Bitcoin 筆記 4 - A simple Cryptocurrency

一個最簡單的cryptocurrency

• 至少要有製作coin的能力，此coin跟真實鈔票一樣要有編號
• 要能驗證真的是某人製作出來的coin，透過digital signature scheme
• 要能交易，每個交易statement都要使用digital signature scheme
• 所有錢幣都是immutable! 一但被創造就不能更動任何資訊，只能被消耗毀滅

以下圖來說，首先Goofy(其identity為其某一組public key) 製作了一個coin，且有唯一獨特的編號，旁人可以透過Goofy的identity來驗證此錢幣的數位簽章的真偽。

Goofy可以把coin送給Alice，這個交易也需要Goofy的數位簽章，並且使用hash pointer指向前一個交易block(亦即Goofy創造錢幣這件事)，需要hash pointer的原因在於證明此coin在交易鍊中最後的擁有者是誰，可以想做是真實世界中所有的產權交易紀錄。

此時Alice變成是這個錢幣的擁有者(藉由觀察之前的交易紀錄)，當然她也可以交易賣給Bob。Alice簽署了交易的文件，並且也新增一個交易block，利用hash pointer指向前一個交易。

設計難題1: Double-spending attack

如果alice一幣兩賣呢? 以上面這種簡單的規範，是可以發生的，會變成下面的交易紀錄chain:

這是一個cryptocurrency要解決的難題!

一個解決辦法就是對整個交易紀錄的block chain做簽名，並且公佈出來，有了交易歷史資料，Alice就不可能一幣兩賣。

交易種類

1. 製作新錢幣
每個public id都可以製作自己的錢幣，在同一個製作錢幣的交易紀錄中，可以一次製作多個錢幣，每個錢幣有（編號, 面值, 擁有者）三個屬性，例如下面這個73號交易製作了三個錢幣，編號分別是73(0) 73(1) 73(2):

2. 給付
一個給付交易中，由於錢幣是immutable的，所以可能會消耗掉幾個創造出來的錢幣，然後同時又創造出幾個新的錢幣。例如以下#73交易：有三個尚未被消耗掉的有效錢幣68(1), 42(0), 72(3)，在本次交易中將被消耗掉，而這三個錢幣的擁有者必須都簽署(每一個錢幣都要簽署一次，即便擁有者是同一人）此交易記錄，證明他們的確授權錢幣被消耗。這三枚錢幣的幣值總和假設是n，則本次#73交易必須創造出總和等值n的錢幣給予新的擁有者，才算是合法的交易。

設計難題2: Decentralization

上面改良過的錢幣系統，只依賴錢幣發行者，如果他不誠實，或是不玩了，整個系統就掛點，也就是說這是一個centralized system。而已經實做出來的Bitcoin是一個decentralized system，所以我們還得要加上些什麼機制，才能擺脫centralized authority。待下回分曉。