恒信可信网络白皮书

简介

恒信可信网络是基于 TEE(可信执行环境)和 DAG(有向无环图)技术构建的开源的、不可篡改的网络数据库解决方案(DLT,Distributed Ledger Technology)。它的优势主要体现在以下三个方面:高性能,低成本,可不必依赖奖励机制。

1. 概览

区块链技术巧妙地使用 PoW 共识机制解决了分布式网络中一度被认为无法解决的拜占庭将军问题(Byzantine Generals Problemq.v.: LESLIE LAMPORT,1982),创建了世界上第一个不可篡改的分布式账簿(即,比特币的账簿)。同时,因为这个账簿是由分布式网络中的众多节点共同维护的,所以,伴随着不可篡改,也自动拥有了一些其它属性,比如公开、透明。

自比特币这个世界上第一个被证明为可行的区块链应用横空出世以来,在随后的十年左右的时间里,人们一直在探索将这样一个不可篡改的分布式账簿应用到众多领域之中 —— 毕竟,一个公开、透明的,不可篡改的数据库,应该是很多场景的刚需。

PoW 的不便之处需要耗费大量的算力(成本相对较高),而 PoS(以及它的改进版,dPoS)虽然网络维护成本相对于 PoW 低很多,可依然无法彻底突破真正可落地的实际应用所需要的高并发性能。

而恒信所采用的基于 TEE 与 DAG 结合的方案,使用异步的、容忍拜占庭过错的共识机制,创建了一个高性能、低成本且可以不必依赖奖励机制的健壮分布式网络数据库。

2. 系统稳定性

恒信网络,是 Mixin Network 的非商业开源版本。

Mixin Network 自 2019 年 2 月正式上线以来一直处于无差错稳定运行状态;Mixin Network 中总计管理 1,144 种数字资产(这个数字还在不断增加),累计处理过亿交易记录,峰值 TPS(Transition Per Second)为 198(2019 年 11 月 9 日)—— 事实上,Mixin Network 不受任何 TPS 限制https://mixin.one/snapshots

3. 基于 TEE 的分布式网络

TEE(可信执行环境)的作用,就是向外界证明 “我正在运行的代码” 的确是 “我声称正在运行的代码”。使用 TEE 的服务器,就好像是一个透明玻璃箱,外部可以 “看到” 玻璃箱内的一切 —— 也就是说,使用 TEE 的服务器,你就没办法在外部不知情的情况下修改正在运行的代码。这一点在恒信网络中被用来实现这个分布式网络数据库的不可篡改的特性。

这个分布式网络中的节点,最初都是网络发起方自己架设的。这时,它是个分布式网络,但依然可以被看作是中心化管理;只不过,由于服务端代码都运行在可信执行环境之中,所以,发起方无法做到暗中修改服务器中的代码 —— 任何修改都能被外界清楚地感知,所以,发行方事实上并不能随意控制网络中的各个节点。

4. 分布式网络的维护成本

基于 TEE 的分布式网络有一个重要特征就是网络维护成本相对极低。因为它只需要数量相对较少的节点就可以安全稳定运行。Mixin Network 最多使用 50 个节点即可安全稳定运行 —— 它目前只使用大约 31 个节点。几十个服务器的费用,相对于基于 PoW 或者 PoS/dPoS 的网络维护费用来说,几近于无。

5. 可不必依赖奖励机制的分布式网络

传统区块链技术,为了解决无中心化管理的分布式网络的健壮有效性,使用共识机制和奖励机制共同构成解决方案,就好像一辆马车的两个轮子一样,缺一不可。

在恒信网络之中,奖励机制不是必需项,可有可无。如果一个分布式的不可篡改的数据库本身在某个特定的场景中是刚需,那么,很可能并不需要设置激励机制才能吸引节点加入这个网络。

想象一下,有一个记录着所有婚姻登记的不可篡改的分布式网络数据库存在,那么,绝大多数交友类的社交应用就有使用这个数据库的刚需 —— 为了方便,这些需求方就有主动加入网络的动机,无需为它们设立奖励机制,甚至有必要要求它们共同承担网络维护成本。

再比如说,公民身份证,理论上应该是最需要区块链化的 —— 即,把它记录在公开、透明、不可篡改的数据库之中 —— 然而,若是使用 PoW 或者 PoS/dPoS 的话就非常不妥,因为你总不能让各个政府部门所属机构整天 “挖矿” 吧?

正因为如此,恒信网络是目前公共事务领域数据区块链化的最佳解决方案。

6. 基于 DAG 的高性能分布式网络

与传统区块链技术不同,在恒信网络中,每一条记录都会被尽快地向所有节点进行即时广播,而不是向基于 PoW 或者 PoS/dPoS 的网络那样,需要等待一段时间(无论是几分钟,还是几秒钟)一定数量的交易记录而后将其打包为 “区块” 而后再链接起来。

恒信网络的节点之间数据传输基于 DAG(有向无环图)机制,所以这个分布式网络几乎无需 “确认时间”,恒信网络的高性能属性也恰恰来自于此。

7. 异步拜占庭失效容错机制(aBFT)

恒信网络使用基于 DAG 的 Hashgraph 技术达成异步拜占庭失效容错机制(asynchoronous Byzantine Fault Tolerant)。aBFT 意味着说,1) 它最终能达成 100% 概率的共识; 2)攻击者最多只能控制 1/3 以下数量的节点;3)我们假定从诚实节点发出的消息最终通过,但我们无需假设最终通过需要花多长时间。更为重要的是,攻击者也许可以删除某条信息,或者延迟某条信息的到达时间,可关键在于诚实节点会不断重复发送消息直至最终通过 —— 于是,整个网络最终依然是安全健壮的。

8. 公私钥的封装机制

恒信网络可以被称为 “无币区块链技术” —— 更准确地讲,它是一个分布式账簿技术的无奖励机制解决方案(DLT without Incentives)。“无币” 的意思是说,“币” 这个东西,在这个 DLT 解决方案中可有可无 —— 可以有,也可以没有;关键在于,没有也行。

然而,恒信网络兼容所有基于 PoW 或者 PoS/dPoS 的区块链网络,为它们提供了一个统一管理界面的储值枢纽网络(Doposit Hub)。各种区块链数字资产的公私钥管理被封装了起来,最终用户无需分别管理不同数字资产的多个公私钥,而是使用统一的 6 位数字密码 —— 在保证安全的同时提供了方便的操作界面。

在分布式网络之中,每一笔交易都通过使用 Ghost Input & Output 封装起来,网络发起者和维护者都无法修改任何一笔由用户发起的交易,而网络节点本身无需也无法了解用户的私钥。

对终端用户来说,6 位数字密码就是 “总私钥” —— 他们只需要安全保管这个 6 位数字密码即可。注意,6 位数字密码最多试错 5 次,连续输入错误 5 次之后就会被网络锁定,以后每天只能试错 1 次 —— 这就保证了它理论上无法暴力破解。(当然,这么重要的密码设置成了 “000000” 或者 “123456” 之类的密码的话,那是用户自身的问题……)

9. 多重签名机制

在恒信网络中,实现了任何多方共同签名的机制 —— 这即意味着说,若是将每一条消息当作数据记录的话,通过多重签名机制可以实现不同级别的数据公开,也可以设置不同级别的数据管理机制。

10. 公用与私用

恒信网络因其网络运维成本相对较低,并且开源,所以任何人都可以非常方便地独立搭建一个 DLT 系统。如此搭建的 DLT 系统可以被设置为公开网络,也可以被设置私有网络 —— 因为可使用多重签名机制设置完善的管理权限。

总结

恒信网络是一个可低成本运维,极高性能的,可以共用也可以私用的,不可篡改的分布式数据网络。它可作为任何一个需要 DLT 解决方案的应用当作底层基础设施使用 —— 可绑定账户系统,可为用户提供多币种钱包(以及免费的转账服务);基于恒信网络完善的 API,开发者可以使用原有的技术框架迅速开发任何应用的同时,为其应用添加 DLT 特性。与此同时,开发者还可以根据实际情况为自己的网络设计必要奖励机制。