TL;DR

去中心化状态机 (DSM) 为互联网引入了一个数学强制的信任层，从而消除了共识机制、第三方验证器和中心化基础设施。DSM 通过双边状态隔离和加密验证的状态转换，实现了抗量子、确定性的状态转换，从而实现数字身份和价值交换，并具有即时最终性、离线功能和防篡改的只进状态进展。

背景

现代互联网严重依赖由企业、政府和中介机构控制的集中式信任系统来管理身份验证、身份和价值转移。这些模型引入了根本性的漏洞：

• 第三方控制：政府和企业充当身份系统和金融基础设施的守门人
• 安全风险：集中式数据存储和基于密码的系统仍然容易受到攻击和欺诈
• 审查与排除：机构可以任意撤销对身份、资金或服务的访问权限
• 共识开销：区块链需要能源密集型共识机制（例如挖矿、权益证明）来建立全球交易有效性

即使是引入了去中心化货币的比特币，也从未完全实现中本聪的纯粹点对点系统愿景，原因如下：

• 对矿工的依赖：交易需要通过工作量证明进行验证，从而造成瓶颈
• 全球共识要求：所有节点必须同意的共享账本限制了可扩展性
• 最终确认延迟：多次确认会引入等待时间，使微交易变得不切实际
• 有限的离线能力：交易必须通过在线网络进行中继

闪电网络等第二层解决方案也有其自身的局限性：

• 流动性限制：预融资渠道限制交易自由
• 路由问题：支付需要对等点之间成功的路由路径
• 中心化风险：大型中心成为主要的流动性提供者

提议

DSM 代表着从基于批准到基于证明的安全模型的根本性转变。用户无需请求访问权限并等待第三方批准，而是提供下一个有效状态，该状态可通过确定性密码学立即验证。

核心验证原则

每个新状态都存储对其前任哈希值的引用：

S_{n+1}.prev\ _hash = H ( S_n ) S n + 1 . prev _ hash = H ( S n )

为了验证从S_i S i到S_j S j的状态序列，DSM 确认每个状态都正确地引用了其前身：

验证（S_i，S_j）= \bigwedge_{n=i+1}^{j}（S_n.prev\_hash = H（ S_ { n - 1 } ） ）验证（ S i ， S j ） = ⋀j n = i + 1 （ S n.p r e v _ h a s h = H （ S n − 1 ） ）

稀疏索引实现高效查找

DSM 实现了稀疏索引来加快查找速度：

SI = \{S_0, S_k, S_{2k}, ..., S_{nk}\} S I = { S 0 , S k , S 2 k , . 。 。 , S n k }

其中k k是检查点间隔。要检索状态S_m S m ：

GetCheckpoint(m) = \max\{ S_ { ik } | ik < m \ }获取检查点( m ) = max { S i k | i k < m }

然后向前遍历：

遍历(S_{ik},m) = [S_{ik}, S_{ik+ 1 } , ... , S_m ]遍历( S i k , m ) = [ S i k , S i k + 1 , . 。 。 , S m ]

双边国家孤立

DSM 将状态演化隔离为双边关系。每个实体E_i E i 都存储自己的链：

Chain_{E_i} = \{S^{E_i}_0, S^{E_i}_1, ..., S^{E_i}_n \ } C h a i n E i = { S E i 0 , S E i 1 , ... , S E i n }

对于任何一对实体(E_i, E_j) ( E i , E j ) ，它们的相互作用会产生关系特定的状态对：

Rel_{E_i,E_j} = \{(S^{E_i}_{m_1}, S^{E_j}_{p_1}), (S^{E_i}_{m_2}, S^{E_j}_{p_2}), ...\} R e l E i , E j = { ( S E i m 1 , S E j​​ p 1 ) , ( S E i m 2 , S E j​​ p 2 ) , ... . . }

确定性熵演化

令e_n e n表示状态S_n S n的熵种子。到S_{n+1} S n + 1的转换包含：

e_{n+1} = H(e_n \| op_{n+1} \| (n+1) ) e n + 1 = H ( e n ∥ op n + 1 ∥ ( n + 1 ) )

其中op_{n+1} o p n + 1表示状态转换的操作。

交易工作流程

双边（线下）交易

1. 实体 A 生成加密预先承诺：

   C_{pre} = H(H(S_n) \| \text{"向实体 B 转移 10 个代币"} \| e_{n+1}) C p r e = H ( H ( S n ) ∥ "向实体 B 转移 10 个代币" ∥ e n + 1 )

2. 实体 A 和 B 在断开连接的环境中建立物理接近度

3. 实体 A 生成具有交易参数的后继状态S_{m+1} S m + 1

4. 两个实体共同签署预先承诺的哈希值并最终确定状态S_{m+1} S m + 1

5. 交易无需网络连接即可实现加密最终性

单边（在线）交易

1. 实体 A 检索并验证实体 B 的创世状态
2. 实体 A 生成后继状态S_{n+1} S n + 1 ，表示将代币转移到 B
3. 实体 A 将S_{n+1} S n + 1提交到去中心化目录，实现最终确定性
4. 实体 B 稍后从目录中检索并验证S_{n+1} S n + 1

确定性智能承诺

与图灵完备的智能合约不同，DSM 实现了确定性的预先承诺：

C_{提交} = H(S_n \| P ) C o m m i t = H ( S n ∥ P )

其中P P代表承诺参数。示例包括：

• 时间约束转移： C_{time} = H(S_n \| receiver \| amount \| \text{"after"} \| T) C t i m e = H ( S n ∥ r e c i p i e n t ∥ a m o u n t ∥ "after" ∥ T )
• 条件预测转移： C_{cond} = H(S_n \| 接收者 \| 金额 \| \text{"if"} \| 条件 \| O) C c o n d = H ( S n ∥ r e c i p i e n t ∥ a amount o u n t ∥ "if" ∥ c o n d i t i o n ∥ O )
• 定期付款： C_{recur} = H(S_n \| 收件人 \| 金额 \| \text{"every"} \| 期间 \| end\_date) C r e c u r = H ( S n ∥ r e c i p i e n t ∥ a m o u n t ∥ "every" ∥ p e r i o d ∥ e n d _ d a t e )

确定性 Limbo Vault（DLV）

DLV 正式定义为有序元组：

V = (L，C，H) V = ( L ， C ， H )

在哪里：

• L:\Omega \rightarrow \{0,1\} L : Ω → { 0 , 1 }表示确定性编码的锁定条件函数
• C = \{c_1, c_2, ..., c_n\} C = { c 1 , c 2 , . . . , c n }构成密码条件集合
• H:\{0,1\}^* \rightarrow \{0,1\}^\lambda H : { 0 , 1 } ∗ → { 0 , 1 } λ表示抗碰撞哈希函数

保险库的解锁密钥仅在满足以下条件时计算：

sk_V = H(L \| C \| \sigma) s k V = H ( L ∥ C ∥ σ )

其中\sigma σ表示加密完成证明。

经济模型

DSM 建立了基于订阅的经济模式，而不是按交易收费：

R_{total} = R_{storage} + R_{treasury} + R_{ecosystem } R t o t a l = R s o r a g e + R t r e a s u r y + R e c o s y s t e m

资源分配给存储运营商、协议开发和生态系统扩展。

优势

与传统区块链系统相比，DSM 具有几个主要优势：

超越 CAP 定理

DSM 拒绝了 CAP 定理的三个假设：

1. 没有全局状态同步：DSM 定义每个关系的状态：

   G_{DSM} = \{R_{i,j} : i \neq j\} G D S M = { R i , j : i ≠ j }

2. 异构一致性要求：每种关系可以有不同的一致性规则：

   \forall (i,j) \neq ( k , l ) ,一致性域( R_ { i , j } ) \ cap一致性域( R_ { k , l } ) = \ emptyset ∀ ( i , j ) ≠ ( k , l ) ,一致性域( R i , j ) ∩一致性域( R k , l ) = ∅

3. 原子性和状态耦合避免：每个事务仅影响本地关系：

   执行（op，R_{i,j}）\not\Rightarrow 影响（R_{k,l}），\ forall （ k ， l ） \ neq （ i ， j ）执行（ op ， R i ， j ） ⇏影响（ R k ， l ） ， ∀ （ k ， l ） ≠ （ i ， j ）

这使得 DSM 能够满足所有三个 CAP 属性：

C_{DSM}(S) \wedge A_{DSM}(S) \wedge P_{DSM}(S) = true C D S M ( S ) ∧ A D S M ( S ) ∧ P D S M ( S ) = t r u e

离线交易

DSM 支持完全离线事务，具有以下属性：

1. 无需矿工、验证者或全球共识
2. 通过自我验证的加密状态立即获得最终结果
3. 允许在完全离线的设置中进行直接点对点交易
4. 没有流动性限制或路由依赖
5. 具有数学保证，消除了信任要求

隐私和安全

DSM 通过以下方式增强隐私：

• 没有全球账本：交易是基于状态的，而不是全球记录的
• 直接交易：交易直接在用户之间进行，无需中介
• 抗量子密码学：后量子原语（SPHINCS+、Kyber、BLAKE3）

仅向前的状态进展

DSM 强制执行不可变的、按时间顺序的进程：

S_i \rightarrow S_j \Leftrightarrow \exists \text{有效链接 } S_i \text{ 到 } S_j S i → S j ⇔ ∃有效链接S i到S j

无需共识的确定性验证

DSM 验证形式化为：

V(H, S_n, S_{n+1}, \sigma_C) \rightarrow \{true, false\} V ( H , S n , S n + 1 , σ C ) → { t r u e , f a l s e }

这提供了以下保证：

• 数据可用性： \forall s \in S, \forall t \in T, Accept(s,t) \Leftrightarrow Complete(Verification(s,t) ) ∀ s ∈ S , ∀ t ∈ T , A c e p t ( s , t ) ⇔ C o m p l e t e ( V e r i f i c a t i o n ( s , t ) )
• 计算完整性： Pr[V(H, S_n, S'_{n+1}, \sigma_C) = true | S'_{n+1} \neq Compute(S_n, op)] \leq \varepsilon(\lambda) P r [ V ( H , S n , S ′ n + 1 , σ C ) = t r u e | S ′ n + 1 ≠ C o m p u t e ( S n , o p ) ] ≤ ε ( λ )
• 授权链： \forall S_i, S_{i+1}, Valid(S_i \rightarrow S_{i+1}) \Rightarrow \exists \sigma_i : Verify(pk_i, H(S_{i+1}), \sigma_i) = true ∀ S i , S i + 1 , V a l i d ( S i → S i + 1 ) ⇒ ∃ σ i : V e r i f y ( p k i , H ( S i + 1 ) , σ i ) = t r u e

性能基准

系统	TPS（ 每台设备​:bangbang:)	延迟（毫秒）	每笔交易的字节数	每笔交易的能量（J）	离线能力（0-10）
DSM（桌面版）	22万至25万	5	64	1	10
DSM（移动版）	15万至18万	5	64	1	10
DSM（树莓派 4）	25,000-30,000	5	64	1	10

• 注意：这些数字基于每台设备单线程计算，即使没有共识开销，我们也能预期这些微基准测试的性能会有所下降。即使性能下降 40%，这些数字仍然比传统系统记录的性能好几个数量级。

帝斯曼智能承诺

应用

自治系统

DSM 支持完全自主的点对点操作范例：

• 行星探索：无需地球持续控制的自协调探测器和探测车
• 去中心化人工智能市场：自主人工智能代理交换计算资源和数据集
• 群体智能：具有分散决策的集体人工智能结构
• 自主主权人工智能：无需依赖组织即可管理自身资源和发展的模型

金融应用

• 小额支付：即时、免费交易，适合流式支付
• 线下商务：无需网络连接，移动设备之间即可直接进行点对点支付
• 订阅服务：通过加密验证的定期付款承诺
• 跨境交易：直接价值转移，无需中介机构或结算延迟

身份和身份验证

• 自主主权身份：不受机构依赖的加密控制身份
• 设备认证：用于多设备认证的分层 Merkle 结构
• 凭证管理：无需中央授权即可选择性地披露已验证的属性
• 跨平台授权：跨断开连接的服务进行一致的身份验证

结论

DSM 代表了互联网安全架构的典型转变，它用数学上可证明的安全保证取代了基于信任的依赖关系：

• 身份验证凭证被自我验证的加密身份证明所取代
• 金融中介机构被所有权的数学执行所取代
• 基于共识的验证被仅向前、不可分叉的交易所取代
• 证书颁发机构被加密自我验证所取代

该架构实现了真正去中心化、自主主权的互联网，用户可以控制自己的数字身份、金融资产和在线互动，而无需依赖中心化权威或脆弱的信任关系。

通过超越传统集中式系统和基于共识的区块链的局限性，DSM 为安全、高效和离线的数字交互建立了新的基础，具有数学确定性而不是信任假设。

有关理论基础、实现架构和安全证明的详细内容，请参阅：

• 完整研究论文： IACR ePrint Archive 2025/592
• 项目网站： decentralizedstatemachine.com
• 参考实现： GitHub - DSM v0.1.0-alpha.1