 化 的 应 用 平 台, 其 设 计 初 衷 是 为 了 降 低 开 发 者 的 门 槛, 比 如 使 用 javascript 作 为 应 用 编 程 语 言, 支 持 关 系 数 据 库 来 存 储 交 易 数 据, 使 得 开 发 一 个 dapp 与 传 统 的 web 应 用 非 常 相 似, 相 信 这 对 开 发 者 和 中 小 型 企 业 有 很 大 的 吸 引 力, 只 有 开 发 者 的 生 产 力 提 高 了, 整 个 平 台 的 生 态 才 能 够 更 迅 速 的 繁 荣 起 来 Asch 在 设 计 上 也 是 开 放 的, 并 没 有 局 限 于 某 个 细 分 领 域, 比 如 金 融 文 件 存 储 版 权 证 明 等, 其 提 供 的 api 都 是 较 底 层 和 抽 象 的, 它 们 可 以 被 自 由 组 合 实 现 各 种 不 同 的 应 用 在 共 识 机 制 方 面,Asch 继 承 并 增 强 - 19 -

了 DPOS 算 法, 大 大 降 低 了 分 叉 几 率 和 双 重 支 付 风 险 另 外,Asch 的 侧 链 即 应 用 模 式 不 但 延 缓 了 区 块 链 膨 胀 问 题, 还 使 得 dapp 更 加 的 灵 活 和 个 性 化 Asch 是 一 个 具 有 前 瞻 性 的 低 成 本 的 一 站 式 应 用 解 决 方 案, 相 信 将 成 为 新 一 代 去 中 心 化 应 用 的 孵 化 器 - 20 -