PDF《一、背景》

The New Standard of Value HCASH Foundation

2018 目录

一、背景.

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二、HCASH 的演进

4 2.1 并生双链生态

4 2.1.1 HyperCash

6 2.1.2 HyperExchange.9 2.2 双币

13 2.2.1 HC

13 2.2.2 HX

13

三、HCASH 技术实施进展

14 3.1 跨链

14 3.1.1 跨链的实现.14 3.1.2 跨链的操作流程

17 3.1.3 侧链资产的安全性.23 3.2 抗量子

24 3.2.1 抗量子签名方案的选择

25 3.2.2 BLISS Algorithm BLISS 算法

28 3.2.3 The MSS and LMS Algorithms MSS 和LMS 算法.34 3.2.4 Block Transmission Protocol 区块传输协议

38 3.2.5 结论

39 3.3 智能合约

41 3.3.1 全面兼容的开发语言

41 3.3.2 轻节点、轻存储

42 3.3.3 并发模型提升效率.43 The New Standard of Value HCASH Foundation

2018 3.4 PoW+PoS 混合共识

44 3.4.1 常见共识机制的缺陷

44 3.4.2 PoW+PoS 混合共识

45 3.4.3 PoW+PoS 混合共识机制的实现

46 3.5 隐私保护

51 3.5.1 环形保密交易

51 3.5.2 抗量子环形保密交易(Quantum Resistant RingCT)54 3.5.3 零知识证明.57 3.5.4 结论

59 3.6 区块链和 DAG 的双重侧链

60 3.6.1 DAG 技术的潜力和优势

60 3.6.2 现有 DAG 技术的不足之处

62 3.6.3 HCASH 在DAG 领域的开发方向

63 3.7 去中心化自治

68

四、技术开发路线图.70

五、风险提示.72

六、参考文献.78 The New Standard of Value HCASH Foundation

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一、背景 以比特币[1]为代表的基于 UTXO 的区块链和以以太坊[2]为代表的基于 账户的区块链向我们打开了新世界的大门.比特币和以太坊的成功,证明了 区块链技术的价值和未来的巨大潜力,在这个过程中我们也看到了当前的区 块链技术存在的一些不足. 目前的区块链世界已经形成了多链共存的格局,但面临着一个共同性的 问题:链间价值无法自由流通,客观上形成了价值孤链,极大地制约了区块 链行业生态的发展. 基于哈希算法和 ECDSA 椭圆曲线密码的安全技术给目前的区块链网络提 供了安全保护.然而,随着量子计算机技术的进步,未来量子攻击必定会给 现有的区块链网络带来极大的威胁. HCASH 项目在启动之初,就提出了七大愿景:链间价值互通互联、抗量 子、PoW+PoS 混合共识、智能合约、隐私保护、区块链+DAG 双重侧链、 DAO.实现区块链间价值互通互联和抗量子签名是 HCASH 开发团队第一阶段 技术突破的重点. 经过一年的进展,我们的开发团队已经取得了突破性的进展.本文档为 HCASH 黄皮书 V1.01 版本,在本版黄皮书中,我们将展示当前阶段已取得的 技术成果,技术开发路线图的相关更新. 随着技术开发的不断深入,我们会持续升级本文档,使其与技术进展保 持同步.欲了解 HCASH 的最新信息、技术开发进度,请关注官方网站 https://www.h.cash. (因为格式和语法的原因,中文版黄皮书出现的所有算法、公式仅供参考,以英文版为准.) The New Standard of Value HCASH Foundation

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二、HCASH 的演进 在我们的设计蓝图中,HCASH 是一个链接各种区块链技术的新的底层技 术平台,让基于信任的价值在不同的区块链系统中自由流通. 在HCASH 的技术白皮书里,明确定义了跨链、抗量子、PoW+PoS 混合共 识、智能合约等具有革命性意义的特性作为技术突破的方向.在HCASH 的开 发和升级演进过程中,社区快速壮大,技术解决方案也在不断成熟.为了更 快地实现技术突破,同时保持社区的稳定,我们计划升级后的 HCASH 采用 强耦合、双聚焦 的双链双币机制,在两条并生链的架构上,实现 HCASH 的开发和升级. 2.1 并生双链生态 升级后 HCASH 将实现并生双链的生态模式,由原有的 Hshare 链升级后 的主链 HyperCash(简称 HC)和由 HCASH 孵化出的 HyperExchange(简称 HX) 主链组成,HyperCash 和HyperExchange 互相协作,共同支持 HCASH 实现设 计愿景. 作为生态中的两个核心枢纽,二者可以深度共享技术特性和生态资源, HyperCash 为HyperExchange 提供维持系统稳定所需的价值代币, HyperExchange 为HyperCash 提供更多的价值应用场景;

HyperCash 为HCASH 生态提供区块链底层技术,HyperExchange 则为 HCASH 生态提供区块 链间价值互通互联方案,为HCASH 更快、更多地引进资源,共同壮大 HCASH 生态. The New Standard of Value HCASH Foundation

2018 根据规划,原有的 Hshare 链升级为 2.0(即升级为 HyperCash)后,将 全面实现抗量子特性,支持 PoW+PoS 的混合共识,专注于区块链底层技术的 深度研发;

HyperExchange 通过创新的 BMT 协议为 HCASH 生态实现了区块链 间的价值互通互联,并将在此基础上实现区块链和非区块链分布式账本(如DAG)之间的信息与价值自由流通,为构造多资产分布式商业应用生态打造 基础. HyperExchange 和HyperCash 共同组成了强耦合、双聚焦的双链双币机 制,基本实现了 HCASH 的设计愿景. 图1:HCASH 并生双链生态示意图 The New Standard of Value HCASH Foundation

2018 2.1.1 HyperCash 对于区块链项目来说,研发一条符合 HCASH 发展愿景的链,通常来说, 有以下两种路径:

1、开发一条全新的链

2、从已有的开源代码库中分叉出一条链 如何在这两种途径中做出选择,HCASH 将考虑重点放在了两个方面:是 否能够保证实现 HCASH 项目设计愿景的重要功能以及两种方式各自需要的时 间. HCASH 团队发现:Decred(以下简称 DCR)所运行的开源链的某些特 性,与HCASH 的项目愿景中的部分目标不谋而和.同时,DCR 作为比特币的 一个分叉,在其结构上引入或创建新的流程,将具备良好的兼容性. 采用了 DCR 的开源代码后,HyperCash 具备以下优势:

1、去中心化的自主治理模式 众所周知,区块链的社区治理一直是个令人头疼的难题.类似于比特币 的机制,由于矿工权力过大制约了社区的发展,且决策效率低,容易分叉;

而类似于 ZCASH 的机制,又会由于过于中心化,降低了社区的参与度. HyperCash 将采用 DCR 提出的社区治理机制――自主治理模式. DCR 的技术为全球首个成功的直接链上用户激活投票提供了支持,这种 创新型投票模型加强了利益相关者的自主权,并允许从一组规则无缝过渡到 另一组规则.去中心化决策制定和自我筹资使得这种模式能够建立一个强大 且不断发展的社区,而不受第三方影响. The New Standard of Value HCASH Foundation

2018 我们认为,这种社区自主治理的模式,可以照顾到所有利益相关方,可 以保证决策的效率,亦可以保障社区永续健康地发展.这将实现 HCASH 愿景 中的 自治性 .

2、PoW+PoS 混合共识机制 在公有链领域,一直以来一个突出的矛盾就是去中心化和性能之间的矛 盾. 采取 PoW 机制的区块链,在去中心化共识方面做得很好,但性能较低, 无法支持大规模的商业化应用. 而采取 PoS 机制的区块链,又会产生过于中心化、权力过于集中的现 象. PoW+PoS 混合共识的混合挖矿模式,可以综合二者的长处.HyperCash 采用 PoW+PoS 混合挖矿的模式,就是基于这个层面的考虑.

3、去中心化矿池 用户以个人名义独自进行 PoS 挖矿,则必须保持桌面钱包运行,如果钱 包没有运行,可能导致用户错过网络验证票的时机(在票被添加到票池的时 候和票被选为选票的时候),从而无法获得权益奖励的机会. 因此,在无法保持钱包

24 小时运行的情况下,持币者可以选择加入权 益矿池. 大多数区块链中的矿池都是中心化的,存在不安全、不透明的风险. 去中心化矿池一个最大的好处就是:用户不会将代币的控制权交给矿 池,且矿池是内置在底层协议中的,权益矿池会在协议中预先确定费用,但 它无法获取用户资产,也无法领取用户奖励. The New Standard of Value HCASH Foundation

2018 升级后的 HC 主链具备去中心化矿池的功能,资产更安全,收益更透 明.

4、BLAKE256 算法 BLAKE256 算法是一种非常安全的算法.该算法从

2012 年发布之日至 今,没未发现过针对该算法的有效攻击. 众所周知,包括比特币区块链在内的大多数区块链项目采取的都是 SHA2 的算法(SHA2 是一个哈希函数家族,其中包括 SHA

256、SHA384 和SHA512 等.例如比特币采用的就是 SHA256 的算法),SHA2 可以看作是安全 系数更高的 SHA1,但它无法抵御哈希长度扩展攻击,可能存在漏洞,且跟 BLAKE256 相比,SHA2 在性能和速度方面明显要处于劣势. 在技术深度上,BLAKE256 可以与 SHA3 比肩.SHA3 跟BLAKE256 一样安 全,但是同样在速度方面处于下风. HC 主链采取的也是 BLAKE256 算法,可以保障系统的安全和高效. 基于上述情况,HCASH 团队在经过慎重考虑后认为:从DCR 的开源数据 库中分叉出一条链可以在保证项目开发进度的同时实现 HCASH 设计愿景中的 重要功能. 事实上,HCASH 一直致力于通过引领开源研发的方式成为区块链领域中 一个有建树和连接各方的榜样.HCASH 认为,相比于从零开始构建一条新的 主链,选择通过使用开源数据并继续开发,实现更多的优质特性,是一种更 高效、更有保障的技术解决方案. HyperCash 通过技术开发,将具备更多的独有特性: 首先在安全方面,HCASH 在项目启动之初就将抗量子技术作为优先考虑 的关键功能之一,尽管目前只有极少数区块链项目注意到了量子计算机的发 The New Standard of Value HCASH Foundation

2018 展趋势,但随着量子计算机技术的进步,未来量子攻击必定会给现有的区块 链网络带来极大的威胁. 经过近一年的技术开发,我们已经基本实现抗量子签名.具体的技术实 现细节,将在后文中详述. 安全以外,隐私性也是 HCASH 技术开发的重点.为了实现更好的隐私保 护功能,HCASH 有以下两方面的具体实践:一是借鉴 ZCASH 的零知识证明. 二是与蒙纳士大学建立区块链技术联合实验室,研发新的抗量子环形签名技 术.联合实验室的 Joseph Liu 博士发表了 环形签名 领域的专业论文 : 作为隐私层,环形签名可以通过将交易进行分组,但只在组内随机选取一人 进行签名并且让其对签名来进行验证来增加对转账匿名性的额外保护.关于 抗量子环形签名的进一步研发还在进行中.有关抗量子环形签名和零知识证 明的具体技术实现细节,将在后文中详述. 作为 HCASH 生态双枢纽之一的 HC 主链,将会持续进行底层链技术的深 度研发,并对相应技术特性进行针对性的升级,抗ASIC、智能闪电网络协........