概括:网络验证私有状态转换
Overpass通道引入了一种创新的第二层扩展方法,通过使用加密证明和稀疏默克尔树,实现了网络验证私有状态转换,而无需依赖传统的共识机制。这确保了隐私性、可扩展性和可验证性。
工作原理
1. 默克尔树结构
- 私有稀疏默克尔树(SMTs):每个钱包维护一个包含其所有数据(如余额和通道状态)的私有稀疏默克尔树。
- 默克尔根(RR):网络只知道默克尔根RR,它代表钱包的聚合状态。底层数据保持在客户端私有。
2. 状态转换
- 更新状态:当钱包执行状态转换(如通道更新)时,它计算:
- 一个新的默克尔根R'R′反映更新后的状态。
- 一个证明PP来演示R'R′是如何从之前的状态派生出来的。
- 证明组件:该证明包括重新计算R'R′所需的兄弟哈希。
3. 网络的作用
- 无需访问私有数据的验证:网络通过以下方式验证转换:
- 使用提供的证明PP和新状态数据重新计算R'R′。
- 确保转换遵守预定义的约束条件(如余额完整性、nonce递增)。
- 约束条件执行:通过检查这些约束条件,网络可以在不需要查看底层私有数据的情况下确保每个状态转换的有效性。
4. 网络如何知道期望什么
- 初始默克尔根(R_0R0):在钱包创建时,网络存储初始默克尔根R_0R0。
- 后续转换:对于每个状态转换:
- 网络期望一个证明PP与新根R'R′保持一致。
- 它验证转换约束条件得到满足,确保有效性。
- 无需信任的验证:依靠初始根和加密证明,网络可以在不访问私有客户端数据的情况下检测篡改或无效操作。
5. 隐私和安全
- 数据隐私:所有底层数据都保留在SMT中的客户端。
- 最小暴露:网络只检查公共根(R_0R0、R'R′)和证明(PP),以及转换约束条件。
- 安全保证:这种方法确保了网络的隐私性、可扩展性和可验证性。
为什么这种方法有效
通过仅依赖默克尔根和加密证明,网络可以在不查看私有客户端数据的情况下检测篡改或无效操作。每个转换都必须与初始状态加密对齐,并遵循规则,从而确保无需信任的验证。这种设计在没有共识的情况下也能很好地工作,因为它利用了单向加密证明以及稀疏默克尔树和单边通道的固有属性。
使用LaTeX数学和伪代码的正式解释
默克尔树初始化和验证
1. 默克尔树基础
初始化:默克尔树使用一组叶子\{L_1, L_2, \ldots, L_n\}{L1,L2,…,Ln}进行初始化,其中每个叶子L_iLi表示某些数据(如通道状态)。
计算根:该树计算哈希直到默克尔根RR:
R = H(\ldots H(H(L_1, L_2), H(L_3, L_4)), \ldots)R=H(…H(H(L1,L2),H(L3,L4)),…)
2. 状态转换证明
更新叶子:对于状态转换,客户端计算:
- 基于通道操作更新的叶子L_i'L′i。
- 一个证明P_iPi,包含重新计算根所需的兄弟哈希。
新根计算:
R' = \text{RecomputeRoot}(L_i', P_i)R' = 重新计算根(L_i', P_i)网络接收到 R_{k+1}、P_k^{(i)}和L_{k+1}^{(i)}。
验证:
R_{k+1} = \text{RecomputeRoot}(L_{k+1}^{(i)}, P_k^{(i)})确保:
C(L_k^{(i)}, L_{k+1}^{(i)})
