TrueBit：區塊鏈可擴展驗證解決方案

目錄

1. 用經濟學保障計算安全

基於中本共識嘅加密貨幣，好似比特幣同以太坊，提供咗一個確定性嘅公共賬本，記錄金融交易，即係區塊鏈。呢種共識技術支援基本比特幣交易，而以太坊交易透過智能合約執行更複雜嘅計算腳本。

匿名礦工喺冇中央權威嘅情況下決定交易有效性，但區塊鏈完整性取決於最小驗證負擔。儘管擁有歷史上最強大嘅計算資源，由於驗證者困境，比特幣同以太坊提供嘅驗證能力唔超過一部普通智能手機。

1.1 外判計算

系統能夠將安全外判計算帶到以太坊網絡，讓用戶可以接收複雜計算嘅正確答案，同時保持區塊鏈安全。

1.2 實際影響

即時應用包括由以太坊智能合約運作嘅去中心化礦池、具有可擴展交易吞吐量嘅加密貨幣，以及唔同加密貨幣系統之間嘅免信任貨幣轉移。

1.3 智能合約

以太坊智能合約支援複雜嘅金融同數據庫操作，取決於計算腳本評估，為TrueBit嘅驗證系統奠定基礎。

2. TrueBit運作原理

TrueBit由一個金融激勵層同一個爭議解決層組成，後者以多功能「驗證遊戲」形式存在。呢個雙層架構實現咗以太坊可擴展計算，同時保持安全保證。

2.1 系統特性

系統透過精心設計嘅經濟機制，提供計算完整性、活性同激勵相容性。

2.2 基本假設

TrueBit假設存在理性經濟行為者，同系統中至少有一個誠實驗證者來維持安全。

2.3 攻擊者模型

協議防禦各種攻擊向量，包括女巫攻擊、合謀池同經濟漏洞，透過複雜嘅激勵結構實現。

3. 爭議解決層

TrueBit嘅核心創新係驗證遊戲，能夠有效解決計算結果爭議。

3.1 瓶頸：驗證者困境

當礦工冇足夠動力驗證複雜計算時，就會出現驗證者困境，可能讓無效交易進入區塊鏈。呢個問題喺7月4日比特幣分叉同以太坊2016年拒絕服務攻擊中顯現。

3.2 解決方案：驗證遊戲

驗證遊戲使用互動證明系統同二分協議，有效定位計算錯誤，同時最小化鏈上資源使用。

3.3 詳細協議

協議涉及多輪挑戰，驗證者質疑解題者嘅計算，爭議透過逐步執行驗證解決。

3.4 運行時同安全分析

系統實現爭議解決對數複雜度，相對於計算規模，令大規模計算變得實用。

4. 激勵層

經濟層透過精心校準嘅獎勵同懲罰，確保誠實參與。

4.1 累積獎金

隨機累積獎金為驗證者提供經濟激勵，積極參與驗證過程。

4.2 交易稅

交易稅資助激勵池，確保驗證生態系統可持續運作。

4.3 保證金

解題者同驗證者嘅安全保證金創造經濟利益，阻止惡意行為。

4.4 生成強制錯誤

系統故意引入強制錯誤，測試驗證者警覺性，確保積極參與。

4.5 解題者同驗證者選舉

參與者透過隨機抽樣機制選出，防止系統被操縱。

4.6 協議概覽

完整協議將爭議解決同經濟激勵整合成一個連貫系統。

4.7 完整性檢查

多重驗證機制確保系統完整性，防止漏洞利用。

5. 防禦機制

TrueBit包含複雜防禦機制，應對各種攻擊向量。

5.1 配對女巫攻擊

系統透過經濟障礙同身份驗證機制防止女巫攻擊。

5.2 三重防護

三種互補防禦機制協同工作，提供強大安全保證。

5.3 合謀池

經濟抑制同隨機抽樣防止參與者之間合謀。

5.4 低垂果實問題

系統處理通常利用驗證系統嘅常見攻擊向量。

5.5 現金等價問題

經濟機制確保激勵同系統安全保持一致。

6. 實現方案

TrueBit實現包括TrueBit虛擬機同以太坊智能合約集成，實現無縫操作。

7. 應用場景

協議實現眾多實際應用，超越基本計算驗證。

7.1 實用去中心化礦池

由智能合約運作嘅去中心化礦池，消除中心故障點。

7.2 Dogecoin-以太坊橋接

加密貨幣系統之間嘅免信任橋接，實現無縫價值轉移。

7.3 可擴展交易吞吐量

TrueBit實現交易容量顯著更高嘅加密貨幣。

7.4 邁向大數據系統

架構支援區塊鏈網絡大規模數據處理。

原創分析

技術細節

實驗結果

代碼示例

// 解題者提交任務
function submitTask(bytes memory code, bytes memory input) public payable {
    require(msg.value >= MIN_DEPOSIT);
    
    Task memory newTask = Task({
        solver: msg.sender,
        code: code,
        input: input,
        deposit: msg.value,
        status: TaskStatus.Pending
    });
    
    tasks[taskCounter] = newTask;
    emit TaskSubmitted(taskCounter, msg.sender);
    taskCounter++;
}

// 驗證者挑戰結果
function challengeResult(uint taskId, bytes memory claimedOutput) public {
    require(tasks[taskId].status == TaskStatus.Pending);
    
    challenges[taskId] = Challenge({
        verifier: msg.sender,
        claimedOutput: claimedOutput,
        round: 0
    });
    
    initiateVerificationGame(taskId);
}

// 爭議解決二分協議
function performBisection(uint taskId, uint step) public {
    Challenge storage challenge = challenges[taskId];
    
    // 執行單一步驟並提供Merkle證明
    (bytes32 stateHash, bytes32 proof) = executeStep(
        tasks[taskId].code, 
        tasks[taskId].input, 
        step
    );
    
    // 提交步驟執行進行驗證
    emit StepExecuted(taskId, step, stateHash, proof);
    
    // 繼續二分直到錯誤被精確定位
    if (challenge.round < MAX_ROUNDS) {
        challenge.round++;
    } else {
        resolveFinalStep(taskId, step);
    }
}

未來應用

參考文獻