巴比特——比特币侧链白皮书

摘要自 2009 年比特币系统的推出以来，它带来了众多计算机科学和电子 现金方面的创新，人们对去中心化加密货币的潜力有了极大的兴趣。 但与此同时，对已达成共识的比特币系统关键部分实施变更，则必须 非常保守地来处理。这导致与其他互联网协议相比，比特币系统更难于适应新需求和采纳新创新。我们提出了一种新技术——“楔入式侧链 ”——实现比特币和其他帐簿资产在多个区块链间的转移。这使用户能用他们已有的资产来使用新的和创新的加密货币系统。 通过复用比特币系统的货币，这些系统相互之间的交互操作，以及与比特币之间的交互操作，可以更容易地进行，避免出现与新货币相关的流动性短缺和市场波动。由于侧链是独立的系统，技术和经济上的创新不会被其他因素妨碍。尽管比特币系统和 楔入式侧链间有双向转移的能力，但它们是隔离的：即使出现侧链中加密被破解（或恶意设计）的情况，所有的损害都只限于侧链本身。本文将阐述“楔入式侧链”及其实施要求，以及为了能从将来区块链间的互联中充分受益所需的工作。- - - -目录1 前言2 设计原理3 双向楔入3.1 定义3.2 对称式双向楔入3.3 非对称式双向楔入4 缺陷4.1 复杂度4.2 欺骗性转帐4.3 中心化挖矿的风险4.4 软分叉的风险5 应用5.1 竞争链实验5.1.1 技术实验5.1.2 经济实验5.2 资产发行6 发展方向6.1 抗哈希算力攻击7 致谢A 联合楔入B 高效 SPV 证明C 元互换1 前言1983 年， David Chaum 将数字现金作为一个研究课题首次提出，通过设 置一个可信的中央服务器，来防止双重花费[Cha83]。为降低这个中央可 信方带给个人的隐私风险，并确保资产的可置换性， Chaum 引入了盲 签名——提供一种加密方法，来防止与中央服务器的签名（这个签名代 表钱币）进行关联， 同时还能让中央服务器进行双花防范。对中央服 务器的需求，是数字现金的致命弱点（阿喀琉斯之踵）[Gri99] 。虽然 有可能通过将中央服务器的签名替换为含几个签名者的门限签名，来分散单点故障，但区分和辨识签名者的可审计性变得很重要。在这种方法下，系统仍然易出故障，因为每个签名者都可能会出问题，或者是一个接一个地被人为制造出问题。2009 年 1 月， 中本聪发布了第一个广泛使用的点对点无信任电子现金系统，用基于工作量证明的共识机制来替代中央服务器的签名，用经济上的激励实现协同工作。比特币通过聚合成区块的方法来跟踪支付，每个区块关联有一个区块眉（blockheader），用 密 码 学方法来指代（承诺）：区块的内容、时间戳、前一个区块眉。到前一区块眉的“指代” （commitment）构成了区块链，或者说是提供了一个明确交易次序的链。 （译者注：在密码学中， commitment 指的对原始数据用加密算法进行处理，生成的摘要可以在不泄露原文的情况下可以有效地代指原始 数据。有些文章将 commitment 译为“承诺”或“秘诺”，本文中译为了“指代”）我们注意到，比特币系统的区块眉可以看作是动态成员多方签名(或称 DMMS)的一个实例，我们认为它作为群签名的一种新类型，有独立的价值。尽管截止目前的文献中尚未提及，比特币系统提供了这种签名的第一个实施方案。一个“动态成员多方签名”（DMMS）是由一组数 量不固定的签名者所形成的数字签名。比特币系统的区块眉是 DMMS， 因为其工作量证明机制具有让任何人无需登记即可献力的特征。此外， 贡献量不是让每个参与方提供一个门限签名， 而是通过计算力来衡量， 这可以允放使用匿名成员身份，并且不会有女巫攻击(Sybil attack)的风险（一个参与方多次加入，获取在签名中不相称的输入份额）。基于这个原因， DMMS 也被描述为是拜占庭将军问题的一个解决方案。由于区块是链接在一起的，比特币系统的 DMMS 是累积的：任何一 个区块眉的链（或链的片断）都是第一个块的 DMMS，其计算强度等 于组成它的全部 DMMS 之和。中本的关键革新就是如上所述的，使 用了基于计算力的 DMMS 签名， 而不是基于知识的签名。 由于签名 者是证明其计算工作， 而不是典型数字签名中的证明其私密知识， 我们称这样的签名者为“矿工”。...