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区块链大帝

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发布于 2020-04-11 阅读数 3169

潜藏在货币流转特性中的秘密,DCEP如何优雅地解决“双花问题”

       上一篇文章我们已经谈过,账户体系可以完美地解决数据作为货币会产生的双花问题,但由于这种账户机制,会使得货币的流转丧失并行的特征,很难在一个独立的系统当中容纳大量的交易同时进行。

       那么,我们如何才能让这些账户可以实现数据的并行化处理呢?

       换一个思路来思考账户结构。

       我们之前的账户体系当中,不同的用户账户所记录的是一个数字,我们利用一个数字来表示一个用户手中所持有的货币的数量。但现在我们不再使用一个数字来表示账户的货币数额了,而是将每个货币都变为一个独立的数据段记录在账本当中。

       当用户要进行交易的时候,只需要选择一部分货币,并将这这些货币复制给新的用户,同时将原本用户手里的货币标记为作废即可。

       假设张三的账户中存在着100张代表着一元的货币,每一个一元货币都有着独一无二的编号,那么当张三向李四转移50块钱的时候,张三只需要在自己的账户当中选择出这50张货币,告诉账户的管理者,我要把这50张货币转移给李四。而账户的管理者在收到这样的一个信息请求之后,他就会把这50张货币在账户当中标记为作废。与此同时,在李四的账户当中产生50张新的一元货币。

潜藏在货币流转特性中的秘密,DCEP如何优雅地解决“双花问题”

       这种处理方法也就是现在所谓比特币UTXO结构所采用的一种方式。它的优点在于可以允许货币同时由多个账户转向多个账户。交易过程中系统会自动加上时间戳,如果用户用同一笔UTXO付给两个人,系统中的节点只确认先接收到的那一笔。

       然而,实际上比特币的交易实现,并没有采用 50 张一元这种做法,而是让每一个货币都有自己的面额。

       这也很好理解,因为既然货币是可以被生成和销毁的,那么为什么不直接生成一张50元呢,更加简单便捷。

       在比特币账户账本中,货币是以一个字符串的形式来进行记录的。每一个货币都有自己的独立ID。这个ID是由UTXO交易哈希值与UTXO中的位置索引决定。

潜藏在货币流转特性中的秘密,DCEP如何优雅地解决“双花问题”

       这种记账方式的优势在于交易逻辑清晰。它可以通过算法分析出交易之间的依赖关系,并将可以实现一定程度上的交易并行化处理。

       尽管并行化的问题得以解决,系统中也存在了真实货币的概念,然而用户并没有真实拥有这些货币,它们被存储在区块链上。

       既然如此,为什么我们不让用户 “拿着” 这些货币呢?

       听起来这似乎只是一个简单的操作,只要将这个货币的数据记录从我们的账本上拿到用户手中即可。

       但这一个小小的变化,却能使我们整个系统实现了质的飞跃。

       实际上,这就是 DCEP 的设计逻辑。

       让用户手中真实持有代表货币的字符串。这些字符串数据通过数字签名技术进行签名,保证货币确实由央行发行。

       如此,整个DCEP体系摆脱了原有的账本。体系中流转的不仅仅是价值,而是现金。用户的所有交易行为都会被表达为加密字符串的交换过程。通过这样的方式,真正的实现了货币的流转流程与现金的等价关系。

       这种方式可以真正让数字货币的流转方式模拟了真实货币的流转方式,与现有的任何一种账本记录的方式有着本质的区别。

       在原本的账本形式中,用户所拥有的只是一个证明你身份的字符串,并不是现金。现金是被放在账本管理机构手中的。换言之,用户拥有的仅仅是货币的价值,而不是货币的物理属性。用户永远不知道管理机构利用自己的现金做了什么。

       另外,生活中用户也并不关注储存在银行中的货币的编号。他们只需要在使用时,考虑货币的面额即可。而这样的设计会使得货币展现出与真实现金的不同特征。

       例如,账户中记录的货币是可以被分割的,理论上这种划分是可以无限进行下去的。账户系统中两个相同的一元并无区别,他们都只是一个在系统中记录的数字。

       说到这里,不得不提及一个来自于区块链行业的概念——NFT。

       这个概念与银行账户的价值记录方式有所不同。它的全称是非同质化代币。

       简单来说,就是每一张货币都不一样。如同现金,虽然两张一百元货币的价值都是一百元,但是他们在物理上却是不相同的。

       现实中,每张真实的货币都是可以被任何人真实拿在手中的。钱的物理属性与价值被统一管理。每张货币也都拥有一个唯一的编号,这个编号可以用于追踪货币,同时也保证了货币本身的独立性。每一张货币都是不可分的。我们不能把一样百元大钞撕成两半,把其中的一半当作五十元来用。那么,如果我们需要调整货币的面额,就要把手中的货币进行兑换。

潜藏在货币流转特性中的秘密,DCEP如何优雅地解决“双花问题”

       以上这两种系统的区别,本质上是现金与账户的区别。

       从这个角度来讲,DCEP的设计模式,说明了它就是一种真实的现金。

       它的任何属性,包括流通特性都与真实的现金是一模一样的。

       而在此基础上,由于数据可以被远程传输和管理,DCEP又比现金有了更大的优势。

       DCEP作为现金的一种表现形式,它的技术设计当然不可能是账户机制完成的。

       尽管数字货币在到达用户的手中后,可以实现货币流通的并行化,但是考虑到由于数据本身是可以被复制的,而用于保证DCEP真实性的数字签名即使是在被复制之后,也能被正确的验证,我们仍然需要解决数字货币“双花问题”。

       解决这种问题的方法就潜藏在现金货币的流转特性中。

       之前已经说过,每一张现金上都是存在一个唯一的编号。

       事实上,这个编号就是解决DCEP双花问题的关键。通过编号,我们就能很优雅地解决“双花问题”。

     “双花问题”问题简单来说就是,支付方已经将一笔钱付给接收方,但却依旧拥有被转移货币的支配权。换言之,这笔钱同时被两个人所拥有了。

       从这个角度上来讲,避免货币“双花”的核心点,就是保证同一时间,一个货币只能被一个人拥有。

       在DCEP场景下,通过DCEP本身所具有的编号,我们就可以成功实现追踪每一张货币的所有者。

       因此,在 DCEP 体系下,解决问题的方式就是构造一个登记中心,记录 DCEP 字符串编号与所有者身份编号的映射关系。

潜藏在货币流转特性中的秘密,DCEP如何优雅地解决“双花问题”

       正如图中所述的流程,当Alice向Bob发送一笔数字货币时,Alice先向Bob发送自己所拥有的数字货币字符串。同时 Alice 也会向数字货币登记中心通知,告知数字货币登记中心自己的这张货币0x001的所有权已经发生了转移。数字货币登记中心会根据Alice所发送的数字签名信息验证Alice的身份,确保Alice真实确实是货币0x001的所有者的情况下,把这张货币的所有权记录修改为Bob。

       虽然我们使用了一个登记中心用于记录所有货币转移过程的身份变化,但是这个中心并不会限制整个数字货币的性能。因为数字货币的登记中心所管理的每一张货币都是相互独立的,天然满足成为 Stateless 的特性。在这个基础上,整个系统是可以无限并行化扩展的,这也就意味着DCEP的核心系统理论上是可以对外提供无限扩展的高性能支持的。

       至于Stateless,这是一个计算机术语。

       Stateless的设计可以保证整个系统中不存在性能瓶颈。任何一个系统的设计只要满足Stateless的特性,那么这个系统的性能便可以被无限的扩展。

       在整个数字货币登记中心系统中,每一张货币的所有权记录都是独立的,正如同真实的现金在社会中流转的过程。

       某种意义上,DCEP的设计目标是为了全国乃至全世界的货币流转过程提供支持。这对整个系统的性能有很高的要求。

       而DCEP所采用模拟真实现金流转过程的技术方案,既能巧妙地解决数字货币可能产生的双花问题,同时又借助于货币流转的并行化特征,保证货币的流转结算过程可以被完美地并行化处理。

潜藏在货币流转特性中的秘密,DCEP如何优雅地解决“双花问题”

       无论从区块链上加密货币的形态上来看,还是从实现的技术特性上来看,DCEP 的设计模式可以说是与区块链完全不相同的设计模式。

       本质上,区块链无论采取什么样的形式,它都是一种账本的形态,而 DCEP 的实现则是一种真实的现金。

       显然,DCEP 的设计更加符合数字货币这个场景的需求。

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