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区块链技术驱动金融：数字货币与智能合约技术 [:1703863961]
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区块链技术驱动金融：数字货币与智能合约技术 9.1 比特币作为一个只能被添加的记录
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比特币是一个只能添加而不能删除的记录。它是一种可以不断添加新的数据，但是数据一旦被添加上去，就变得不可修改并且永久保存的数据结构。因此，通过比特币，我们可以获得一个时间顺序：判断一个数据是在另一个数据之前还是之后被写进了记录的。这个次序是由区块之间的哈希函数指针，而不是区块上的时间戳所决定的，因为时间戳可以作假，或者是由于矿工更改时间戳的值使其变得更小（更早），或者是矿工的计算机时钟没有同步，更或者是由于网络延时产生的差异。话虽如此，如果一个区块的时间戳延迟了好几个小时，它就会被其他的矿工们拒绝。所以时间戳还是相对准确的。通过下面的示例，我们可以看到，这些特性是有实际用途的。
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安全时间戳
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比特币这种只能被添加的记录特性可以被用来建立一个安全时间戳（secure timestamping）系统。假如，想要证明在时间T我们就知道了x的值，但并不想披露它的具体值。只有在未来很长时间后，当有可能需要证明我们确实知道这个值的时候，才有可能需要去披露它（当然，如果我们在时间T知道x的值，我们在T之后的时间还是知道这个x的值）。而且我们一旦证明了这一点，就需要使这个证据具备永久性。
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在第1章中我们看到，可以用哈希函数来锁定数据x。我们不需要公布x值本身，取而代之地，只需要在区块链里公布这个数据值的哈希函数H(x)，即可以来证明我们知道这个X值。这个哈希函数的特性，保证了我们不可能再找到另外一个数据y，其哈希函数结果与x的哈希函数结果一致，也就是说，当y≠x时，H(x)=H(y)是不存在的。我们还可以依赖哈希函数另外一个常用的特性：只要x本身具备比较高的最小信息熵分布特性（distribution with high min-entropy），也就是说，x是不可预测的，那么x的哈希函数结果不会透露关于x的任何信息。如果x本身没有这种不可预测的特性，就像我们在第1章中探讨的，我们可以选择一个有较高的最小信息熵分布的随机数r和x组合签名，然后用H(r|x)作为对外公布的一个数值约定。
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这个设想的核心就是，我们在时间点T只向外公布哈希函数H(r|x)，然后在之后的某个时间点来公布r和x。任何人看到这个只能做增量的记录，都会相信在我们发表H(r|x)的时候我们一定知道x，因为没有除此之外的其他方法可以让我们产生那些数据。
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时间戳的应用
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这个安全时间戳到底有什么用途呢？一个可能的应用就是可以用来证明创意的优先性。假设我们想证明，申请专利的一些创意点子早就在我们头脑里存在。我们可以在产生创意的第一时间，就将设计文档或者示意图草稿在区块链里用哈希函数发表出来，但不会向任何人泄露这个创意的具体内容。之后，当我们提交专利申请或是公布这个想法的时候，我们可以将最初的设计文档和相关信息发表出来，任何人都可以查证这些文件的函数时间戳，来证实我们在这之前，也就是我们发布设计文档的哈希函数约定的时候，就已经有了这个创意（证明我们对这个创意的时间上优先所有权）。
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我们还可以用同样的方法来证明，其他人收到过我们发给他们的信息。假设爱丽丝雇用鲍勃去做一个编程的工作——他们之间的合同规定，鲍勃必须在一定的时间内将他所做的工作内容提交给爱丽丝。双方都想要获得一个保证，如果将来对相关工作内容有争议，比如鲍勃是否按时提交程序或者他提交的内容是否满足合同要求，双方都希望可以有相关的事实去证明。为了确保这一点，他们可以互相协商，将鲍勃提交的工作内容共同签名后，再在区块链上发表它的哈希函数。任何一方如果对提交的时间或者内容撒谎，另一方可以通过披露哈希函数的输入来重现当时发表的内容，来证明对方是错的（比如在法庭上）。
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安全时间戳功能还有许多其他有意思的应用。有一种完全公钥签名方案，被称为盖伊·福克斯签名方案（Guy Fawkes signature scheme），相比较通常的公钥签名，只是利用了哈希函数和只能做增量记录的记录特性，而不需要任何重量级的加密算法。
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对未来预测证明的攻击
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我们目前无法仅仅用时间戳就证明对未来的准确预测，能对未来进行预测（clairooyance），当然非常好。而且从表面上看，这好像可以做到。在一个事件发生之前（比如一个体育比赛或是选举）发表一个对结果的预言，然后在事件发生之后，再证明在之前就已经预测到了。但这个方法是否真正可行？
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在2014年下半年的世界杯决赛阶段，有人想用这个办法来“证明”世界杯的组织方国际足联(Federation Internationale de Football Association，简称FIFA)在搞腐败。当时有个推特账号，由于在一些重要比赛之前就可以准确地预测到这些比赛的结果，因而被广受关注。比如，该账号准确地预测到德国队会在加时赛取胜并且马里奥·格策（Mario Götze）会进球。这看起来可以证明，要么是微博主人有预知未来的能力，要么是比赛被操纵了。然而事实上，这个博主只是在比赛前发布了所有可能发生的事件，比如，对于所有的参赛球员，都有一条关于他会进球的微博，以及对于每一种可能的最终比分，都有一条相关的微博等（见图9.1），然后在比赛结束之前，博主删除了所有那些不准确的预测，只留下那些准确的“预测”。
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图9.1 试图对未来进行预测
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注：这就是那个虚假的试图通过预测比赛结果来“证明”世界杯决赛圈的比赛被操控了的推特账号。其中第一个和第四个在赛后被证明是正确的，其他不准的预测就被删掉了。
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可以用同样基础的攻击方法攻破任何安全时间戳系统。你只需要在事先预埋下所有的结果，然后最终只披露那个正确的结果。这就意味着如果你想证明你有预测能力，就必须去证明你做且只做了一个预测结果，而不是多个预测。但如果你想基于哈希函数揭示结果，是很难实现的，尤其是在比特币的区块链上，因为安全时间戳系统并不将承诺与任何个人身份识别相关联。如果你不揭示它们，就会很容易公布很多种承诺，而那些你从未揭示的承诺很难轻易追溯到你。
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过时的安全时间戳
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这里介绍一个简单的低科技含量的安全时间戳方案：通过刊登广告，你可以在一份报纸或者其他媒体上登出你预测结果的哈希函数值，相关的旧报纸杂志会被保存在图书馆里或者在线备份。这种方法可以提供较高程度的保证，证明你在报纸发出的当天就已经知道这个结果了。以后，当你想要披露你预测的结果时，你可以在同一个报纸上刊登第二份公告。
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比特币里的安全时间戳
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如果我们想用比特币而不是报纸来实现时间戳的功能，我们应该在哪里放置约定的哈希值？是在交易中的某个环节，还是直接在一个区块里？
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人们想出来的第一个也是最简单的解决办法是，直接把钱打到数据的哈希函数值，而不是公共钥匙的函数值。由于你不知道对应地址的私钥，这样做会“消耗”这些币，让它们销毁掉，并且永不能被利用。为了降低成本，你可能需要发送微量的币值，比如1聪（satoshi，0.0000001个比特币，这是比特币的最小交易额）。
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这个方法虽然很简单，但消耗比特币的做法不讨人喜欢（即使和交易费相比，这种被消耗的比特币量级可以忽略不计）。更大的问题是，因为比特币矿工不知道这些交易开支是永远不可用的，他们会永远地追踪下去。因此整个比特币社区对这个方法都不太感冒。
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另一个较为先进的被称为承诺币(CommitCoin)的方法，是将你的数据编码进私钥里。第1章中曾经提到过：“使用ECDSA时，确保随机性良好来源至关重要，因为不良来源将可能导致密钥信息的泄露。这一点不难理解，如果你使用了不良随机源来生成密钥，那么该密钥就可能不安全。但是ECDSA的古怪就在于，即使你仅仅只是在生成签名时使用了不良随机源，而你使用的密钥完美无缺，你的个人密钥还是可能会被泄露。”
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