TL;DR

去中心化狀態機 (DSM) 為互聯網引入了一個數學強制的信任層，從而消除了共識機制、第三方驗證器和中心化基礎設施。DSM 通過雙邊狀態隔離和加密驗證的狀態轉換，實現了抗量子、確定性的狀態轉換，從而實現數字身份和價值交換，並具有即時最終性、離線功能和防篡改的只進狀態進展。

背景

現代互聯網嚴重依賴由企業、政府和中介機構控制的集中式信任系統來管理身份驗證、身份和價值轉移。這些模型引入了根本性的漏洞：

• 第三方控制：政府和企業充當身份系統和金融基礎設施的守門人
• 安全風險：集中式數據存儲和基於密碼的系統仍然容易受到攻擊和欺詐
• 審查與排除：機構可以任意撤銷對身份、資金或服務的訪問權限
• 共識開銷：區塊鏈需要能源密集型共識機制（例如挖礦、權益證明）來建立全球交易有效性

即使是引入了去中心化貨幣的比特幣，也從未完全實現中本聰的純粹點對點系統願景，原因如下：

• 對礦工的依賴：交易需要通過工作量證明進行驗證，從而造成瓶頸
• 全球共識要求：所有節點必須同意的共享賬本限制了可擴展性
• 最終確認延遲：多次確認會引入等待時間，使微交易變得不切實際
• 有限的離線能力：交易必須通過在線網絡進行中繼

閃電網絡等第二層解決方案也有其自身的侷限性：

• 流動性限制：預融資渠道限制交易自由
• 路由問題：支付需要對等點之間成功的路由路徑
• 中心化風險：大型中心成為主要的流動性提供者

提議

DSM 代表著從基於批准到基於證明的安全模型的根本性轉變。用戶無需請求訪問權限並等待第三方批准，而是提供下一個有效狀態，該狀態可通過確定性密碼學立即驗證。

核心驗證原則

每個新狀態都存儲對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 )

為了驗證從S_i S i到S_j S j的狀態序列，DSM 確認每個狀態都正確地引用了其前身：

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

稀疏索引實現高效查找

DSM 實現了稀疏索引來加快查找速度：

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是檢查點間隔。要檢索狀態S_m S m ：

GetCheckpoint(m) = \max\{ S_ { ik } | ik < m \ }獲取檢查點( m ) = max { S i k | i k < m }

然後向前遍歷：

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

雙邊國家孤立

DSM 將狀態演化隔離為雙邊關係。每個實體E_i E i 都存儲自己的鏈：

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 }

對於任何一對實體(E_i, E_j) ( E i , E j ) ，它們的相互作用會產生關係特定的狀態對：

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 ) , ... . . }

確定性熵演化

令e_n e n表示狀態S_n S n的熵種子。到S_{n+1} S n + 1的轉換包含：

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表示狀態轉換的操作。

交易工作流程

雙邊（線下）交易

1. 實體 A 生成加密預先承諾：

   C_{pre} = H(H(S_n) \| \text{"向實體 B 轉移 10 個代幣"} \| e_{n+1}) C p r e = H ( H ( S n ) ∥ "向實體 B 轉移 10 個代幣" ∥ e n + 1 )

2. 實體 A 和 B 在斷開連接的環境中建立物理接近度

3. 實體 A 生成具有交易參數的後繼狀態S_{m+1} S m + 1

4. 兩個實體共同簽署預先承諾的哈希值並最終確定狀態S_{m+1} S m + 1

5. 交易無需網絡連接即可實現加密最終性

單邊（在線）交易

1. 實體 A 檢索並驗證實體 B 的創世狀態
2. 實體 A 生成後繼狀態S_{n+1} S n + 1 ，表示將代幣轉移到 B
3. 實體 A 將S_{n+1} S n + 1提交到去中心化目錄，實現最終確定性
4. 實體 B 稍後從目錄中檢索並驗證S_{n+1} S n + 1

確定性智能承諾

與圖靈完備的智能合約不同，DSM 實現了確定性的預先承諾：

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

其中P P代表承諾參數。示例包括：

• 時間約束轉移： 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 )
• 條件預測轉移： C_{cond} = H(S_n \| 接收者 \| 金額 \| \text{"if"} \| 條件 \| 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 \| 金額 \| \text{"every"} \| 期間 \| 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 )

確定性 Limbo Vault（DLV）

DLV 正式定義為有序元組：

V = (L，C，H) V = ( L ， C ， H )

在哪裡：

• L:\Omega \rightarrow \{0,1\} L : Ω → { 0 , 1 }表示確定性編碼的鎖定條件函數
• C = \{c_1, c_2, ..., c_n\} C = { c 1 , c 2 , . . . , c n }構成密碼條件集合
• H:\{0,1\}^* \rightarrow \{0,1\}^\lambda H : { 0 , 1 } ∗ → { 0 , 1 } λ表示抗碰撞哈希函數

保險庫的解鎖密鑰僅在滿足以下條件時計算：

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

其中\sigma σ表示加密完成證明。

經濟模型

DSM 建立了基於訂閱的經濟模式，而不是按交易收費：

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

資源分配給存儲運營商、協議開發和生態系統擴展。

優勢

與傳統區塊鏈系統相比，DSM 具有幾個主要優勢：

超越 CAP 定理

DSM 拒絕了 CAP 定理的三個假設：

1. 沒有全局狀態同步：DSM 定義每個關係的狀態：

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

2. 異構一致性要求：每種關係可以有不同的一致性規則：

   \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. 原子性和狀態耦合避免：每個事務僅影響本地關係：

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

這使得 DSM 能夠滿足所有三個 CAP 屬性：

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

離線交易

DSM 支持完全離線事務，具有以下屬性：

1. 無需礦工、驗證者或全球共識
2. 通過自我驗證的加密狀態立即獲得最終結果
3. 允許在完全離線的設置中進行直接點對點交易
4. 沒有流動性限制或路由依賴
5. 具有數學保證，消除了信任要求

隱私和安全

DSM 通過以下方式增強隱私：

• 沒有全球賬本：交易是基於狀態的，而不是全球記錄的
• 直接交易：交易直接在用戶之間進行，無需中介
• 抗量子密碼學：後量子原語（SPHINCS+、Kyber、BLAKE3）

僅向前的狀態進展

DSM 強制執行不可變的、按時間順序的進程：

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

無需共識的確定性驗證

DSM 驗證形式化為：

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 }

這提供了以下保證：

• 數據可用性： \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 ) )
• 計算完整性： 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 )
• 授權鏈： \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

性能基準

系統	TPS（ 每臺設備​:bangbang:)	延遲（毫秒）	每筆交易的字節數	每筆交易的能量（J）	離線能力（0-10）
DSM（桌面版）	22萬至25萬	5	64	1	10
DSM（移動版）	15萬至18萬	5	64	1	10
DSM（樹莓派 4）	25,000-30,000	5	64	1	10

• 注意：這些數字基於每臺設備單線程計算，即使沒有共識開銷，我們也能預期這些微基準測試的性能會有所下降。即使性能下降 40%，這些數字仍然比傳統系統記錄的性能好幾個數量級。

帝斯曼智能承諾

應用

自治系統

DSM 支持完全自主的點對點操作範例：

• 行星探索：無需地球持續控制的自協調探測器和探測車
• 去中心化人工智能市場：自主人工智能代理交換計算資源和數據集
• 群體智能：具有分散決策的集體人工智能結構
• 自主主權人工智能：無需依賴組織即可管理自身資源和發展的模型

金融應用

• 小額支付：即時、免費交易，適合流式支付
• 線下商務：無需網絡連接，移動設備之間即可直接進行點對點支付
• 訂閱服務：通過加密驗證的定期付款承諾
• 跨境交易：直接價值轉移，無需中介機構或結算延遲

身份和身份驗證

• 自主主權身份：不受機構依賴的加密控制身份
• 設備認證：用於多設備認證的分層 Merkle 結構
• 憑證管理：無需中央授權即可選擇性地披露已驗證的屬性
• 跨平臺授權：跨斷開連接的服務進行一致的身份驗證

結論

DSM 代表了互聯網安全架構的典型轉變，它用數學上可證明的安全保證取代了基於信任的依賴關係：

• 身份驗證憑證被自我驗證的加密身份證明所取代
• 金融中介機構被所有權的數學執行所取代
• 基於共識的驗證被僅向前、不可分叉的交易所取代
• 證書頒發機構被加密自我驗證所取代

該架構實現了真正去中心化、自主主權的互聯網，用戶可以控制自己的數字身份、金融資產和在線互動，而無需依賴中心化權威或脆弱的信任關係。

通過超越傳統集中式系統和基於共識的區塊鏈的侷限性，DSM 為安全、高效和離線的數字交互建立了新的基礎，具有數學確定性而不是信任假設。

有關理論基礎、實現架構和安全證明的詳細內容，請參閱：

• 完整研究論文： IACR ePrint Archive 2025/592
• 項目網站： decentralizedstatemachine.com
• 參考實現： GitHub - DSM v0.1.0-alpha.1