超级现金的七大目标

传统的区块链，比如比特币、以太坊，还是采用基于诸如默克尔树这样的二叉树数据结构，如图所示。

Hcash试图建立两个完全不同底层数据结构系统之间的通道，从而在底层技术层面兼容主流的区块链技术标准。这种挑战无疑是非常大的。Hcash的技术团队由深耕大数据、云计算以及密码学和区块链领域多年的技术专家组成，有信心能够克服各种障碍，实现系统的设计目标。

按照超级现金团队的目标和设计，研发完成后的系统将具有以下七大优势。

代表匿名，保护用户的隐私

Hcash借鉴Zcash的零知识证明技术，不单单在资产转移的过程中可以实现双向加密，还可以应用到很多其他对交易隐私要求极高的领域。

如何理解？我们先来科普下什么是“零知识证明”。

零知识证明（被称为“zk-SNARK”）是实现Zcash的匿名特性的核心技术。零知识证明的定义是：证明者能够在不向验证者提供任何有用的信息的情况下，使验证者相信某个论断是正确的。

举例：

A要向B证明自己拥有某个房间的钥匙，假设该房间只能用钥匙打开锁，而其他任何方法都打不开。这时有两个方法：

①A把钥匙出示给B，B用这把钥匙打开该房间的锁，从而证明A拥有该房间的正确的钥匙。

②B确定该房间内有某一物体，A用自己拥有的钥匙打开该房间的门，然后把物体拿出来出示给B，从而证明自己确实拥有该房间的钥匙。

方法②属于零知识证明。好处在于在整个证明的过程中，B始终不能看到钥匙的样子，从而避免了钥匙的泄露。

A拥有B的公钥，A没有见过B，而B见过A的照片，偶然一天两人见面了，B认出了A，但A不能确定面前的人是否是B，这时B要向A证明自己是B，也有两个方法。

①B把自己的私钥给A，A用这个私钥对某个数据加密，然后用B的公钥解密，如果正确，则证明对方确实是B。

②A给出一个随机值，B用自己的私钥对其加密，然后把加密后的数据交给A，A用B的公钥解密，如果能够得到原来的随机值，则证明对方是B。

后面的方法属于零知识证明。

有一个缺口环形的长廊，出口和入口距离非常近（在目距之内），但走廊中间某处有一道只能用钥匙打开的门，A要向B证明 自己拥有该门的钥匙。采用零知识证明，则B看着A从入口进入走廊，然后又从出口走出走廊，这时B没有得到任何关于这个钥匙的信息，但是完全可以证明A拥有 钥匙。[1]

简单来说：

能够在不告诉别人账户余额和交易支出的情况下，证明自己的花费少于账户的余额。

能够不记录收款方的公开账户地址，使收款方收到转账。

Hcash在客户端集成了即时通信功能，它不但能够利用暗地址实现代币的跨平台转移，也可以在日常的点对点（P2P）通 信中利用零知识证明的机制实现高度的隐私通信，更能够跨越平台实现诸如从Hcash客户端到Byteball客户端的加密通信。因此，Hcash实现了从 交易账户地址、交易金额到账户余额的完全隐私保护。[2]

代表蜂巢，全面兼容

Hcash具有双重侧链，同时兼容区块链和DAG两种分布式系统，实现基于区块链和非区块链的信息与价值的互联互通。其 中Hcash是跨平台价值互通的媒介，而Hcash平台本身是跨平台信息交换的载体。Hcash将会在这两个完全不同的底层数据结构系统之间搭建一个通 道，从而在底层技术层面兼容主流的区块链技术标准。

基于Hcash系统的设计特点，Hcash在系统初始设计阶段已经考虑到了对基于区块链的系统（包含基于UTXO和Account Based）和DAG为基础的分布式账簿信息的读取。

与此同时，Hcash的货币体系设计也兼容Zcash的透明地址与暗地址以及Byteball的Whiteball与 Blackball的地址体系。因此，在不久的将来，可以基于Hcash实现区块链与DAG系统之间直接发送或接受明（White）暗（Black）代 币。同时，也能够在Hcash客户端之间实现基于零知识证明的完全加密通信，以及其他一系列激动人心的特性。

代表DAO去中心化自治组织治理结构

在Hcash的系统内，有5%的代币会发送到一个DAO，由Hcash的全体持有者通过即时动态投票来决定资金的用途。 DAO的生态体系为Hcash社区提供了源源不断的活力与积极向前发展的动力，同时，Hcash DAO的代码会经过严格的审核并在初期加入必要的人工干预（由基金会邀请第三方进行代码安全审核），以保障DAO在早期的资金运用过程中不出现重大失误。

为了帮助大家理解这句话，简单介绍下几个概念。

DAC

为了对DAC有一个明晰的定义，我们总结了DAC所必需的七点特征。

（1）公开性：DAC系统的设计公开透明，公开透明性是整个DAC系统的基石。一个暗箱操作的组织不能作为DAC，现在的软件开源精神成为公开性的一个典型范例。

（2）去中心化特性：没有中心化个人和组织能控制整个DAC，这条特性决定了自相似性，去中心化特性保证了DAC系统的生命力。

（3）自治性：DAC系统人人可以参与，参与者都是DAC系统的子公司或者子单元，并从自身角度促进DAC的发展。参与者的自发行为保障了DAC的运行。

（4）价值性：DAC系统必须是具有使用价值的，例如比特币系统的国际支付网络、匿名交易、避税、价值储存、不可冻结、不可监管的特性，这条特性决定了比特币DAC系统的盈利性。

（5）盈利性：DAC的参与者会获得DAC系统发展的奖励，盈利性由DAC本身的价值性决定。

（6）自相似性：即使在只有部分DAC节点的情况下，DAC系统仍能正常运作并发展，部分单元节点的摧毁不会影响DAC的发展，由去中心化特性保证。

（7）民主性，DAC系统核心协议的改变需要绝大多数单元的投票才能完成，去中心化特性和自治性决定了DAC必须是一个能够民主投票的系统。

DAO

去中心化自治组织（DAO）是密码学技术革命的最理想的产物。DAO的源头可以追溯到Ori Brafman在《海星和蜘蛛》（2007年）中描述的组织的去中心化，和Yochai Benkler在《网络财富》（2006年）中描述的“对等生产”（peer production）。但是这两个概念被与密码学货币相关的技术所连接起来，Dan Larimer提出了DAC的概念，他将比特币看作一个DAC。

Vitalik（以太坊创始人）将DAC概念进行扩展，提出了更为普遍的DAO概念（分布式自治组织）。不受监管的众筹 和服务拆分是DAO的构成要素，还有密码学技术管理层和基于信任的自动化，这使得DAO能够运行起来。正如Stan Larimer（著名区块链公司Cryptonomex的创始人）所说，“在一组商业规则的控制下，不需要人类的参与。”

然而这种理想状态下的自治组织，如果在系统设计阶段不进行严格的把控，也会造成非常严重的后果。2016年6月，史上最 大的以太坊众筹项目The DAO，这个众筹超过1.5亿美元的分布式自治组织，因为代码漏洞，遭受黑客攻击，在当时损失超过360万以太币，当时的价值超过6000万美元。其引发 了ETH社区分裂，并造成现有的ETC与ETH双链共存局面。

Hcash是如何解决这个问题的呢

在Hcash的系统内，有5%的代币会发送到一个DAO，由Hcash的全体持有者通过即时动态投票来决定资金的用途。 例如，开发钱包等基础设施建设，或者进行公开推广等商务公关活动。DAO的形态为Hcash社区提供了源源不断的活力与积极向前发展的动力，同 时，Hcash DAO的代码会经过严格的审核并在初期加入必要的人工干预（由基金会邀请第三方进行代码安全审核），以保障DAO在早期的资金运用过程中不出现重大失误。

代表混合，双重共识机制更安全

数字货币社区的协同一直是个难以解决的问题，众所周知的比特币协议升级斗争在过去两三年的时间内一直影响着社区的发展。而类似于Zcash的过分中心化的数字货币则排除了社区其他成员的参与权。

Hcash参考了Decred和Dash的部分理念，提出了Instant-Open-Governance（即时开放 治理系统），所有持币者可以通过PoS挖矿机制参与社区的重大决定，包括协议的更新和升级。更为先进的是，Hcash提供了一个平滑的执行方式，一旦投票 通过，所有的决定将会被记录在区块链上且强制执行。这样就避免了矿工、矿池、交易所、钱包服务商的协同难题。并且，PoW和PoS的挖矿过程是有机结合起 来的，二者共同保证了系统的安全性。

PoW和PoS有机结合具体是怎么操作的呢？

首先，PoW机制的存在是为了防止早期投资者在PoS分发机制中所占的收益比重过大，同时PoW是目前已经被证明的最能够有效地保障区块链系统安全的机制。虽然它不可避免地要消耗部分能源，但是，从有效地保障系统安全的角度考虑，我们认为是值得的。

我们所讲的PoW和PoS挖矿相结合，具体是这样操作的：

首先以一种传统的PoW方式开始挖矿，矿工相互竞争来解决密码谜团。根据这种实施，挖出的区块不包含任何的交易（它们更像模板），所以赢得的区块将会仅仅包括一个header和该矿工的奖励地址。

这时候，系统将会切换到PoS。基于这个header的信息，一组随机的validator（验证器）被挑选出来对这个 新的区块进行签名。持币越多的validator，被选中的概率越大。一旦这些被选中的validator全部完成对该区块的签名，该模板就成了一个完整 的区块。如果这些被选中的validator不可用于对该区块进行签名，那么将会被选中对下一个区块进行签名，然后选出新一组的validator，直到 该区块获得正确数量的签名。手续费将会被分配给矿工和参与该区块签名的validator。

PoW和PoS结合的优势何在？

对于PoW，合格的区块可以表述为：

F（Nonce）<Target

其中Nonce是随机元素，Target是合格区块的量化，每个记账节点的Target一致。此外PoW的成功运行还需要配合如下两条约定。

（1）Best chain原则：将最长的链条视为正确的链条。

（2）激励原则：找到合格的区块有奖励收益。

关于PoW，前面已经讲过，这里不再赘述。

对于PoS，合格区块可以表述为：

F（Timestamp）<Target*Balance

上面的PoS方式是目前nxt与Blackcoin所采取的PoS机制。最简化版本的PoS机制很容易引起财富中心化问题，同时对整个系统安全构成重大影响。

因此，我们必须在考虑Stake（Balance）的同时，加上另一个变量来尽量避免由于单纯地参考Balance所造 成的中心化以及安全问题。与PoW相比，公式左边的搜索空间由Nonce变为Timestamp（时间戳），Nonce值域是无限的，Timestamp 极其有限，一个合格区块的区块时间必须在前一个区块时间的规定范围之内，时间太早或者太超前的区块都不会被其他节点接纳。公式右边的目标值 （Target*Balance）越大，越容易找到一个区块。因为Timestamp有限，PoS铸造区块成功率主要与Balance（Stake）有 关。

Hcash的PoS机制将借鉴现有的PoS机制，在保障系统安全性的前提下，提高PoS的效率，着重提升用户在使用PoS机制时数字货币的安全性。

代表坚如磐石，抗量子攻击算法

Hcash从最初的系统设计开始就考虑了量子抗性，即使在未来量子计算机商用之后，Hcash仍然可以给用户提供安全的信息及价值加密服务。Hcash将会开发可与OpenSSL一同工作的Ring-LWE密钥交换协议，实现后量子时代区块链的安全问题。

在当前以比特币为代表的区块链系统中，SHA-256哈希计算和ECDSA椭圆曲线密码构成了比特币系统最基础的安全保 障。但随着量子计算机技术不断取得突破，特别是以肖氏算法为典型代表的量子算法的提出，相关运算操作在理论上可以实现从指数级别向多项式级别的转变。因此 随着技术的进步，比特币在未来遭受量子攻击是完全可能的。

什么是量子攻击

量子计算是建造计算机的新方式，在某些情况下，它的算法加速量非同寻常。正是这种特性使得原来在电子计算机[3] 环境下的一些困难问题，在量子计算机[4] 环境下却成为容易计算的。量子计算机的这种超强计算能力，使得基于计算复杂性的现有公钥密码的安全受到挑战。这就是量子攻击。

抗量子攻击意味着什么呢？

目前的绝大部分算法，都无法抵挡量子攻击。这意味着用户的所有信息，都将会暴露在量子计算机面前。如果有了抗量子攻击算法，意味着个人的信息得到最安全的保障，至少以目前的技术手段是无法破解的。抗量子攻击算法（也称为后量子密码）意味着安全。

抗量子攻击算法如果研发成功并成功应用于Hcash，Hcash将成为数字货币行业第一个采用抗量子攻击算法的数字货币，对数字货币行业和其他数字货币的影响都是深远而具有划时代意义的。

代表避风港

Hcash的地址分为明地址和暗地址，分别对应Zcash的透明地址和Byteball的Whitebyte以及 Zcash的Z-Add和Byteball的Blackbyte。Hcash的用户可以在自己的钱包或者客户端进行明暗地址的转换，但是Hcash的代币 总数量保持不变。在不同系统之间转换或发送的时候可以按要求发送明地址币或暗地址币。

代表便捷

Hcash在系统设计阶段就考虑与基于DAG技术的后区块链系统的交互，因此会借鉴DAG的特性与优势。在Hcash系 统中交易的确认时间几乎是瞬时的。同时因为DAG并不基于区块，所以并不存在所谓区块大小的限制，理论上，单位时间能够容纳的交易量是非常庞大的 （Hyper Transaction Per Second，HTPS）。而同时Hcash又需要考虑与基于区块的区块链系统的交互。所以，Hcash能够在有限的区块体积下实现单位时间的海量交易， 从而真正地实现“超级现金”的功能。

[1] 案例来自于超级现金官方公众号，公众号名称为“ Hcash 平台”。

[2] 内容来源于《超级现金白皮书》。

[3] 电子计算机就是我们通常所说的电脑。

[4] 量子计算机是一种遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。

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