使用比特币来进行网上支付—以其最初的设计

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回到2009年,比特币允许 IP 到 IP 的信息交换。在2009年钱包还停留在原型阶段,而且由于开发者们没能理解比特币,它的很多最好的功能都被关闭了。

上周,我就比特币如何应用在智能卡上进行了讨论,带防火墙的id模型能够保护隐私。这周,我将展示如何使用web服务器安全地接受比特币支付,以及如何在进行法币或者其它token交易的同时保证隐私。

这是比特币的点对点的部分,不是挖矿,这也是Core开发者们移除的东西之一。

2009年,系统还没完成。一些可能的功能需要测试,2009年的客户端留下了很多悬念,只能算是一个原型。

要解决这些问题,首先我们要清楚一点:节点和钱包是分开的。节点是矿工,而钱包是用户使用的,而且具有 P2P 交易功能。在本文中,我会解释:基于ECDSA的网络证书,SSL/TLS服务器证书,这些让你安全地上网冲浪的东西,能够成为一个商业支付系统的基础——这个系统能保证安全和隐私,这也是建立在单个地址只被支付一次的基础上。

换句话说,不重钥。

转账有两种方式。收款人在线的话,输入他的 IP 就能连上,获取一个新的公钥,然后发送交易。收款人不在线的话,可以发送到他的比特币地址,那是他的公钥的哈希,事先给到你。在下次连接上,并得到交易所在的区块的时候,他就可以收到。缺点就是没有发送备注信息,而且由于地址重用,隐私性会受损。但对于无法同时在线,或者是接收者没有网络连接的情况,这还是一个有用的替代方案。

证书是可以在 S/MIME 和 HTTPS 中使用的东西。

如果我们使用和CA注册证书相关联的密钥,就不能在保留隐私的同时创建商人收款的公共记录。

举个例子,Alice 是一个消费者,Bob是一个网络商人,他的网站 HTTS://www.bob.com 是有ECDSA证书的。

Alice 有 Bob 的 主密钥。密钥不是用于收发比特币的,它可以用来创建一个身份密钥(可以用在智能卡上)。这样的密钥我们称为P(Alice)。

Bob的网站的主密钥是 P(Bob)。(使用 S-MIME 可以很简单地将这套机制用在 email 上,留给大家思考)。

Alice 有一些 coin(UTXO索引),它们和 P(Alice) 毫无关系,也就是 P(Alice) 和她的基础密钥没有任何联系。我们称其为 P(A-1-i),i 代表所用过的 coin。

Alice 可以使用下面这个文档里描述的流程来创建一个通用密码(s1):

DETERMINING A COMMON SECRET FOR THE SECURE EXCHANGE OF INFORMATION AND HIERARCHICAL, DETERMINISTIC CRYPTOGRAPHIC KEYS

这套机制的其中一种用例:Alice在Bob的网上商店进行支付。双方可以计算出一个共用密码。为了更安全,Alice可以使用她们共享的 web-session ID,发票号码,或者任何别的东西。可以使用于一个基于 HMAC 的值来获得更多的安全和隐私,但为了便于理解,在这里我会使用简单的哈希。

Alice和Bob都可以计算出S的值,它和双方在网上使用的密钥有关。Alice有一个用于身份认证的密钥,这与她的支付没有公开的联系,但能够保证与Bob通信的安全。

Alice通过一笔比特币交易发送一个加密的信息。这个交易完全可以用于离线或在线的情况。如果Bob在线,他可以保留来自Alice的 nonce 作为网络检查的一部分。

如果Bob不在线,而且他的网站很简单,那么他可以使用区块链来记录支付信息并检查它。

Alice发送给一笔交易到 P(Bob)。这个地址Bob不会去使用,所以这个支付是小额的;如果没有粉尘限制,只发一聪也是可以的。Alice只是发送了关于支付的信息给 P(Bob)地址,Bob不会动用里面的资金。可以这样说,只有当证书被标记为过期的时候,Bob才会花费这个地址(与P(Bob)公钥相关联)里的钱。这个流程类似于分布式的 “revocation list”,Bob掌控他自己的密钥。而且,如果Bob的密钥和证书被攻击了,粉尘交易被黑客给花费了,这就是一个自动的警报。Bob可以在这个账户里放一些钱,好让黑客认为这是一个使用中的合法地址(例如2000美元),如果这个账户被黑了,那么它就会警告Bob的用户们。

Bob可以使用一个 subkey 来让账户更加隐私——请看专利中的这幅图:

Bob甚至可以有一个流程,让发票号码和某个 subkey 相关。

Alice向一个和 P(Bob) 相关联的地址发送信息——在脚本里,或者是OP_RETURN里附加一个加密后的值(使用例如AES的加密算法)。使用之前的方法,Bob可以计算出S。发送给Bob的一聪(加上手续费)交易里,包含了让Bob知道Alice从哪里发起支付所需的所有信息。Bob使用对称密码(S)来解密消息中的数据:

  • Encrypt(S)[M]

M是 Alice 要给到 Bob 的信息。

  • Decrypt(S)[M]

Bob现在可以从密钥中派生出一个密钥地址:

— P(Bob-Paid) = P(Bob) + HMAC(M ~S)xG

— 消息密码是 P(Shard Message) = HMAC(M ~S)xG

新密码 HMAC(M ~S) 只有Bob和Alice知道。

Alice可以证明她已经支付给了Bob。Bob可以找到Alice发送的钱,并且验证交易。

同时,没有任何第三方可以确定Alice用于支付的地址——P(A-1-i)到Bob的P(Bob-Paid)。

Bob在区块链上有着 P(Bob) 的记录,以及它收到的所有支付地址的完整账目。这些记录可以联系到发票,订单等等,让Bob能够构造一个无人可删除,增添,或操控的,完整的关于所有交易的账目,这个方法满足了Bob在法律上所需的所有审计问题,而且他还可以有一个分离地址,用于向政府发送 VAT 和其它消费税。换句话说,Bob不需要经历昂贵的审计,就可以立刻交税。

Token 和 比特币

使用例如 Tokenized 或者 nChain专利中的任意一种协议,Alice 和 Bob 可以交易 token化的法币。这意味着Alice在英国可以使用由某个银行发行的 GBP token 来支付 Bob。这种token可以使用上面的流程被发送,使得 Alice 和 Bob 可以安全地以他们本地货币的形式发送数字货币,同时以比特币作为交易的“管道”。

Metanet 链接

即使Bob运行的是一个离线网站——没有后端数据库——密钥P(Bob)所收到的记录也可以作为一种不可变的数据存储。

Alice 加密发送给 Bob 的消息,可以是完整的订单。

这可以使用现有的 EDI 消息类型来完成。而且比 EDI 更安全,可靠,私密。

更好的是,记录是不可变的。没有审计欺诈的空间。你可以撤销交易,但是需要把资金发回其来源。

Bob 可以持有一系列的分级地址,它们记录了订单的每个环节——从账单和支付到送货和收货。如果 Bob 拥有每位客户的 sub-master key(见上文 Fig.9 的专利),他也可以构造另外一个 subkey,只有他自己,客户以及审计税收的机构会知道,这使得他能保持完全的隐私,别的客户和供应商不会知道他到底做了多少交易。除此之外,他还可以通过构造支付流程,来分隔内部员工,让他们只知道和自己部门相关的信息。

只要CA相关的key没有被动过,账目就可以被发送到旧的地址。一个 sub-CA key 可以和账目年份相关联,并在每个纳税周期被调用。你可以关闭这个证书,收集所有粉尘支付,同时,合上书本准备迎接新一年的账目。

EDI 是一种现有的商业编码格式。

下图是 ASNI 和 EDIFACT 消息的格式:

在我们的系统中,我们使用密钥以“群消息”的形式为消息中的数据进行加密。不再需要一个“交换信息”。在比特币里,我们消除了对中间人的需要。

新的商业模式是所有的记录都不可变,不会丢失,而且允许 Alice 和 Bob 进行私密交易。

而且,使用比特币交易的 EDI 工具就像现有的 EDI 工具一样简单。

即使是嵌入在比特币交易内,加密的EDI XML格式仍然可以被简单地解析并显示或者是打印在发票或订单上:

在现有的EDI世界中,客户是根据字符或者文档的数量来付费的。而且有许多供应商设置了最低收费长度,从128到512个字符。结果就是如果你发送了12个有12字符的文档,你将被按照最高5120字节来收费,即使只发送了144个字符。

对于有着大量小额交易的商家,这会造成大量的支出。

这些在比特币里不是问题。

尽管 NACCS EDI 规定的最大消息体积是 500,000 bytes,实际上这个EDI和其它相关的消息通常是 150 bytes。

只需要几分之一美分就能够发送一笔不可变的,私密的,可靠的发票,附带账目系统;相比花费2到3美元在某些EDI方案上,或者是 0.20美元发送一笔简单的 Visa 交易… 是时候重新思考你的商业活动了。

在这个模型里,没有比特币的地址会被多次使用,支付和发票是被私密地链接在一起——如果 ID 不需要放在用户的证书内,甚至可以使用假名。

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