數字貨幣:技術指南 | DC/EP的離線支付實現邏輯

中國人民銀行發行的法定數字貨幣，是現金貨幣的數字化，需要能夠進行離線支付。但對于一個數字系統來說，離線支付是一個不小的難題。

央行所設計的DCEP，可以巧妙地通過利用密碼學技術解決離線支付問題。

前文我們已經基本描述過DCEP的基礎結構。

DCEP不同于賬本模式，采用的是模擬真實貨幣的方式來進行的。其具體的支付行為不是通過記賬而是通過貨幣所有權轉換來完成。

而這就為離線支付提供了一個基礎。

數字貨幣場景需要使用密碼學來進行所有權驗證，而基于密碼學的所有權認證模式是不需要設備在線就可以完成的。因此，DCEP才可以進行離線支付。

動態 | 天秤座協會已成立新技術指導委員會以協調其平臺設計:天秤座協會本周四宣布，已經成立了一個技術指導委員會，以協調天秤座平臺的設計。根據天秤座開發人員頁面上的公告，這是繼去年十月創始成員叛逃之后，天秤座路線圖的最新更新。這個新宣布的小組將監督該項目的技術路線圖，指導代碼庫開發，并嘗試圍繞Libra項目建立一個開發人員社區。（Coindesk）[2020/1/17]

基于數字證書的用戶身份認證

實現DCEP離線支付的一個基礎，就是要能在離線的狀態下對用戶的身份進行驗證，保證交易雙方的身份的正確性。

在賬戶體系的模式下，為了對用戶身份進行驗證，交易雙方往往需要連接中心的服務器，依靠中心的服務器來對雙方的身份進行認證。

這種模式實現簡單，但是無法進行離線化。因為在這種模式下，交易雙方必須在交易時在線。只有在線的設備，才能夠連接中心服務器對數據進行驗證。

分析 | 技術指標顯示XRP正在向0.25- 0.28美元的水平移動:加密貨幣交易員Joker日前發推稱，從艾略特波浪理論和圓底（Rounding Bottom）模式的角度來看，XRP的價格看起來不錯。后一個指標往往出現在長期下降趨勢即將結束的時候。該交易員表示，這兩種選擇都表明XRP正在向0.25- 0.28美元的水平移動。（U.Today）[2020/1/13]

而采用這種認證方式的原因，是每一次交易的對手方都可能是一個新的對手方。為了保證交易對手方身份的正確性，每次交易都要詢問服務器對方身份是否正確。

在這種模式下，具體的認證流程如下：

想要解決DCEP離線支付的問題，第一步就要保證對用戶的身份認證能夠離線化完成。

聲音 | 彭博社：技術指標顯示比特幣或將迎來大幅上漲:據彭博社報道，在過去兩天的價格上漲之后，比特幣已經突破了其Vera band的上限。這表明，隨著比特幣繼續在這一上限上方交易，其價格或將迎來大幅上漲。據悉，Vera band是用來識別上行或下行趨勢的一種指標。[2019/7/10]

所謂的離線化完成，就是保證用戶在確認交易對手方時，不需要與中心服務器溝通，而是僅僅通過收到對手方的信息，就可以對其身份進行確認。

這種模式的實現，在DCEP中采用的是基于密碼學的證書機制。

在對手方注冊錢包的時候，會先把自己的公鑰提交到認證服務器。認證服務器收到對手方提交的身份信息后，對身份信息進行核實，核實通過后，再向對手方頒發經過自己的私鑰簽名的數字證書。對手方收到數字證書后，將其保存在自己的本地。此外，由于密碼學的限制，對手方是無法修改自己收到的數字證書的。

聲音 | 分析師：有技術指標顯示比特幣或將漲至6萬美元:加密貨幣分析師Moon Overlord 6月16日發推稱，比特幣剛剛突破至非線性回歸曲線中值線上方。在我看來，這樣強勁的突破和收于此之上將引發牛市的全面爆發。比特幣上一次打破這一紀錄時，其價格從2500美元左右升至2萬美元。如果這次走勢類似，比特幣將達到6萬美元左右。[2019/6/17]

當交易行為發生時，交易方會內置認證服務器的公鑰。同時，交易方會接收到對手方的數字證書信息。

由于之前對手方的數字證書已經經過認證服務器簽名，交易方可以直接根據認證服務器的的公鑰與數字證書信息認證對手方的信息。

基于數字簽名的貨幣認證

DCEP基于數字證書的身份認證機制不僅僅應用在認證用戶身份上，也應用在認證數字貨幣的發行流程與數字貨幣本身上。

在我們對DCEP的專利解讀中，提到過數字貨幣的結構。

如下圖所示，一張貨幣包含了數字貨幣額度控制位、貨幣所有者的身份標識、以及貨幣投放系統的數字簽名。

對數字貨幣的校驗是需要利用貨幣投放系統的數字證書與投放系統的簽名進行驗證，從而保證這張貨幣的真實性。

接下來，還需要對數字貨幣的額度控制位進行認證，額度控制位的結構大致與下：

對額度控制位的校驗，是需要利用額度管理系統證書與額度管理系統簽名進行驗證，保證額度控制位的真實性。

一張貨幣只有同時滿足如上兩個條件，才能正式通過驗證。

數字貨幣的這兩個驗證條件，使得在擁有額度管理系統證書的情況下，設備能夠在本地通過計算來驗證貨幣的真實性。

基于數字簽名的交易認證

根據DCEP的設計模式，兩個設備之間發生的數字貨幣交易最終是需要數字貨幣投放系統進行確認的。

數字貨幣的結構中，所有者標識指的是用戶的錢包證書。當數字貨幣投放系統認可一個數字貨幣被一個錢包所擁有時，會利用自己的私鑰對數字貨幣進行簽名，進而生成一個新的數字貨幣。

而讓數字貨幣投放系統認可一張貨幣所有權轉移的方式，便是將雙方發生的交易提交給數字貨幣投放系統。

數字貨幣投放系統在收到交易請求后，會驗證數字貨幣原本擁有者是否已經在這次交易上進行簽名，同時確定這筆貨幣擁有者的身份。當確認通過時，數字貨幣投放系統會為新的貨幣擁有者生成新的貨幣。

這個流程是交易雙方錢包在線時完成的。在交易時間戳的保證下，這個具體的流程可以被延時完成，即數字貨幣的最終確認流程可以與交易過程分離開來。

這種數字貨幣交易與確認分離的模式，最終保證了數字貨幣的離線交易。

實際上，數字貨幣交易體本身的生成與驗證是可以離線完成的，用戶收到數字貨幣交易體，只要交易體本身是正確的，用戶就相當于可以收到真實的貨幣了。

最終，擁有交易體的用戶只需要將數據提交即可換取真實的DCEP。

本文原發于我公司“Curdata數字貨幣研究”頭條號和微信公眾號。

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