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Goopal白皮书

基于区块链技术的数字积分

2015年11月

目录
  • Goopal白皮书 1
一、概述 3
  • 1、什么是Goopal 3
  • 2、我们的目标 3
二、Goopal技术原理 3
  • 1、区块链技术 3
  • 2、区块链的数据结构 4
  • 1、区块链技术 3
  • 3、区块的加/解密 4
  • 4、NTP时间同步 5
  • 5、通信原理 5
  • 6、POW与DPOS工作原理 6
三、Goopal发行原理 6
四、Goopal交易原理 7
五、Goopal安全性保障 8
六、总结 9


一、概述

1、什么是Goopal

Goopal是一个基于区块链技术开发的全球移动数字积分系统。通过区块链技术去中心化的特点,塑造了Goopal公正、公开、透明的特性,同时也使得Goopal技术能够在更广泛的场景中得以应用

2、我们的目标

推动Goopal在世界范围自由共享——通过Goopal技术的广泛传播与应用,建立一个去中心化的世界性数字积分服务体系;通过高效、便捷、安全的技术服务,使Goopal用户人人受益;通过对开发者的开源支持,使Goopal技术衍生出具有无限想象力的未来。

二、Goopal技术原理
Goopal主要运用了区块链、NTP时间同步、加密P2P网络、POW&DPOS等技术。其中区块链是Goopal的核心技术。

1、区块链技术

区块链是一种以密码学技术为基础,以去中心化的方式,对大量数据进行组织和维护的数据结构。区块链特别适合作为数字资产的账本。区块链上的数据全部都附有相关人的数字签名,不可伪造。

一个完整的区块链包含了创世开始至今的所有合法区块,Goopal的区块链约每10秒生成一个区块,每一个区块的生成都依赖于上一个区块的hash值,因此想要篡改一个区块的内容就必须同时修改之前所有区块上的数据,所以区块链被篡改的可能性基本不存在。

2、区块链的数据结构

区块分为HEADER和BODY两个部分组成,如图1所示。

3、区块的加/解密

区块包含发行该区块代理的签名,签名使用的是由ECC加密算法提供的公私钥对。代理使用自有私钥对区块头进行签名,然后存入区块的代理签名区,接收方通过该代理的公钥进行验签。验签失败则舍弃该区块,同时该区块中的合法交易将被重新打包。

4、NTP时间同步

NTP是用来同步时间的一种协议,可以使机器从时钟源(如石英钟,时间服务器等)同步,且提供高精度的时间校正(局域网上与标准时间误差小于1毫秒,广域网上误差小于几十毫秒),还可通过加密方式来防止恶毒的协议攻击。通过NTP时间服务能够确保代理之间处于相同时间,保证代理自身的产块顺序。

5、通信原理

Goopal系统的通讯基于P2P(Peer-to-peer) 网络,该网络是一种将任务分配给多个节点的分布式应用程序架构。每个节点都是整个应用中平等的参与者。  在传统的C/S架构中,通常服务器提供服务,客户机使用服务,这一切的正常运行依赖于中心化服务器的稳定。而在P2P网络中,节点直接将其资源(比如计算能力、磁盘空间、网络带宽等)提供给其他节点使用,而不再需要中心化服务器的参与。节点既是资源的使用者,也是提供者。

Goopal系统在TCP协议的基础上实现了一套加密的传输协议。在节点间建立起TCP连接后,互相连接的节点将创建各自的密钥对,并将公钥发送给对方,用于生成传输秘钥,并使用传输秘钥对通讯加密。 用户可以设置自身使用的种子节点,或者使用系统配置的默认种子节点,在钱包启动后,会与种子节点以及历史节点建立连接。在连接建立后,交换各自的连接节点地址,从而构建和拓展整个P2P网络。

6、POW与DPOS工作原理

POW(工作量证明)是Goopal在发行阶段采用的出块机制。系统将提供一个目标hash值,同时计算参与者提供的区块的hash值,并与之比较。若该区块的hash值小于目标hash值,则区块满足要求。这是利用hash算法的不可逆性与结果的随机性确保参与者只能通过算力竞争来获取出块奖励,从而保证了系统的公平公正性。

DPOS(股份授权证明机制)是Goopal在运营阶段采用的出块机制。与POW相比,解决了资源浪费、出块效率低等问题的同时,还能通过实施科技式的民主以抵消中心化所带来的负面效应,更符合金融体系的机制。 Goopal系统根据交易中投票的结果,从代理中选出前99位代理,其工作内容是打包交易生产区块。通过去中心化的投票过程,DPOS能让网络比别的系统更加民主。

三、Goopal发行原理

Goopal的发行采用先POW机制,后DPOS的机制。前期使用POW机制保证了用户参与的公平性。之后转变为DPOS机制,让可信任代理来生产块,在保证公平透明的前提下,又显著提高了整个系统的效率,符合现有的金融体系,使结算更快更便捷。

图 2运行原理示意图

运营阶段的初始数字积分来源于发行阶段结束时的数字积分快照,所以Goopal系统结合了两者的优点。

四、Goopal交易原理

Goopal维护的是一个全网的、公开的、可查询的区块链系统,所以一个用户拥有多少数字积分,是从共识网络中统计来的。对数字积分的操作称之为交易。在系统中,每个用户都保存了所有交易数据。

图 3交易网络示意图

如上图所示,普通用户起到的作用是转发其他用户的消息,接收代理用户打包发送出的块,对其中的交易进行记账操作。代理用户除了担当普通用户的职责之外,还要去验证每一笔交易的数字签名是否正确,交易手续费是否足够。

当然,鉴于代理用户担当了更多的职责,代理用户产出一个区块将会有一定量数字积分的奖励。

当一个用户A想要把自己的积分给用户B的时候,用户A向整个区块链网络广播一笔交易,内容包括:

1).转出的数字积分的数量;

2).转入的目标用户B;

3).转出用户A的数字签名。

当交易广播到网络中,代理会去验证这笔交易是否合法,所谓的合法性包括:

1).用户A是否有足够的数字积分;

2).用户A的数字签名是否有效。

当代理出块的时候,再做一次交易合法性校验,合法的交易打包到区块中,并向整个网络广播出去。

其他的用户,验证这个区块出块人的数字签名是否合法。验证合法,更新用户B的数字积分数量。

五、Goopal安全性保障

1.去中心化特质:

所有节点都拥有完整的数据备份,同时保证了系统的透明性、公平性、安全性,即使绝大部分节点数据损坏,也可以从剩余节点同步数据,使系统更加稳定。

2.区块链技术保障:

保证了区块链的唯一性和不可篡改性,保证了伪造的交易和区块不会被系统认可。

3.受托人选举监督机制:

创建区块的代理都是由全网的用户选举产生,受全网监督。保证了代理的公正和可靠。

4.ECC加密算法:

采用椭圆曲线映射验证机制。它的破译或求解难度是指数级的,让破解私钥几乎不可能。

六、总结
这是一个开源的项目,全球性的网络,没有任何的中央控制节点,而且可以以低廉交易费的方式向全世界的任意角落付款。它拥有更快的交易确认时间,更高的网络交易容量和效率,严谨的密码学协议使这个网络系统充分保障每一位用户的信息安全。Goopal系统未来可以应用多种场景,线上到线下,传统行业到互联网行业等多领域,其充分的流动性,足以证明其是成熟、安全、稳定的系统。