DFINITY区块链连载（一） 密码学技术介绍

季宙栋

渡鸦区块链专栏作者

DFINITY是什么？

DFINITY 是⼀个虚拟超级主机 ,它完全虚拟化，是藉由去中心化的网络的互动而形成的虚拟云。DFINITY 完全由点对点节点构成，无法被Sybil攻击，并且支持拜占庭容错。 DFINITY 可以被全世界所共享 ，内部系统之间可以无缝的交互。DFINITY 拥有区块链部署更简单,、无法停止,、无法篡改的特性，重新定义企业IT，告别备份恢复、告别数据库、告别复杂的防火墙设置，简化系统并大幅削减IT人力成本。DFINITY颠覆传统互联网中介模式创建了一个开源的商业系统。

本章我们将会介绍DFINITY所使用的密码学技术

作者：季宙栋、丛宏雷、顾海华

阈值签名算法和阈值签名接力结构是DFINITY区块链网络实现不可破坏、不可操纵、不可预测随机性的关键技术。首先介绍阈值签名算法的原理和实现：

一、传统签名及验签流程

二、阈值签名及验签流程

传统签名方案如果可被预测（碰撞），那将完全失去安全效应，故DFINITY引入了阈值签名方案，它的流程如下：

观察对比阈值签名方案与传统签名方案，我们归纳群组签名的特征：

DFINITY引入的具有唯一性和确定性的阈值签名方案来源于斯坦福大学的BLS签名算法，BLS算法的创始人之一Ben Lynn为DFINITY核心成员，简单的参数和流程如下：

三、阈值签名接力结构及VRF算法

DFINITY网络的区块链“链式”数据结构由阈值签名接力模型替代，同时，DFINITY创造了新的基于VRF(可验证随机函数)的分布式算法，实现极高效率的最终确认性并提高安全性。实测可比当前以太坊系统提高50倍以上的性能。 DFINITY基于VRF可验证随机函数来安全的进行全球性的扩容：计算、验证和存储，真正实现无限的在线横向扩展。

四、容错能力和通信开销示例

DFINITY创造的VRF算法可实现极高的容错能力，以下示例介绍了在一个典型网络环境下的容错表现，在网路中有30%错误节点的情况下，DFINITY网络无法有效出块的概念极低，算术证明见链接地址。

下图是DFINITY网络节点的数据通信开销示例，以下示例介绍了DFINITY网络内的消息格式和内容大小，携带每个节点签名分片的传输大小仅84比特，一个阈值组（400个节点）仅需22KB通信开销，在目前的互联网环境下，传输效率较高。

下一期深入介绍阈值签名接力结构的网络构建，动态加入，区块生成与确认。

最后

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