基于區(qū)塊鏈去中心化技術(shù)的Food Coin Bag健康錢包介紹

Food Coin Bag（健康錢包）是由全球食品健康基金管理委員會(huì)發(fā)起，并由健康錢包創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室主導(dǎo)開發(fā)的一個(gè)定位于致力全球資產(chǎn)通證化，服務(wù)實(shí)體經(jīng)濟(jì)和企業(yè)，專為通證經(jīng)濟(jì)打造， 面向全球開源的區(qū)塊鏈項(xiàng)目。健康錢包的初衷是利用區(qū)塊鏈技術(shù)實(shí)現(xiàn)便捷高效安全的健康信息上鏈，并創(chuàng)造性的實(shí)現(xiàn)其流動(dòng)性。健康錢包已完成項(xiàng)目計(jì)劃、區(qū)塊鏈底層設(shè)計(jì)和開發(fā)、通用接口底層設(shè)計(jì)和開發(fā)、完成通用業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì)和開發(fā)、錢包與應(yīng)用平臺(tái)設(shè)計(jì)的工作。

健康錢包的設(shè)計(jì)理念

1. 去中心化

為了實(shí)現(xiàn)各類價(jià)值資產(chǎn)的不可篡改、永久保存、可追溯等的需求，健康錢包充分利用區(qū)塊鏈技術(shù)的去中心化特點(diǎn)，設(shè)計(jì)以區(qū)塊鏈的方式，將健康確權(quán)和交易信息實(shí)時(shí)記錄在區(qū)塊鏈上，用戶通過私密的密鑰對健康所有權(quán)或使用權(quán)進(jìn)行確權(quán)，利用私鑰簽名對健康進(jìn)行交易或授權(quán)。

分布在世界各地的參與節(jié)點(diǎn)共同維護(hù)區(qū)塊，節(jié)點(diǎn)分散且利用共識(shí)機(jī)制有機(jī)協(xié)同，完全不會(huì)受利益因素單方面篡改或轉(zhuǎn)移健康。健康權(quán)利信息存儲(chǔ)在不同地區(qū)的分布式共識(shí)節(jié)點(diǎn)上，不會(huì)因自然災(zāi)害、網(wǎng)絡(luò)攻擊或人為因素造成的個(gè)別節(jié)點(diǎn)的損毀而造成數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)損壞或丟失。

2. 資產(chǎn)通證化

隨著人類社會(huì)的發(fā)展，要求社會(huì)經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模群體協(xié)作模式，這樣一方面需要充分的資產(chǎn)價(jià)值交換效率（快速建立信任或免信任、快速實(shí)現(xiàn)價(jià)值流轉(zhuǎn)），另一方面需要有效的資產(chǎn)激勵(lì)機(jī)制（對參與者進(jìn)行公開、公正、公平激勵(lì)）。資產(chǎn)通證化完美適配大規(guī)模，細(xì)分化，精細(xì)化，協(xié)作化的生產(chǎn)力發(fā)展模式。

資產(chǎn)憑據(jù)

以前可流通的資產(chǎn)憑證有兩種形態(tài)，一種是實(shí)物形態(tài)，另一種是電子和數(shù)字形態(tài)， 股票、債券、股權(quán)、貨幣等各種形態(tài)的資產(chǎn)構(gòu)成一個(gè)龐大的價(jià)值網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)價(jià)值網(wǎng)絡(luò)完全依賴于某個(gè)中心化機(jī)構(gòu)，也就是說資產(chǎn)的登記、轉(zhuǎn)讓、流通、交換都依賴于中心化機(jī)構(gòu)，中心化機(jī)構(gòu)所能觸達(dá)的地方就是這個(gè)價(jià)值網(wǎng)絡(luò)的邊界。

區(qū)塊鏈數(shù)字憑證

隨著基于區(qū)塊鏈的第一個(gè)點(diǎn)對點(diǎn)方式轉(zhuǎn)移的數(shù)字資產(chǎn)比特幣的出現(xiàn)，區(qū)塊鏈作為底層技術(shù)， 實(shí)現(xiàn)了數(shù)字資產(chǎn)無需通過中介就可以實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)保存和資產(chǎn)流通，也就是說你擁有數(shù)字資產(chǎn)不是由某個(gè)機(jī)構(gòu)登記，而是由區(qū)塊鏈成千上萬的節(jié)點(diǎn)記錄，任何人都無法篡改，而這就為數(shù)字憑證賦予了新的涵義。

由此我們可以認(rèn)為，區(qū)塊鏈技術(shù)適合于加密的去中心化數(shù)字憑證，但這種技術(shù)不僅 僅局限于比特幣，也不局限于底層數(shù)據(jù)庫技術(shù)，還完全適用于數(shù)字憑證的發(fā)行、登記和流轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)價(jià)值交換與轉(zhuǎn)移。

資產(chǎn)通證產(chǎn)生

同時(shí)，在實(shí)際生活中，各式各類的資產(chǎn)都有各種各類的分級(jí)市場的需求，但在現(xiàn)有的商業(yè)體系下這種詳盡分級(jí)市場很難建立，因?yàn)榻⑦@樣的分級(jí)市場，而資產(chǎn)的通證化完美的解決了這個(gè)問題： 如果股票、憑證等資產(chǎn)未來全部都能以通證的形式存在于區(qū)塊鏈上，這個(gè)價(jià)值網(wǎng)絡(luò)就可以突破傳統(tǒng)邊界，當(dāng)我在我的系統(tǒng)上發(fā)出一條指令，世界上有無數(shù)的鏈節(jié)點(diǎn)設(shè)備 幫我來完成登記，我的權(quán)屬可以在傳統(tǒng)的邊界之外得到證明。

所以，當(dāng)數(shù)字憑證與區(qū)塊鏈結(jié)合，能夠產(chǎn)生一種突破邊界、不由任何登記方限制的處置資產(chǎn)的能力，這就是通證。通證的核心作用就在于流通，由此可以創(chuàng)造出無限的資產(chǎn)可能性。

3. 商業(yè)化

食品健康原創(chuàng)性證明

通過將作者信息、內(nèi)容信息、創(chuàng)作時(shí)間信息以及初始傳播信息通過 加密算法換算和抽象， 形成縮略數(shù)字信息，記錄在區(qū)塊鏈中，用于證明文化作品的原創(chuàng)性。類似于著作權(quán)登記的方式，利用這些縮略數(shù)字信息可以有效的健康的原創(chuàng)性和獨(dú)特性。

交換憑證

作為針對非大眾市場的文化產(chǎn)品的健康轉(zhuǎn)移的應(yīng)用領(lǐng)域，健康特征信息、原創(chuàng)者信息、產(chǎn)權(quán)獲得者信息依附于區(qū)塊鏈，進(jìn)而完成產(chǎn)權(quán)轉(zhuǎn)移。 這種產(chǎn)權(quán)轉(zhuǎn)移具有唯一性，不可抵賴或產(chǎn)生時(shí)間錯(cuò)位，足以作為憑證。

健康的防偽確定

健康錢包區(qū)塊鏈具有不可篡改、透明可查詢的特點(diǎn)，一旦產(chǎn)品的特征標(biāo)記和原創(chuàng)者標(biāo)記以及創(chuàng)始時(shí)間標(biāo)記進(jìn)入?yún)^(qū)塊鏈，則不能進(jìn)行更改。而特征標(biāo)記通過技術(shù)處理后是無法偽造的。當(dāng)特征標(biāo)記與所謂偽創(chuàng)作者的證據(jù)無法對應(yīng)或吻合時(shí)，則可以健康的真?zhèn)巍?/p>

4. 易用性

健康錢包作為一個(gè)基礎(chǔ)的健康服務(wù)能力平臺(tái)，提供給各種應(yīng)用及健康錢包客戶端簡單便捷的接口和服務(wù)。 易用性體現(xiàn)在：針對健康服務(wù)需求的專用鏈；創(chuàng)新的交易模型和支持交易的智能合約能力；快速的交易確認(rèn)，實(shí)現(xiàn)良好用戶體驗(yàn)的類中心化的服務(wù)能力；可基于該鏈的靈活的商業(yè)應(yīng)用開發(fā)。

5. 可靠性

區(qū)塊鏈技術(shù)在比特幣、以太坊等一系列數(shù)字貨幣應(yīng)用中經(jīng)過了長時(shí)間、高價(jià)值和大規(guī)模的應(yīng)用和考驗(yàn)，已經(jīng)驗(yàn)證了其技術(shù)體系及密碼學(xué)算法的合理性和可靠性。 健康錢包設(shè)計(jì)均采用成熟的加密算法和通用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，共識(shí)機(jī)制的創(chuàng)新均以可靠、安全性為前提的原則下，提升易用性和交易時(shí)間的優(yōu)化。 交易模型采用成熟的 UTXO 交易模型為基礎(chǔ)，針對健康應(yīng)用有限制的擴(kuò)展交易模型，在圖靈完備性和可靠性平衡上，我們采用夠用原則，以優(yōu)先保證系統(tǒng)的可靠性。

6. 安全性

交易安全性

系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，采用了經(jīng)典的 UTXO 模型做為底層數(shù)據(jù)的交易模型和存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。由系統(tǒng)中的 UTXO 組成的。系統(tǒng)中所有的交易（IPC 交易、通證交易、 知產(chǎn)交易）都是基于UTXO 模型，由輸入和輸出兩個(gè)部分組成。所有的輸入都是從前交易的 UTXO，所有的輸出都是本次交易的 UTXO。UTXO 中包含TxHashID，使用 TxHashID 可以實(shí)現(xiàn)對 UTXO 的回溯，最終我們可以找到當(dāng)前交易涉及的Coinbase，也就是當(dāng)前 UTXO 相關(guān)數(shù)字資產(chǎn)產(chǎn)生出來的區(qū)塊的首筆交易。由此可見，企圖利用 系統(tǒng)漏洞憑空產(chǎn)生 UTXO 的嘗試是完全行不通的，因?yàn)橄到y(tǒng)在回溯 UTXO 的時(shí)候， 無法找到創(chuàng)世的 Coinbase 交易，這樣的UTXO是無法通過系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)校驗(yàn)。而且所有 的 UTXO 中，都攜帶有產(chǎn)生該 UTXO 的私鑰簽名，此UTXO 攜帶的數(shù)字資產(chǎn)需要生 效必須通過所有節(jié)點(diǎn)的公鑰驗(yàn)證，任何企圖欺騙產(chǎn)生 UTXO 的行為都是無效的，因 為無法獲取別人的私鑰。IPChain 所提供的鏈?zhǔn)降?UTXO 通過哈希指針連接不同交 易的輸入和輸出，保證所有交易的合法性和不可顛覆性。由此可見，基于UTXO 模型 的 IPChain，從原理上避免了各種安全攻擊，并對交易進(jìn)行了嚴(yán)格校驗(yàn)。

智能合約安全性

系統(tǒng)采用內(nèi)置智能合約的方式，將目前商業(yè)應(yīng)用上的通用智能合約，無縫內(nèi)置嵌 入?yún)^(qū)塊鏈系統(tǒng)中，對這些內(nèi)嵌的通用智能合約，經(jīng)過區(qū)塊鏈安全專家組的設(shè)計(jì)和評估， 采用了嚴(yán)格的數(shù)據(jù)校驗(yàn)和邏輯完備校驗(yàn)，預(yù)設(shè)了防范fallback 模式攻擊、message call 的遞歸調(diào)用攻擊嵌套調(diào)用深度（call depth）攻擊的工作模式，由此保證了這些智能合約的安全。同時(shí)，系統(tǒng)開放智能合約的用戶定義接口，讓用戶可以非常方便的根據(jù)自己的需 要來創(chuàng)建適合自己業(yè)務(wù)的智能合約（如：通證智能合約，健康智能合約，業(yè)務(wù)智能合約等）。 由此，系統(tǒng)提供了一套既安全又便捷的內(nèi)置智能合約，有效的克服了以太坊智能 合約的安全缺陷和使用性的低效。

規(guī)范與約束

規(guī)范的技術(shù)開發(fā)的流程及項(xiàng)目控制，采用模塊化、集成化分模塊分級(jí)的嚴(yán)格測試和安全審 計(jì)，對各種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和攻擊方式做壓力測試和風(fēng)險(xiǎn)評估，保證系統(tǒng)的安全性。與此同時(shí)，良性的商業(yè)生態(tài)保證了長期自覺的系統(tǒng)維護(hù)和升級(jí)，就像比特幣網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定持續(xù)運(yùn)行一樣。

技術(shù)構(gòu)架與應(yīng)用實(shí)現(xiàn)

1. 健康錢包的技術(shù)架構(gòu)

Food Coin Bag（健康錢包）架構(gòu)在三元悖論中側(cè)重于安全、去中心化，采用分布式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，合理分配算力，并且讓生態(tài)中各參與方，快速獲取跨鏈數(shù)據(jù)服務(wù)，并保障服務(wù)不受第三方干擾。

2. 功能模塊

一般區(qū)塊鏈由數(shù)據(jù)層、網(wǎng)絡(luò)層、共識(shí)層、激勵(lì)層、合約層、應(yīng)用層 6 層結(jié)構(gòu)組成，數(shù)據(jù)層主要對信息數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄、存儲(chǔ)，通過時(shí)間戳、鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)、哈希函數(shù)、Merkle 樹、非對稱加密等技術(shù)整合起來；共識(shí)層 封裝了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的共識(shí)算法機(jī)制，目前共識(shí)算法主要有 PoW、PoS、DPoS 等等；網(wǎng)絡(luò)層封裝了P2P 網(wǎng)絡(luò)、傳播機(jī)制和驗(yàn)證機(jī)制；激勵(lì)層主要針對將經(jīng)濟(jì)因素集成到區(qū)塊鏈體系的情況，一般為經(jīng)濟(jì)激勵(lì)的發(fā)行機(jī)制和分配機(jī)制；合約層主要封裝了區(qū)塊鏈的各類可編程腳本、算法機(jī)制和智能合約；應(yīng)用層是對區(qū)塊鏈的應(yīng)用場景擴(kuò)展。

Food Coin Bag 將六個(gè)層級(jí)進(jìn)行重新的排序和定義，我們將其綜合為三個(gè)層級(jí)，按功能或者結(jié)構(gòu)從上到下可以分為三個(gè)層級(jí)，頂層應(yīng)用層（合約層，應(yīng)用層），包括轉(zhuǎn)賬，智能合約， Dapp，應(yīng)用層通過 rpc 或者 api 與下面的核心層進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸交互;中間層為核心層（共識(shí)層，激勵(lì)層， 數(shù)據(jù)層），包括區(qū)塊核心、共識(shí)算法、以及隱私核心的混幣算法零知識(shí)證明; 最下面為支撐層（數(shù)據(jù)層，網(wǎng)絡(luò)層），涉及 P2P 網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，密鑰算法，以及網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化;

支撐層

主要涉及到各種廣播消息，節(jié)點(diǎn)的同步，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)以及網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膬?yōu)化改進(jìn)，以及區(qū)塊打包時(shí)代各種安全算法。

核心層

Food Coin Bag 是可編程的區(qū)塊鏈。它并不是給用戶一系列預(yù)先設(shè)定好的操作（例如常見的幣幣交易），而是允許用戶按照自己的意愿創(chuàng)建復(fù)雜的操作。這樣一來，它就可以作為多種類型去中心化區(qū)塊鏈應(yīng)用的平臺(tái)，包括加密貨幣在內(nèi)但并不僅限于此。它的核心是虛擬機(jī)，可以執(zhí)行任意復(fù)雜算法的編碼。因此 Food Coin Bag 是“圖靈完備的”。開發(fā)者能夠使用現(xiàn)有的編程語言為基礎(chǔ)的編程語言創(chuàng)建出在其上運(yùn)行的應(yīng)用。和其他區(qū)塊鏈一樣，F(xiàn)ood Coin Bag 也是一個(gè)點(diǎn)對點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。Food Coin Bag區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)庫由眾多連接到網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)來維護(hù)和更新。每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)都運(yùn)行著Food Coin Bag 虛擬機(jī)并執(zhí)行相同的指令。因此這能保證在所有節(jié)點(diǎn)的驗(yàn)證，輸出結(jié)果的一致性，保持了整個(gè)區(qū)塊鏈的一致性。而且去中心化的一致性使Food Coin Bag具有極高的故障容錯(cuò)性，保證零停機(jī)，而且可以使存儲(chǔ)在區(qū)塊鏈上的數(shù)據(jù)保持永遠(yuǎn)不變且無法篡改。

b）共識(shí)算法

Food Coin Bag 共識(shí)算法被設(shè)計(jì)成為了混合模式 POW+POS，在前期的采用單一POS 方式實(shí)現(xiàn)快速交易功能，然后在 6 個(gè)月后實(shí)現(xiàn)的 POW+POS 打包確認(rèn)。POS 記賬采用 POS3.0 模型，避免傳統(tǒng) POS 的幣齡攻擊；POW 采用變種的CryptoNight 算法，該算法 GPU 和 CPU 效率差距不明顯，可在保證去中性化的同時(shí)保證較低的能源消耗。

c）零知識(shí)證明

它指的是證明者能夠在不向驗(yàn)證者提供任何有用的信息的情況下，使驗(yàn)證者相信某個(gè)論斷是正確的。比如證明者向驗(yàn)證者證明并使其相信自己知道或擁有某一消息，但證明過程不能向驗(yàn)證者泄漏任何關(guān)于被證明消息的信息。

在 Food Coin Bag 中給用戶提供了高隱私性可匿名的交易可選，由于傳統(tǒng)零知識(shí)證明交易體積很大，我們將在正式版本中采用全新的 bulletproof 算法，該算法能將交易體積從現(xiàn)在的 20K 減小到 1.5K 左右。同時(shí)無需設(shè)定可信任的初始設(shè)置，使交易更匿名更隱私。

3. 智能合約及DAPP

智能合約

智能合約是 Food Coin Bag 生態(tài)系統(tǒng)不可或缺的一種機(jī)制。技術(shù)上是由事件驅(qū)動(dòng)的、具有狀態(tài)的、獲得多方承認(rèn)的、運(yùn)行在一個(gè)可信、共享的區(qū)塊鏈賬本之上的、且能夠根據(jù)預(yù)設(shè)條件自動(dòng)處理賬本上資產(chǎn)的程序。 Food Coin Bag智能合約借鑒并移植了目前擁有強(qiáng)大社區(qū)及生態(tài)鏈網(wǎng)絡(luò)的以太坊的合約機(jī)制，使其能輕易的滿足現(xiàn)實(shí)社會(huì)各種合約場景需要，特別是金融類，比如金融類合約產(chǎn)品、差價(jià)合約、代幣系統(tǒng)（token system）、作物保險(xiǎn)、多重簽名智能合約、儲(chǔ)蓄錢包。

DAPP

Dapp 是運(yùn)行在智能合約的機(jī)制上的一個(gè)應(yīng)用或者程序，它和智能合約都需要運(yùn)行在 Food Coin Bag上。

4. 行業(yè)應(yīng)用

使用 Food Coin Bag 交易，交易手續(xù)費(fèi)極低，同時(shí)交易確認(rèn)速度快，可以達(dá)到秒級(jí)交易確認(rèn)速度，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)選擇性隱私交易結(jié)算，基于這些特點(diǎn)，HealthCoin的普及將極大地滿足人們對秒級(jí)交易支付的需求，改善人們的交易支付體驗(yàn)。

從生態(tài)體系角度：Food Coin Bag 是鏈上唯一通行的加密數(shù)字令牌，它能串聯(lián)各個(gè)用戶，讓用戶的交易和行為為 Food Coin Bag 的整體價(jià)值増幅，同時(shí)大大提升了用戶的參與度。

從個(gè)人用戶角度：為了構(gòu)建完整的生態(tài)體系，F(xiàn)ood Coin Bag 會(huì)基于加密算法和置名性保護(hù)用戶的隱私，井對用戶上傳的數(shù)據(jù)給予Food Coin Bag 獎(jiǎng)勵(lì)。