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创世文档:David Chaum的eCash如何催生一个密码朋克的梦

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创世文档:David Chaum的eCash如何催生一个密码朋克的梦

“你可以给数据库访问付费、用电子邮件买软件和报纸、在网上玩电子游戏、接收朋友之前欠你的 5 块钱,还可以买披萨。可能性是无限的。”

上文引用的这句话不是出自某个 2011 年制作的、介绍比特币的视频。实际上,它完全跟比特币无关。甚至,它不是这个世纪的作品。引文来自一位密码学家 David Chaum 在 1994 年日内瓦的第一次 CERN 大会上的演讲,他讲的是 eCash。

如果密码朋克运动有一个祖先,那肯定是留着胡子和马尾辫的 David Chaum。说这位密码学家领先于时代 —— 他现在已经 62 还是 63 岁了(他没有暴露过自己的真实年龄)—— 都嫌太轻描淡写了。在大多数人了解到互联网、拥有个人电脑以前,甚至在爱德华·斯诺登(Edward Snowden)、Jacob Appelbaum 和 Pavel Durov 出生以前,Chaum 已经在关心互联网隐私的未来了。

“你必须让你的读者知道这有多重要”,Chaum 曾经跟《连线(Wired)》杂志这么说,“赛博空间完全没有物理限制 …… 没有 ‘墙’ 这种东西 …… 它是个完全不同、诡异奇怪的地方,而且大家都知道这是一个全景监狱似的噩梦。不是吗?其他任何人都可以知道你干过的所有事,甚至可以永久记录下来。这跟民主制的基本原理是对立的。”

Chaum 的职业起于在伯克利担任计算机科学的教授。他不仅仅是一个数字隐私权的鼓吹者,他还设计了工具来实现隐私权。Chaum 出版于 1981 年的论文 “不可追踪的电子邮件、回邮地址和数字假名” 为互联网加密通信的研究奠定了基础;这些研究最终产生了隐私保护的技术,比如 Tor(洋葱网络)。

但日常通信的隐私性还不是 Chaum 最关心的东西。可以说,他还有更大的想法。这个伯克利的教授想设计一种保护隐私的数字货币。

“是把信息保存在个人手里,还是保存在组织手上,每当一个政府或一个公司要把一批事务自动化的时候,都必须做抉择”,Chaum 在 Scientific American 上写道,“下一个世纪的社会形态,可能就取决于哪种技术占据主导地位”。那是 1992 年。

而在 10 年以前(1982),Chaum 已经解决了这个难题:他出版了自己的第二篇重要论文 “用于不可追踪的支付系统的盲签名”。那时候,现在比特币圈子里老手如 Pieter Wuille 博士、Erik Voorhees 和 Peter Todd 还没出生呢,这个密码学家就已经为互联网设计出了一套匿名的支付方案。

盲签名(Blind Signatures)

Chaum 的数字货币系统的核心是他的发明 “盲签名”。

要理解盲签名,你得先了解公钥密码学,尤其是,(普通的)密码学签名是怎么回事。

公钥密码学会用到密钥对,一个密钥对由一把公钥和一把私钥组成,其中公钥是由私钥(一个真正随机的数字串)根据一定的数学公式计算出来的、(看似随机的)数字串。用私钥推导公钥非常简单,但根据公钥反向计算出私钥则几乎是不可能的;这是一条单行道。

公钥密码学可以用来建构双方之间的隐私通信 —— 学术论文中一般以 “Alice” 和 “Bob” 来代指着两方 —— 只要双方都向对方分享自己的公钥即可。私钥可以保持隐私而不暴露。

但 Alice 和 Bob 能用公钥密码学做的可不止隐私通信。Alice 还可以 “签名” 任意数据(Bob 也是)。实际上,Alice 就是用自己的私钥和数据一起做一些数学运算。结果就是另一串看似随机的字符串,称为 “签名”。同样地,从签名中也是无法恢复出 Alice 的私钥的(无论你是否掌握了那段被签名的数据)。这还是一条单行道。

有意思的是,Bob(乃至其他所有人)都能用 Alice 的公钥来检查这个签名是不是 Alice 生成的(译者注:验证需要被签名的数据)。检验完了 Bob 就知道,到底是不是 Alice 用自己的私钥(以及相应的数据片)生成了这条签名。而私钥可以签名任何数据,也就是说数据可以是 Alice 和 Bob 的任何表态和请求。举个例子,签名可以意味着 Alice 同意该段数据表示的意思(就像 Alice 给合同手写了一个签名一样)。

而盲签名则使这一切更进一步。一开始,Bob 先生成一个随机数,称为 “nonce”,然后拿这个随机数和一段初始数据一起运行特定的数学运算,得出一段乱序的数据片。这个乱序的数据片使其看起来与其它的随机字符串无异。然后 Bob 拿这段乱序数据给 Alice 签名。Alice 没法断定 Bob 的初始数据是什么样的,所以她是 “盲目的”。Alice 签名运算的结果就是 “盲签名”。

盲签名的特殊性在于,这条签名不仅关联着 Alice 的密钥(任何数字签名都有这样的特征)和乱序数据片。它也关联着那段初始的、没有被混淆过的数据。如果能获得那段原始数据,那么任何人仅需使用 Alice 的公钥,就能检查 Alice 是否签名了那段原始数据的一个乱序版本 —— 当然也包括 Alice 自己。

ECASH

盲签名就是 Chaum 用来创造数字货币系统的关键工具。

要理解这些,你要先把上文示例中的 Alice 当成一个银行:Alice Bank。这是一家普通银行,就像我们现实中的一样,客户们在银行里有专门的账户以及存款。

假设 Alice 银行有四个客户:Bob、Carol、Dan 和 Erin。在假设 Bob 想从 Carol 手上买些东西。

首先,Bob 要向 Alice 银行请求 “取款”(一般来说 Bob 当然要在事先取到钱,但你先不要管这些细节)。取款的时候,Bob 自己创建一些 “电子钞票”,形式是一串独一无二的数字,称作 “序列号”。此外,他还要像上面的例子那样,生成这些钞票的乱序版本,然后把这些乱序支票发给 Alice 银行。

收到 Bob 的乱序钞票后,Alice 银行盲签名每一条乱序数据,然后把这些签名发回给 Bob。每签发一条乱序钞票,Alice 银行就从 Bob 的银行账户扣除 1 块钱。

现在,因为 Alice 银行盲签了这些乱序钞票,她的签名已经与初始的电子钞票关联了起来。所以 Bob 现在可以使用这些初始的、没有经过混淆的钞票给 Carol 支付了。他只需把这些数据发送给 Carol 即可。

Carol 收到这些电子钞票后,转发给 Alice 银行。Alice 可以检查自己是否签名过这些钞票,这也是靠盲签名完成的事:它们都跟她的私钥有关联。Alice 银行也顺带检查同样的钞票(序列号)是否已由他人使用过(自己是否遭遇了多重支付)。

钞票检验完成后,Alice 银行就给 Carol 的账户添加等量的金额,并告知 Carol。经过银行的确认后,Carol 也知道了 Bob 所支付的是有效的钞票,可以放心地发货了。

创世文档:David Chaum的eCash如何催生一个密码朋克的梦

– eCash 背后的基本原理。来源:faculty.bus.olemiss.edu/ –

最关键的是,Alice 银行只有在 Carol 要存入这些数字钞票时才会知道未经混淆的钞票数据!因此,Alice 银行根本不知道这些钞票是 Bob 的。理论上,也完全有可能是 Dan 或者 Erin 的!

因此,Chaum 的解决方案提供了支付中的隐私性。在当时,这不算什么新鲜事:那时候隐私支付是常态(译者注:指的是现金交易)。但它是电子形式的,这就是新颖之处。因此,Chaum 选择了这个比喻:现金(cash)。电子化的现金,eCash。

DIGICASH

到 1990 年,也就是 Chaum 发表第一篇论文差不多 10 年后(现在年轻一辈的密码学货币开发者比如 Matt Corallo、Vitalik Buterin 和 Olaoluwa Osuntokun 也都还没出生),David Chaum 创办了 DigiCash 公司,办在阿姆斯特丹(Amsterdam),Chaum 已在那里生活了好一段时间。这个公司实际上专门做数字货币和支付系统,业务包括一个替代收费亭的政府项目(最终被取消)和智能卡(类似于我们今天的硬件钱包)。但 DigiCash 的旗舰项目还是其数字现金系统 eCash。(这个系统叫做 “eCash”,而系统中所用的货币叫做 “CyberBucks”,相当于我们用大写的 “Bitcoin” 来指称底层的协议,而用小写的 “bitcoin” 来称呼其中的货币。)

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– DigiCash 早期的技术团队(Chaum 不在照片中)。来源:chaum.com/ecash –

那还是网景(Netscape)和雅虎(Yahoo!)领导科技行业开创新高度的时代,一些人认为微支付而非广告,将成为互联网的收入模式,DigiCash 也被认为是科技企业中冉冉升起的新星。当然,Chaum 和他的团队也对自己的技术很有信心。

“随着网络支付的成熟,你将可以为各式各样的小事情小物件买单,支付会比今天多得多”,1994 年,Chaum 这样跟 New York Times 说。当然,他强调了隐私权的重要性。“你读过的每篇文章、问过的每个问题,你都要支付。”

那一年,经过 4 年的开发,第一个成功的支付系统已在测试,同年晚些时候,eCash 开始允许试用:想要使用这种技术的银行,需要向 DigiCash 请求许可。

银行业兴趣盎然。1995 年末,eCash 发出了第一张许可:圣路易斯的 Mark Twain 银行。而且,在 1996 年头,世界上最大的银行之一,德意志银行(Deutsche Bank),也试水了。瑞士信贷(Credit Suisse) 是第二个加入的大机构,还有多个国家的银行,也都加入了,包括:澳大利亚的 Advance Bank、挪威的 Advance Bank 和 Bank Austria。

然而,比起 DigiCash 达成的交易,更有趣的可能是他们没有谈成的生意。荷兰三大银行中的两家 —— ING 和 ABN Amro —— 据说已经和 DigiCash 达成了价值几千万美元的合作。类似地,Visa 也被曝出提出了 4000 万美元的投资,而且网景也有兴趣:eCash 本可以放进那个时代最流行的互联网浏览器中。

不过,最能出价不是别人,正是微软。比尔·盖茨希望把 eCash 集成到 Windows 95 操作系统中,据说愿意出价 1 亿美元。Chaum —— 按照故事的说法 —— 要求每卖出一份 Windows 95 就收 2 美元。于是事儿就黄了。

虽然在当时的技术人员眼中不可谓不亮眼,DigiCash 似乎在谈生意上不太利索,因此也难以实现其全部潜能。

到了 1996 年,DigiCash 的员工看过了太多失败的交易,希望有一些改变。办法就是换个 CEO:来自 Visa 的资深人士 Michael Nash。这家初创公司还获得了一笔投资,而 MIT Media Lab 的创始人 Nicholas Negroponte 还被任命为董事会主席。(最近,通过 Digital Currency Initiative 的这一层关系,MIT Media Lab 还聘用了多位 Bitcoin Core 的贡献者。)DigiCash 的总部也从阿姆斯特丹搬到了硅谷。Chaum 还是其中一员,不过变成了 CTO。

事情并无太大改变。几年打拼下来,eCash 并没有被普遍接受。加入的银行一直在实验,才从未力推这门技术;到了 1998 年,Mark Twain 银行只招收了 300 名商家和 5000 位用户。在 DigiCash 与花旗银行(Citibank)的最终协定即将敲定之际 —— 这本来可以给这个项目极大的推动 —— 银行因为不相关的原因而退出了。

“很难获得足够多的商家,所以也没办法获得足够多的消费者。反过来说也是对的。” Chaum 在 1999 年跟 Forbes 杂志这么说,那时候 DigiCash 已经破产了,“随着互联网变大,用户的平均素质也下降了。所以很难跟他们解释隐私的重要性。”

密码朋克的梦想

DigiCash 失败了,连带着 eCash 也失败了。但是,虽然这项技术没有在商业上成功,Chaum 的工作启发了一群密码学家、黑客和活动人士,他们靠着一个邮件列表建立了联系。这个团体里面包含了 DigiCash 贡献者 Nick Szabo 和 Zooko Wilcox-O’Hearn,后来以 “密码朋克” 之名为人所知。

可能比 Chaum 自己做的还要激进,密码朋克一直怀有创造一种数字现金的梦想;从 1990 年代到 2000 年代早期,他们一直在提出不同的数字现金方案。直到 2008 年,DigiCash 落幕的 10 年后,中本聪把 TA 的数字现金设想(比特币)发到了密码朋克的精神继承者的邮件列表。

比特币和 eCash 在设计视角上没有多少共同点。最重要的是,eCash 有一个中心,就是 DigiCash,光凭自己是没法成为货币的。即使世界上所有人都在交易中使用且仅使用 eCash,你仍然需要银行来提供账户、余额和交易确认。这也意味着 eCash 虽然能提供隐私性,但并不是抗审查的。举个例子,即使面临银行的封锁,比特币仍能用于给维基解密捐赠,但 eCash 就做不到,银行一样能锁住维基解密的账号。

但是,Chaum 对数字货币的贡献,可以追溯到 1980 年代早期,仍然能有意义的。比特币没有使用盲签名技术,但建构在比特币协议上的扩展处理层和隐私层可以使用。 Bitcointalk 论坛和 reddit 论坛子版块 r/bitcoin 版主 Theymos,一直倡议在比特币区块链上开发一种类似于 eCash 的可扩展侧链。比特币交易隐私领域的带头人之一 Adam Fiscor 也在实现一种使用盲签名的混币服务(这种思路最早是由 Bitcoin Core 贡献者 Greg Maxwell 提议的)。当前尚未落地的闪电网络,也可以使用盲签名来提高安全性。(译者注:原文写于 2018 年 4 月。)

那 Chaum 自己呢?他回到了伯克利,在那里写出了等身的著作,大部分都跟数字化选举和声誉系统有关。也许,再过 20 年,全新一代的开发者、企业家和活动人士,把这些著作奉为某项足以改变世界的技术的奠基工作。

本文部分基于两篇在 1990 年代出版的文章:Steven Levy 为《连线》杂志撰写的文章 《E-Money (That’s What I Want)》,还有未具名作者为 《Next! Magazine》撰写的《Hoe DigiCash alles verknalde》(译本在此:《How DigiCash Blew Everything 》。) chaum.com/ecash 网站亦提供了丰富的信息。

原文链接:

https://bitcoinmagazine.com/culture/genesis-files-how-david-chaums-ecash-spawned-cypherpunk-dream

作者:Aaron Van Wirdum

翻译: 阿剑本文由 Bitcoin Megazine 授权 EthFans 翻译及再出版。

来源:以太坊爱好者(ID:ethfans)

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