corpul cererii trebuie să conțină următorul parametru: „state”
xBORDER WHITEPAPER 2019

Istoria
xBORDER ca sistem de tranziție de stat
Mining în generic
Merkle Trees
Aplicații alternative Blockchain
Scriptul xBORDER
BLOCCNX
Filozofie
Conturi xBORDER
Mesaje și Tranzacții
Mesaje
Funcția de tranziție a stării xBORDER
Executarea codului
xBORDER și minerit
Aplicații
Sisteme de jetoane
Instrumente financiare derivate și valute cu valoare stabilă
Sisteme de identitate și reputație
Stocare de fișiere descentralizată
Organizații autonome descentralizate
Aplicații suplimentare
Diverse și preocupări
Implementarea GHOST modificată
Taxe
Calcul și Turing-Completitudine
Moneda și emisiunea
Centralizare minieră
Scalabilitate
Concluzie
Note și lecturi suplimentare
Note
Lectură suplimentară
Introducere în Bitcoin și concepte existente

Conceptul de monedă digitală descentralizată, precum și aplicații alternative, cum ar fi registrele de proprietate, există de zeci de ani. Protocoalele anonime de numerar electronic din anii 1980 și 1990, bazate în cea mai mare parte pe o primitivă criptografică cunoscută sub denumirea de orbire Chaumiană, au oferit o monedă cu un grad ridicat de confidențialitate, dar protocoalele nu au reușit în mare măsură să câștige tracțiune din cauza dependenței lor de un intermediar centralizat. . În 1998, b-money a lui Wei Dai a devenit prima propunere care a introdus ideea de a crea bani prin rezolvarea puzzle-urilor computaționale, precum și a consensului descentralizat, dar propunerea nu conținea detalii cu privire la modul în care consensul descentralizat ar putea fi de fapt implementat. În 2005, Hal Finney a introdus un concept de dovezi de lucru reutilizabile, un sistem care utilizează idei din b-money împreună cu puzzle-urile Hashcash dificile din punct de vedere computațional ale lui Adam Back pentru a crea un concept pentru o criptomonedă, dar încă o dată nu a îndeplinit idealul, bazându-se pe computer de încredere ca backend. În 2009, o monedă descentralizată a fost implementată pentru prima dată în practică de Satoshi Nakamoto, combinând primitive consacrate pentru gestionarea proprietății prin criptografia cu cheie publică cu un algoritm de consens pentru a ține evidența cine deține monede, cunoscut sub numele de „dovada muncii”.

Mecanismul xBORDER din spatele dovezii de lucru a fost o descoperire în spațiu, deoarece a rezolvat simultan două probleme. În primul rând, a furnizat un algoritm de consens simplu și moderat eficient, permițând nodurilor din rețea să convină colectiv asupra unui set de actualizări canonice ale stării Crypto-registrului. În al doilea rând, a oferit un mecanism pentru a permite intrarea liberă în procesul de consens, rezolvând problema politică de a decide cine poate influența consensul, prevenind în același timp atacurile sibilelor. Face acest lucru înlocuind o barieră formală în calea participării, cum ar fi cerința de a fi înregistrată ca entitate unică pe o anumită listă, cu o barieră economică - ponderea unui singur nod în procesul de vot prin consens este direct proporțională cu puterea de calcul. pe care nodul îl aduce. De atunci, a fost propusă o abordare alternativă numită dovada mizei, calculând ponderea unui nod ca fiind proporțională cu deținerile sale valutare și nu resursele de calcul; discuția despre meritele relative ale celor două abordări depășește sfera acestei lucrări, dar trebuie remarcat faptul că ambele abordări pot fi folosite pentru a servi ca coloană vertebrală a unei criptomonede.

​

Peter Oldenburger, fondatorul xBORDER a scris această postare pe blog:

​

​

Crypto ca sistem de tranziție de stat 
Registrul unei criptomonede, cum ar fi Crypto, poate fi gândit ca un sistem de tranziție de stat, unde există o „stare” constând din statutul de proprietate al tuturor criptomonedelor existente și o „funcție de tranziție de stat” care ia o stare și o tranzacție. și emite o nouă stare care este rezultatul. Într-un sistem bancar standard, de exemplu, statul este un bilanţ, o tranzacţie este o solicitare de a muta $X de la A la B, iar funcţia de tranziţie a statului reduce valoarea în contul lui A cu $X şi măreşte valoarea în B. cont de $X. Dacă contul lui A are mai puțin de $X în primul rând, funcția de tranziție a stării returnează o eroare. Prin urmare, se poate defini formal:

APLICA (S,TX) -> S' sau EROARE
APLICĂ({ Alice: 50 USD, Bob: 50 USD },"trimite 20 USD de la Alice către Bob") = { Alice: 30 USD, Bob: 70 USD }
APLICĂ({ Alice: 50 USD, Bob: 50 USD },"trimite 70 USD de la Alice la Bob") = EROARE
„Statul” din Crypto este colecția tuturor monedelor (din punct de vedere tehnic, „ieșiri de tranzacție necheltuite” sau UTXO) care au fost extrase și încă necheltuite, fiecare UTXO având o valoare nominală și un proprietar (definit printr-o adresă de 20 de octeți). care este în esenţă o cheie publică criptografică fn. 1). O tranzacție conține una sau mai multe intrări, fiecare intrare conținând o referință la un UTXO existent și o semnătură criptografică produsă de cheia privată asociată cu adresa proprietarului și una sau mai multe ieșiri, fiecare ieșire conținând un nou UTXO care trebuie adăugat la statul.

Funcția de tranziție a stării APPLY(S,TX) -> S' poate fi definită aproximativ după cum urmează:

Pentru fiecare intrare în TX:

Dacă UTXO la care se face referire nu este în S, returnați o eroare.
Dacă semnătura furnizată nu se potrivește cu proprietarul UTXO, returnați o eroare.
Dacă suma valorilor tuturor UTXO de intrare este mai mică decât suma valorilor tuturor UTXO de ieșire, returnați o eroare.

Returnează S' cu toate UTXO de intrare eliminate și toate UTXO de ieșire adăugate.

Prima jumătate a primului pas îi împiedică pe expeditorii tranzacțiilor să cheltuiască monede care nu există, a doua jumătate a primului pas îi împiedică pe expeditorii tranzacției să cheltuiască monedele altor persoane, iar al doilea pas impune conservarea valorii. Pentru a utiliza acest lucru pentru plată, protocolul este următorul. Să presupunem că Alice dorește să îi trimită lui Bob 11,7 BTC. În primul rând, Alice va căuta un set de UTXO disponibile pe care îl deține, care totalizează până la cel puțin 11,7 BTC. În mod realist, Alice nu va putea obține exact 11,7 BTC; spuneți că cel mai mic pe care îl poate obține este 6+4+2=12. Apoi creează o tranzacție cu acele trei intrări și două ieșiri. Prima ieșire va fi 11,7 BTC cu adresa lui Bob ca proprietară, iar a doua ieșire va fi „schimbarea” rămasă de 0,3 BTC, proprietara fiind însăși Alice.

Minerit
block_picture.jpg

Dacă am avea acces la un serviciu centralizat de încredere, acest sistem ar fi banal de implementat; ar putea fi pur și simplu codificat exact așa cum este descris, folosind hard disk-ul unui server centralizat pentru a ține evidența stării. Cu toate acestea, cu Crypto încercăm să construim un sistem valutar descentralizat, așa că va trebui să combinăm sistemul de tranziție de stat cu un sistem de consens pentru a ne asigura că toată lumea este de acord cu ordinea tranzacțiilor. procesul de consens descentralizat al Crypto-ului necesită ca nodurile din rețea să încerce continuu să producă pachete de tranzacții numite „blocuri”. Rețeaua este destinată să producă aproximativ un bloc la fiecare zece minute, fiecare bloc conținând un marcaj de timp, un nonce, o referință la (adică hash de) blocul anterior și o listă a tuturor tranzacțiilor care au avut loc de la precedentul. bloc. De-a lungul timpului, acest lucru creează un „blockchain” persistent, în continuă creștere, care se actualizează constant pentru a reprezenta cea mai recentă stare a registrului Crypto.

Algoritmul de verificare a validității unui bloc, exprimat în această paradigmă, este următorul:

Verificați dacă blocul anterior referit de bloc există și este valid.
Verificați dacă marca temporală a blocului este mai mare decât cea a blocului anterior fn. 2 și mai puțin de 2 ore în viitor
Verificați dacă dovada de lucru pe bloc este valabilă.
Fie S[0] starea de la sfârșitul blocului anterior.
Să presupunem că TX este lista de tranzacții a blocului cu n tranzacții. Pentru toate i din 0...n-1, setați S[i+1] = APPLY(S[i],TX[i]) Dacă orice aplicație returnează o eroare, ieșiți și returnați false.
Returnează adevărat și înregistrează S[n] ca stare la sfârșitul acestui bloc.
În esență, fiecare tranzacție din bloc trebuie să ofere o tranziție de stare validă de la starea canonică înainte ca tranzacția să fie executată la o stare nouă. Rețineți că starea nu este codificată în bloc în niciun fel; este pur și simplu o abstractizare care trebuie reținută de nodul de validare și poate fi calculată (în siguranță) doar pentru orice bloc, pornind de la starea geneză și aplicând secvențial fiecare tranzacție în fiecare bloc. În plus, rețineți că ordinea în care minerul include tranzacțiile în bloc contează; dacă există două tranzacții A și B într-un bloc, astfel încât B cheltuiește un UTXO creat de A, atunci blocul va fi valabil dacă A vine înaintea lui B, dar nu altfel.

Singura condiție de valabilitate prezentă în lista de mai sus care nu se regăsește în alte sisteme este cerința pentru „dovada muncii”. Condiția exactă este ca hash-ul dublu SHA256 al fiecărui bloc, tratat ca un număr de 256 de biți, trebuie să fie mai mic decât o țintă ajustată dinamic, care la momentul scrierii acestui articol este de aproximativ 2187. Scopul acestui lucru este de a face crearea blocurilor „greu” din punct de vedere computațional, împiedicând astfel atacatorii sybil să refacă întregul blockchain în favoarea lor. Deoarece SHA256 este conceput pentru a fi o funcție pseudoaleatorie complet imprevizibilă, singura modalitate de a crea un bloc valid este pur și simplu încercare și eroare, incrementând în mod repetat nonce și văzând dacă noul hash se potrivește.

La ținta curentă de ~2187, rețeaua trebuie să facă o medie de ~269 încercări înainte de a găsi un bloc valid; în general, ținta este recalibrată de rețea la fiecare 2016 blocuri astfel încât, în medie, un nou bloc este produs de către un nod din rețea la fiecare zece minute. Pentru a compensa minerii pentru această muncă de calcul, minerul din fiecare bloc are dreptul să includă o tranzacție care își oferă 12,5 BTC din senin. În plus, dacă orice tranzacție are o valoare totală mai mare în intrările sale decât în ieșirile sale, diferența revine și minerului ca „comision de tranzacție”. De altfel, acesta este și singurul mecanism prin care sunt emise BTC; starea de geneză nu conținea deloc monede.

Pentru a înțelege mai bine scopul minării, să examinăm ce se întâmplă în cazul unui atacator rău intenționat. Deoarece criptografia de bază a criptografiei este cunoscută ca fiind sigură, atacatorul va viza singura parte a sistemului Bitcoin care nu este protejată direct de criptografie: ordinea tranzacțiilor. Strategia atacatorului este simplă:

Trimiteți 100 BTC unui comerciant în schimbul unui produs (de preferință un bun digital cu livrare rapidă)
Așteptați livrarea produsului
Produceți o altă tranzacție trimițându-și aceeași 100 BTC
Încercați să convingeți rețeaua că tranzacția lui însuși a fost cea care a venit prima.
Odată ce pasul (1) a avut loc, după câteva minute un miner va include tranzacția într-un bloc, să spunem blocul numărul 270. După aproximativ o oră, încă cinci blocuri vor fi adăugate în lanț după acel bloc, fiecare dintre ele. acele blocuri indicând indirect către tranzacție și astfel „confirmând-o”. În acest moment, comerciantul va accepta plata ca fiind finalizată și va livra produsul; întrucât presupunem că acesta este un bun digital, livrarea este instantanee. Acum, atacatorul creează o altă tranzacție trimițându-și 100 BTC. Dacă atacatorul îl eliberează pur și simplu în sălbăticie, tranzacția nu va fi procesată; Minerii vor încerca să ruleze APPLY(S,TX) și vor observa că TX consumă un UTXO care nu mai este în stare. Deci, în schimb, atacatorul creează o „furcătură” a blockchain-ului, începând prin extragerea unei alte versiuni a blocului 270 care indică același bloc 269 ca și părinte, dar cu noua tranzacție în locul celei vechi. Deoarece datele blocului sunt diferite, acest lucru necesită refacerea dovezii de lucru. Mai mult, noua versiune a atacatorului a blocului 270 are un hash diferit, astfel încât blocurile originale de la 271 la 275 nu „indică” la acesta; astfel, lanțul original și noul lanț al atacatorului sunt complet separate. Regula este că într-o furcă se consideră că cel mai lung blockchain este adevărul, așa că minerii legitimi vor lucra pe lanțul 275 în timp ce atacatorul lucrează singur pe lanțul 270. Pentru ca atacatorul să-și facă blockchain-ul cel mai lung, ar trebui să aibă mai multă putere de calcul decât restul rețelei combinate pentru a ajunge din urmă (deci, „atac de 51%)”.

Merkle Trees
SPV în Crypto

Stânga: este suficient să prezentați doar un număr mic de noduri într-un arbore Merkle pentru a da o dovadă a validității unei ramuri.

Dreapta: orice încercare de a schimba orice parte a arborelui Merkle va duce în cele din urmă la o inconsecvență undeva în sus.

O caracteristică importantă de scalabilitate a Crypto este că blocul este stocat într-o structură de date pe mai multe niveluri. „Hash” al unui bloc este de fapt doar hash-ul antetului blocului, o bucată de date de aproximativ 200 de octeți care conține marcajul temporal, nonce, hash-ul blocului anterior și hash-ul rădăcină al unei structuri de date numită arborele Merkle care stochează toate tranzacțiile. in bloc. Un arbore Merkle este un tip de arbore binar, compus dintr-un set de noduri cu un număr mare de noduri frunze în partea de jos a arborelui care conține datele de bază, un set de noduri intermediare în care fiecare nod este hash-ul celor doi copii ai săi, și în final un singur nod rădăcină, format tot din hash-ul celor doi copii ai săi, reprezentând „vârful” arborelui. Scopul arborelui Merkle este de a permite ca datele dintr-un bloc să fie livrate fragmentat: un nod poate descărca doar antetul unui bloc dintr-o sursă, mica parte a arborelui relevantă pentru ele dintr-o altă sursă și totuși poate fi sigur. că toate datele sunt corecte. Motivul pentru care acest lucru funcționează este că hashe-urile se propagă în sus: dacă un utilizator rău intenționat încearcă să schimbe o tranzacție falsă în partea de jos a unui arbore Merkle, această modificare va provoca o schimbare în nodul de mai sus și apoi o schimbare în nodul de deasupra acestuia. , schimbând în cele din urmă rădăcina arborelui și, prin urmare, hash-ul blocului, determinând protocolul să îl înregistreze ca un bloc complet diferit (aproape sigur cu o dovadă de lucru nevalidă).

Protocolul arborelui Merkle este, fără îndoială, esențial pentru sustenabilitatea pe termen lung. Un „nod complet” din rețeaua Crypto, unul care stochează și procesează întregul bloc, ocupă aproximativ 15 GB de spațiu pe disc în rețeaua Bitcoin din aprilie 2014 și crește cu peste un gigabyte pe lună. În prezent, acest lucru este viabil pentru unele computere desktop și nu pentru telefoane, iar mai târziu, în viitor, doar companiile și pasionații vor putea participa. Un protocol cunoscut sub denumirea de „verificare simplificată a plății” (SPV) permite existența unei alte clase de noduri, numite „noduri ușoare”, care descarcă anteturile blocurilor, verifică dovada lucrului asupra antetelor blocurilor și apoi descarcă doar „ramurile”. " asociate cu tranzacții care sunt relevante pentru acestea. Acest lucru permite nodurilor ușoare să determine, cu o garanție puternică de securitate, care este starea oricărei tranzacții Bitcoin și soldul lor actual, în timp ce descarcă doar o foarte mică parte din întregul blockchain.

Aplicații alternative Blockchain
Ideea de a lua ideea blockchain de bază și de a o aplica altor concepte are, de asemenea, o istorie lungă. În 1998, Nick Szabo a lansat conceptul de titluri de proprietate securizate cu autoritate de proprietar, un document care descrie modul în care „noile progrese în tehnologia de baze de date replicate” vor permite un sistem bazat pe blockchain pentru stocarea unui registru al cine deține ce teren, creând un cadru elaborat, care include concepte precum gospodăria, posesia nefavorabilă și impozitul pe teren georgian. Cu toate acestea, din păcate, nu a existat un sistem de baze de date replicat efectiv disponibil la momentul respectiv și, prin urmare, protocolul nu a fost niciodată implementat în practică. După 2009, însă, odată cu dezvoltarea consensului descentralizat al Bitcoin, au început să apară rapid o serie de aplicații alternative.

Namecoin - creat în 2010, Namecoin este cel mai bine descris ca o bază de date descentralizată de înregistrare a numelor. În protocoalele descentralizate precum Tor, Bitcoin și BitMessage, trebuie să existe o modalitate de a identifica conturile, astfel încât alți oameni să poată interacționa cu ele, dar în toate soluțiile existente singurul tip de identificator disponibil este un hash pseudoaleatoriu precum 1LW79wp5ZBqaHW1jL5TCiBCrhQYtHagUWy. În mod ideal, cineva ar dori să poată avea un cont cu un nume precum „george”. Cu toate acestea, problema este că, dacă o persoană poate crea un cont numit „george”, atunci altcineva poate folosi același proces pentru a înregistra „george” și pentru ei înșiși și a uzurpa identitatea. Singura soluție este o paradigmă first-to-file, în care primul înregistrator reușește și al doilea eșuează - o problemă perfect potrivită pentru protocolul de consens Bitcoin. Namecoin este cea mai veche și cea mai de succes implementare a unui sistem de înregistrare a numelor care utilizează o astfel de idee.
Monede colorate – scopul monedelor colorate este acela de a servi drept protocol pentru a permite oamenilor să-și creeze propriile monede digitale – sau, în cazul important și banal al unei monede cu o singură unitate, jetoane digitale, pe blockchain-ul Bitcoin. În protocolul de monede colorate, cineva „emite” o nouă monedă atribuind public o culoare unui anumit UTXO Bitcoin, iar protocolul definește recursiv culoarea altor UTXO să fie aceeași cu culoarea intrărilor pe care le-a cheltuit tranzacția care le-a creat. (se aplică unele reguli speciale în cazul intrărilor cu culori mixte). Acest lucru le permite utilizatorilor să mențină portofele care conțin doar UTXO de o anumită culoare și să le trimită la fel ca bitcoinii obișnuiți, revenind prin blockchain pentru a determina culoarea oricărui UTXO pe care îl primesc.
Metacoin - ideea din spatele unui metacoin este de a avea un protocol care să trăiască peste Bitcoin, folosind tranzacții Bitcoin pentru a stoca tranzacții cu metacoin, dar având o funcție diferită de tranziție a stării, APPLY'. Deoarece protocolul metacoin nu poate împiedica apariția tranzacțiilor metacoin nevalide în blockchain-ul Bitcoin, se adaugă o regulă conform căreia, dacă APPLY'(S,TX) returnează o eroare, protocolul este implicit la APPLY'(S,TX) = S. Aceasta oferă un mecanism ușor pentru crearea unui protocol de criptomonedă arbitrar, potențial cu caracteristici avansate care nu pot fi implementate în interiorul Bitcoin în sine, dar cu un cost de dezvoltare foarte scăzut, deoarece complexitățile minării și rețelelor sunt deja gestionate de protocolul Bitcoin. Metacoinele au fost folosite pentru implementarea unor clase de contracte financiare, înregistrarea numelor și schimbul descentralizat.
Astfel, în general, există două abordări pentru construirea unui protocol de consens: construirea unei rețele independente și construirea unui protocol peste Bitcoin. Prima abordare, deși are un succes rezonabil în cazul aplicațiilor precum Namecoin, este dificil de implementat; fiecare implementare individuală trebuie să pornească un blockchain independent, precum și să construiască și să testeze întregul cod necesar de tranziție a stării și de rețea. În plus, anticipăm că setul de aplicații pentru tehnologia de consens descentralizată va urma o distribuție a legii puterii în care marea majoritate a aplicațiilor ar fi prea mică pentru a-și garanta propriul blockchain și observăm că există clase mari de aplicații descentralizate, în special autonome descentralizate. organizații, care trebuie să interacționeze între ele.

Abordarea bazată pe Bitcoin, pe de altă parte, are defectul că nu moștenește caracteristicile simplificate de verificare a plăților ale Bitcoin. SPV funcționează pentru Bitcoin, deoarece poate folosi blockchain depth ca proxy pentru valabilitate; la un moment dat, odată ce strămoșii unei tranzacții se întorc suficient de departe, este sigur să spunem că au făcut parte în mod legitim din stat. Meta-protocoalele bazate pe blockchain, pe de altă parte, nu pot forța blockchain-ul să nu includă tranzacții care nu sunt valabile în contextul propriilor protocoale. Prin urmare, o implementare complet sigură a meta-protocolului SPV ar trebui să scaneze înapoi până la începutul blockchain-ului Bitcoin pentru a determina dacă anumite tranzacții sunt sau nu valide. În prezent, toate implementările „ușoare” ale meta-protocoalelor bazate pe Bitcoin se bazează pe un server de încredere pentru a furniza datele, probabil un rezultat extrem de suboptim, mai ales atunci când unul dintre scopurile principale ale unei criptomonede este de a elimina nevoia de încredere.