päringu keha peab sisaldama järgmist parameetrit: "state"
xBORDER 2019. aasta VALGE PABER

Ajalugu
xBORDER riigi üleminekusüsteemina
Kaevandamine üldises keeles
Merkle puud
Alternatiivsed plokiahela rakendused
Skriptimine xBORDER
BLOCKCNX
Filosoofia
xBORDER kontod
Sõnumid ja tehingud
Sõnumid
xBORDER oleku ülemineku funktsioon
Koodi täitmine
xBORDER ja kaevandamine
Rakendused
Token Systems
Finantstuletisinstrumendid ja stabiilse väärtusega valuutad
Identiteedi- ja mainesüsteemid
Detsentraliseeritud failisalvestus
Detsentraliseeritud autonoomsed organisatsioonid
Täiendavad rakendused
Varia ja mured
Muudetud GHOST-i rakendamine
Tasud
Arvutamine ja Turingi täielikkus
Valuuta ja emiteerimine
Kaevandamise tsentraliseerimine
Skaleeritavus
Järeldus
Märkused ja edasine lugemine
Märkmed
Lisalugemist
Bitcoini ja olemasolevate kontseptsioonide tutvustus

Detsentraliseeritud digitaalvaluuta kontseptsioon ja alternatiivsed rakendused, nagu kinnisvararegistrid, on olnud kasutusel aastakümneid. 1980. ja 1990. aastate anonüümsed e-sularahaprotokollid, mis põhinesid enamasti Chaumiani pimestamisena tuntud krüptograafilisel primitiivil, tagasid kõrge privaatsustasemega valuuta, kuid protokollid ei saavutanud suures osas tähelepanu, kuna tuginesid tsentraliseeritud vahendajale. . 1998. aastal sai Wei Dai b-rahast esimene ettepanek, mis tutvustas raha loomise ideed nii arvutuslike mõistatuste lahendamise kui ka detsentraliseeritud konsensuse kaudu, kuid ettepanekus oli vähe üksikasju selle kohta, kuidas detsentraliseeritud konsensust saaks tegelikult rakendada. 2005. aastal võttis Hal Finney kasutusele korduvkasutatavate töötõendite kontseptsiooni – süsteemi, mis kasutab b-raha ideid koos Adam Backi arvutuslikult keeruliste Hashcash mõistatustega, et luua krüptovaluuta kontseptsioon, kuid jäi taas kord ideaalile alla, tuginedes usaldusväärne andmetöötlus taustaprogrammina. 2009. aastal võttis Satoshi Nakamoto esimest korda praktikas kasutusele detsentraliseeritud valuuta, ühendades väljakujunenud primitiivid omandiõiguse haldamiseks avaliku võtme krüptograafia kaudu konsensusalgoritmiga, mille abil jälgitakse, kellele kuuluvad mündid, mida nimetatakse "töötõendiks".

Töö tõendamise taga olev xBORDER mehhanism oli ruumis läbimurre, kuna lahendas korraga kaks probleemi. Esiteks pakkus see lihtsa ja mõõdukalt tõhusa konsensusalgoritmi, mis võimaldas võrgu sõlmedel ühiselt kokku leppida krüptoraamatu oleku kanooniliste värskenduste komplektis. Teiseks andis see mehhanismi, mis võimaldas vaba siseneda konsensuse protsessi, lahendades poliitilise probleemi, mis seisneb selles, et otsustada, kes saab konsensust mõjutada, hoides samal ajal ära ründerünnakud. See teeb seda, asendades osalemise formaalse tõkke, näiteks nõude registreerida end konkreetses loendis ainulaadse üksusena, majandusliku tõkkega – ühe sõlme kaal konsensushääletuse protsessis on otseselt võrdeline arvutusvõimsusega. et sõlm toob. Sellest ajast peale on välja pakutud alternatiivset lähenemisviisi, mida nimetatakse panuse tõendamiseks, arvutades sõlme kaalu nii, et see on proportsionaalne selle valuutapositsioonidega, mitte arvutusressurssidega; Arutelu kahe lähenemisviisi suhteliste eeliste üle jääb käesolevast artiklist välja, kuid tuleb märkida, et mõlemat lähenemisviisi saab kasutada krüptovaluuta selgroona.

​

Peter Oldenburger, xBORDERi asutaja, kirjutas selle ajaveebipostituse:

​

​

Krüpto kui riigi üleminekusüsteem 
Sellise krüptovaluuta, nagu krüpto, pearaamatut võib käsitleda oleku üleminekusüsteemina, kus on "olek", mis koosneb kõigi olemasolevate krüptode omandiõigusest ja "oleku ülemineku funktsioonist", mis võtab oleku ja tehingu. ja väljastab tulemuseks uue oleku. Tavalises pangandussüsteemis on näiteks olek bilanss, tehing on taotlus $X teisaldamiseks punktist A punkti B ja oleku ülemineku funktsioon vähendab A konto väärtust $X võrra ja suurendab väärtust B-s. konto $X poolt. Kui A kontol on vähem kui $ X, tagastab oleku ülemineku funktsioon veateate. Seega saab ametlikult määratleda:

APPLY(S,TX) -> S' või ERROR
RAKENDA ({ Alice: 50 $, Bob: 50 $ },"saata Alice'ilt 20 $ Bobile") = { Alice: 30 $, Bob: 70 $ }
APPLY({ Alice: $50, Bob: $50 },"saada $70 Alice'ilt Bobile") = VIGA
Krüpto "olek" on kõigi kaevandatud ja veel kulutamata müntide kogu (tehniliselt "kasutamata tehinguväljundid" või UTXO), kusjuures igal UTXO-l on nimiväärtus ja omanik (määratletud 20-baidise aadressiga mis on sisuliselt krüptograafiline avalik võtifn. 1). Tehing sisaldab ühte või mitut sisendit, millest iga sisend sisaldab viidet olemasolevale UTXO-le ja omaniku aadressiga seotud privaatvõtmega loodud krüptograafilist allkirja ning ühte või mitut väljundit, kusjuures iga väljund sisaldab uut UTXO-d, mis tuleb lisada osariik.

Oleku ülemineku funktsiooni APPLY(S,TX) -> S' saab defineerida ligikaudu järgmiselt:

Iga TX-sisendi jaoks:

Kui viidatud UTXO ei ole S-s, tagastage veateade.
Kui antud allkiri ei ühti UTXO omanikuga, tagastage veateade.
Kui kõigi sisendi UTXO nimiväärtuste summa on väiksem kui kogu väljundi UTXO nimiväärtuste summa, tagastab veateate.

Tagastab S', kui kogu sisend UTXO on eemaldatud ja kogu väljund UTXO on lisatud.

Esimese sammu esimene pool takistab tehingute saatjatel kulutamast münte, mida pole olemas, esimese sammu teine pool takistab tehingute saatjatel teiste inimeste münte kulutamast ja teine etapp jõustab väärtuse säilitamise. Selle maksmiseks kasutamiseks on protokoll järgmine. Oletame, et Alice tahab Bobile saata 11,7 BTC. Esiteks otsib Alice talle kuuluva saadaoleva UTXO komplekti, mille kogusumma on vähemalt 11,7 BTC. Reaalselt ei saa Alice täpselt 11,7 BTC-d; ütle, et väikseim, mida ta saab, on 6+4+2=12. Seejärel loob ta tehingu nende kolme sisendi ja kahe väljundiga. Esimene väljund on 11,7 BTC, mille omanikuks on Bobi aadress, ja teine väljund on ülejäänud 0,3 BTC "muutus", mille omanikuks on Alice ise.

Kaevandamine
block_picture.jpg

Kui meil oleks juurdepääs usaldusväärsele tsentraliseeritud teenusele, oleks selle süsteemi rakendamine triviaalne; selle saaks lihtsalt täpselt kirjeldatud viisil kodeerida, kasutades oleku jälgimiseks tsentraliseeritud serveri kõvaketast. Krüptoga püüame aga üles ehitada detsentraliseeritud valuutasüsteemi, seega peame ühendama riigi üleminekusüsteemi konsensussüsteemiga, et kõik oleksid tehingute järjekorras ühel meelel. Krüpto detsentraliseeritud konsensusprotsess nõuab, et võrgu sõlmed prooviksid pidevalt luua tehingupakette, mida nimetatakse "plokkideks". Võrk on ette nähtud tootma ligikaudu ühe ploki iga kümne minuti järel, kusjuures iga plokk sisaldab ajatemplit, mitte-märki, viidet eelmisele plokile (st räsi) ja loendit kõigist tehingutest, mis on toimunud pärast eelmist plokki. blokk. Aja jooksul loob see püsiva, pidevalt kasvava "plokiahela", mida värskendatakse pidevalt, et esindada krüptoraamatu uusimat olekut.

Selles paradigmas väljendatud ploki kehtivuse kontrollimise algoritm on järgmine:

Kontrollige, kas eelmine plokk, millele plokk viitab, on olemas ja kehtiv.
Kontrollige, kas ploki ajatempel on suurem kui eelmise ploki fn ajatempel. 2 ja vähem kui 2 tundi tulevikus
Kontrollige, kas ploki töötõend on kehtiv.
Olgu S[0] olek eelmise ploki lõpus.
Oletame, et TX on ploki tehinguloend n tehinguga. Kõigi i jaoks 0...n-1 määrake S[i+1] = APPLY(S[i],TX[i]) Kui mõni rakendus tagastab vea, väljuge ja tagastage vale.
Tagastab tõene ja registreeri S[n] olekuna selle ploki lõpus.
Põhimõtteliselt peab iga ploki tehing andma kehtiva oleku ülemineku kanoonilisest olekust enne tehingu sooritamist mõnda uude olekusse. Pange tähele, et olek pole plokis mingil viisil kodeeritud; see on puhtalt abstraktsioon, mida valideeriv sõlm peab meeles ja seda saab (turvaliselt) arvutada ainult mis tahes ploki jaoks, alustades geneesi olekust ja rakendades järjestikku iga tehingut igas plokis. Lisaks pange tähele, et oluline on järjekord, milles kaevandaja tehinguid plokki kaasab; kui plokis on kaks tehingut A ja B nii, et B kulutab A loodud UTXO, siis plokk kehtib juhul, kui A tuleb enne B, kuid mitte muul viisil.

Üks ülaltoodud loendis olev kehtivustingimus, mida teistes süsteemides ei leidu, on "töötõendi" nõue. Täpne tingimus on see, et iga ploki topelt-SHA256 räsi, mida käsitletakse 256-bitise numbrina, peab olema väiksem kui dünaamiliselt kohandatud sihtmärk, mis selle kirjutamise hetke seisuga on ligikaudu 2187. Selle eesmärk on plokkide loomine arvutuslikult "kõvasti", takistades seeläbi sybil ründajatel kogu plokiahelat enda kasuks ümber teha. Kuna SHA256 on loodud olema täiesti ettearvamatu pseudojuhuslik funktsioon, on ainus viis kehtiva ploki loomiseks lihtsalt katse-eksitus, suurendades korduvalt nonce'i ja kontrollides, kas uus räsi ühtib.

Praeguse eesmärgi juures ~2187 peab võrk tegema keskmiselt ~269 katset, enne kui õige plokk leitakse; üldiselt kalibreerib võrk iga 2016. aasta ploki järel sihtmärgi ümber, nii et keskmiselt iga kümne minuti järel toodab mõni võrgusõlm uue ploki. Kaevujatele selle arvutustöö hüvitamiseks on iga ploki kaevandajal õigus kaasata tehing, mis annab endale tühjalt kohalt 12,5 BTC. Lisaks, kui mõne tehingu sisendite koguväärtus on suurem kui väljundis, läheb vahe ka kaevandajale "tehingutasuna". Muide, see on ka ainus mehhanism, mille abil BTC väljastatakse; tekkeseisund ei sisaldanud üldse münte.

Kaevandamise eesmärgi paremaks mõistmiseks uurime, mis juhtub pahatahtliku ründaja korral. Kuna krüpto aluseks olev krüptograafia on teadaolevalt turvaline, sihib ründaja Bitcoini süsteemi ühte osa, mis pole otseselt krüptograafiaga kaitstud: tehingute järjekord. Ründaja strateegia on lihtne:

Saatke kaupmehele 100 BTC-d vastutasuks mõne toote eest (eelistatavalt kiire kohaletoimetatav digitaalne kaup)
Oodake toote kohaletoimetamist
Tehke teine tehing, saates endale sama 100 BTC
Proovige võrgustikku veenda, et tema tehing iseendaga oli esimene.
Kui samm (1) on tehtud, lisab mõni kaevandaja mõne minuti pärast tehingu plokki, näiteks ploki number 270. Umbes ühe tunni pärast on ahelasse lisatud veel viis plokki, kusjuures iga need plokid, mis viitavad kaudselt tehingule ja seega seda "kinnitavad". Sel hetkel aktsepteerib kaupmees makse lõplikult ja tarnib toote; kuna eeldame, et tegemist on digitaalse kaubaga, on kohaletoimetamine kiire. Nüüd loob ründaja uue tehingu, saates endale 100 BTC. Kui ründaja selle lihtsalt loodusesse laseb, siis tehingut ei töödelda; kaevurid proovivad käivitada APPLY(S,TX) ja märkavad, et TX tarbib UTXO-d, mis pole enam olekus. Selle asemel loob ründaja plokiahela "kahvli", alustades ploki 270 teise versiooni kaevandamisest, mis osutab samale plokile 269 kui vanemplokk, kuid vana tehingu asemel tehakse uus tehing. Kuna ploki andmed on erinevad, nõuab see töötõendi uuesti tegemist. Peale selle on ründaja uuel ploki 270 versioonil erinev räsi, nii et algsed plokid 271 kuni 275 ei viita sellele; seega on esialgne kett ja ründaja uus kett täiesti lahus. Reegel on see, et hargis peetakse tõeks pikimat plokiahelat ja seega töötavad seaduslikud kaevurid 275 ahela kallal, samal ajal kui ründaja üksi töötab 270 ahela kallal. Selleks, et ründaja saaks oma plokiahela kõige pikemaks muuta, peab tal järele jõudmiseks olema rohkem arvutusvõimsust kui ülejäänud võrgul kokku (seega "51% rünnak").

Merkle puud
SPV krüptos

Vasakul: piisab, kui esitada Merkle'i puus vaid väike arv sõlme, et tõendada haru kehtivust.

Õige: mis tahes katse muuta Merkle'i puu mis tahes osa viib lõpuks ebakõlani kusagil ahelas kõrgemal.

Krüpto oluline skaleeritavus on see, et plokk salvestatakse mitmetasandilises andmestruktuuris. Ploki "räsi" on tegelikult ainult ploki päise räsi, umbes 200-baidine andmeosa, mis sisaldab ajatemplit, nonce'i, eelmise ploki räsi ja kõiki tehinguid salvestava Merkle'i puuks kutsutava andmestruktuuri juurräsi. blokis. Merkle'i puu on teatud tüüpi binaarpuu, mis koosneb sõlmede komplektist, mille aluseks olevaid andmeid sisaldava puu allosas on suur hulk lehesõlmesid, vahepealsete sõlmede kogum, kus iga sõlm on selle kahe järglase räsi. ja lõpuks üks juursõlm, mis on samuti moodustatud selle kahe lapse räsist, mis tähistab puu "tippu". Merkle'i puu eesmärk on võimaldada ploki andmete osade kaupa edastamist: sõlm saab ühest allikast alla laadida ainult ploki päise, teisest allikast väikese osa puust ja olla siiski kindel et kõik andmed on õiged. Põhjus, miks see toimib, seisneb selles, et räsid levivad ülespoole: kui pahatahtlik kasutaja üritab võltsitud tehinguga Merkle'i puu põhja vahetada, põhjustab see muudatus muudatuse ülalolevas sõlmes ja seejärel muudatuse ülalolevas sõlmes. , muutes lõpuks puu juure ja seega ka ploki räsi, mille tulemusena registreeris protokoll selle täiesti erineva plokina (peaaegu kindlasti kehtetu töötõendiga).

Merkle'i puu protokoll on pikaajalise jätkusuutlikkuse jaoks vaieldamatult oluline. Krüptovõrgu "täissõlm", mis salvestab ja töötleb kogu plokki, võtab Bitcoini võrgus 2014. aasta aprilli seisuga umbes 15 GB kettaruumi ja kasvab üle gigabaidi kuus. Praegu on see elujõuline mõne lauaarvuti ja mitte telefoni puhul ning tulevikus saavad osaleda vaid ettevõtjad ja harrastajad. Protokoll, mida tuntakse kui "lihtsustatud maksete kontrollimist" (SPV), võimaldab eksisteerida veel üks sõlmede klass, mida nimetatakse "kergeteks sõlmedeks", mis laadivad alla plokipäised, kontrollivad plokipäiste töötõendit ja seejärel laadivad alla ainult "harud" " seotud nende jaoks oluliste tehingutega. See võimaldab kergetel sõlmedel kindla turvalisusega kindlaks teha, milline on mis tahes Bitcoini tehingu olek ja nende praegune saldo, laadides alla vaid väga väikese osa kogu plokiahelast.

Alternatiivsed plokiahela rakendused
Ideel võtta aluseks olev plokiahela idee ja rakendada seda teistele kontseptsioonidele on samuti pikk ajalugu. 1998. aastal tuli Nick Szabo välja omaniku volitustega turvaliste kinnisvaraomandite kontseptsiooniga – dokumendiga, mis kirjeldab, kuidas "uued edusammud replitseeritud andmebaasitehnoloogias" võimaldavad luua plokiahelapõhise süsteemi registri salvestamiseks selle kohta, kellele milline maa kuulub, luues viimistletud raamistik, mis hõlmab selliseid mõisteid nagu majapidamiskoht, ebasoodne valdus ja Gruusia maamaks. Kahjuks ei olnud tol ajal saadaval tõhusat paljundatud andmebaasisüsteemi ja seetõttu ei rakendatud protokolli kunagi praktikas. Kuid pärast 2009. aastat, kui Bitcoini detsentraliseeritud konsensus oli välja töötatud, hakkasid kiiresti ilmnema mitmed alternatiivsed rakendused.

Namecoin – 2010. aastal loodud Namecoin on kõige paremini kirjeldatav kui detsentraliseeritud nimede registreerimise andmebaas. Detsentraliseeritud protokollides, nagu Tor, Bitcoin ja BitMessage, peab olema kontode tuvastamise viis, et teised inimesed saaksid nendega suhelda, kuid kõigis olemasolevates lahendustes on ainus saadaolev identifikaator pseudojuhuslik räsi, nagu 1LW79wp5ZBqaHW1jL5TCiBCrhQYtHagUWy. Ideaaljuhul soovitakse omada kontot sellise nimega nagu "george". Probleem on aga selles, et kui üks inimene saab luua konto nimega "george", siis keegi teine saab kasutada sama protsessi, et registreerida "george" ka enda jaoks ja esineda temana. Ainus lahendus on esimese failini paradigma, kus esimene registreerija õnnestub ja teine ebaõnnestub – probleem sobib suurepäraselt Bitcoini konsensusprotokolli jaoks. Namecoin on vanim ja edukaim sellist ideed kasutav nimede registreerimissüsteemi rakendus.
Värvilised mündid – värviliste müntide eesmärk on toimida protokollina, mis võimaldab inimestel luua oma digitaalset valuutat – või olulisel triviaalsel juhul, kui Bitcoini plokiahelas on valuuta, millel on üks ühik, digitaalsed märgid. Värviliste müntide protokollis "väljastatakse" uus valuuta, määrates avalikult konkreetsele Bitcoin UTXO-le värvi, ja protokoll määrab rekursiivselt teiste UTXO-de värvi samasuguseks sisendite värviga, mida neid loov tehing kulutas. (segavärviliste sisendite puhul kehtivad mõned erireeglid). See võimaldab kasutajatel säilitada rahakotte, mis sisaldavad ainult kindlat värvi UTXO-d, ja saata neid sarnaselt tavaliste bitcoinidega, liikudes plokiahelas tagasi, et määrata iga vastuvõetud UTXO värv.
Metacoins – metamüntide idee seisneb selles, et protokoll, mis töötab Bitcoini peal, kasutab Bitcoini tehinguid metamüntide tehingute salvestamiseks, kuid millel on erinev oleku ülemineku funktsioon, APPLY. Kuna metamüntide protokoll ei saa takistada kehtetute metacoini tehingute ilmumist Bitcoini plokiahelas, lisatakse reegel, et kui APPLY'(S,TX) tagastab vea, on protokolli vaikimisi APPLY'(S,TX) = S. See annab lihtne mehhanism suvalise krüptovaluutaprotokolli loomiseks, potentsiaalselt täiustatud funktsioonidega, mida ei saa Bitcoini enda sees rakendada, kuid mille arenduskulud on väga madalad, kuna kaevandamise ja võrgu loomise keerukust käsitleb juba Bitcoini protokoll. Metakoine on kasutatud teatud tüüpi finantslepingute, nimede registreerimise ja detsentraliseeritud vahetuse rakendamiseks.
Seega on konsensusprotokolli loomisel üldiselt kaks lähenemisviisi: sõltumatu võrgu loomine ja protokolli loomine Bitcoinile. Esimest lähenemisviisi, kuigi see oli suhteliselt edukas selliste rakenduste puhul nagu Namecoin, on raske rakendada; iga üksikrakendus peab käivitama sõltumatu plokiahela ning looma ja testima kogu vajaliku oleku ülemineku ja võrgukoodi. Lisaks ennustame, et detsentraliseeritud konsensustehnoloogia rakenduste kogum järgib võimuseaduse jaotust, kus enamik rakendusi on liiga väikesed, et omaenda plokiahelat õigustada, ja märgime, et on olemas suured detsentraliseeritud rakenduste klassid, eriti detsentraliseeritud autonoomsed rakendused. organisatsioonid, mis peavad omavahel suhtlema.

Bitcoinipõhisel lähenemisviisil on seevastu viga, et see ei päri Bitcoini lihtsustatud maksete kontrollimise funktsioone. SPV töötab Bitcoini jaoks, kuna see saab kehtivuse puhverserverina kasutada plokiahela sügavust; ühel hetkel, kui tehingu esivanemad on juba piisavalt kaugele tagasi jõudnud, võib kindlalt väita, et nad kuulusid seaduslikult riigi koosseisu. Plokiahelapõhised metaprotokollid seevastu ei saa sundida plokiahelat mitte hõlmama tehinguid, mis nende enda protokollide kontekstis ei kehti. Seega peaks täielikult turvaline SPV metaprotokolli rakendamine skannima tagasi kuni Bitcoini plokiahela alguseni, et teha kindlaks, kas teatud tehingud on kehtivad või mitte. Praegu toetuvad kõik Bitcoini-põhiste metaprotokollide "kerged" teostused andmete edastamisel usaldusväärsele serverile, mis on väidetavalt väga ebaoptimaalne tulemus, eriti kui krüptovaluuta üks peamisi eesmärke on usalduse vajaduse kaotamine.