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        賬戶治理組件:區(qū)塊鏈多方協(xié)作治理的“安全基石”

        共 5832字,需瀏覽 12分鐘

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        2021-03-29 21:16

        區(qū)塊鏈歷經(jīng)10余年的發(fā)展,基礎(chǔ)技術(shù)框架逐漸完善,鏈上承載的業(yè)務越來越豐富,參與方越來越多。多方協(xié)作能否順暢進行、業(yè)務摩擦能否得到有效解決、既往治理策略和實踐能否滿足日后高速發(fā)展的需求……行業(yè)關(guān)注的重點逐步聚焦到這些更具挑戰(zhàn)性的難題上。

        2021年1月,微眾銀行區(qū)塊鏈在多年技術(shù)研究和應用實踐的基礎(chǔ)上,重磅發(fā)布了面向區(qū)塊鏈的多方協(xié)作治理框架》白皮書,即MCGF(Multilateral Collaborative Governance Framework)。作為區(qū)塊鏈治理的參考架構(gòu),MCGF全面覆蓋區(qū)塊鏈治理的設(shè)計規(guī)范、參與角色、核心系統(tǒng)架構(gòu)、功能流程及應用場景等領(lǐng)域。

        區(qū)塊鏈多方協(xié)作治理組件(WeBankBlockchain-Governance)MCGF框架的實做基礎(chǔ)和原子性構(gòu)件,可復用、可定制,由私鑰管理組件(Governance-Key)、賬戶治理組件(Governance-Account)、權(quán)限治理組件(Governance-Authority)、證書管理組件(Governance-Cert)等子組件構(gòu)成。它們嵌入和運行在整個MCGF大框架的各部分,宛如高速行駛的汽車上的車輪、齒輪、傳動組、傳感器,協(xié)同助力構(gòu)建治理框架和提升開發(fā)效率。

        我們將通過系列文章,抽絲剝繭地解析每一個子組件的關(guān)鍵特性和使用方式。本篇文章是區(qū)塊鏈多方協(xié)作治理組件系列文章的第一篇,將介紹賬戶治理組件(Governance-Account),歡迎大家積極體驗并將使用訴求或優(yōu)化建議反饋給我們。


          緣起:失去了私鑰等于失去了一切

        在現(xiàn)有的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中,私鑰被設(shè)計為控制的中心,每個區(qū)塊鏈的參與者首先需要創(chuàng)建一個私鑰,通過該私鑰生成公鑰,再進一步生成外部賬戶。隨后,參與者使用私鑰對交易進行簽名并上鏈。私鑰在區(qū)塊鏈中是控制和操作鏈上資產(chǎn)、數(shù)據(jù)以及智能合約的鑰匙。因此,私鑰至關(guān)重要,一旦被盜或丟失,便失去了資產(chǎn)的所有權(quán),后果不堪設(shè)想,也就有了“失去私鑰等于失去一切”的說法。

        被盜以后,盜竊者可以任意控制該外部賬戶下的所有合約,原有的用戶資產(chǎn)或關(guān)鍵合約數(shù)據(jù)可能被惡意操作。


        丟失以后,原有的用戶會失去對該外部賬戶下所有合約的控制,無法發(fā)送任何的交易指令。


        在聯(lián)盟鏈的運維實踐中,部分參與者通過中心化機構(gòu)來統(tǒng)一負責密鑰的管理和下發(fā),并由平臺或其他可信第三方托管。但這種方式存在較大安全隱患:一旦平臺方管理不善,私鑰完全泄露,后果不堪設(shè)想,另外,中心化管理的方式還面臨著平臺方或第三方的道德風險、操作風險和網(wǎng)絡(luò)安全等諸多風險。


          認識賬戶治理組件(Governance-Account)

        為了避免區(qū)塊鏈因私鑰泄露或丟失而造成不可估量的損失,幫助用戶提供私鑰重置的補救能力,同時踐行分布式商業(yè)的理念,賬戶治理組件(Governance-Account)應運而生,旨在成為區(qū)塊鏈多方協(xié)作治理的“安全基石”。基于智能合約所提供的圖靈完備的計算能力,賬戶治理組件提供自洽的賬戶治理能力,包含區(qū)塊鏈用戶賬戶注冊、私鑰重置、凍結(jié)、解凍等賬戶全生命周期管理。


        賬戶治理組件將原有的以私鑰為中心的賬戶控制體系,改為以內(nèi)部隨機賬戶為中心的雙層映射的賬戶體系。

        雙層賬戶體系是將原有的基于私鑰計算得出的公鑰地址視為第一層賬戶,以內(nèi)部隨機賬戶作為第二層賬戶,兩層賬戶形成映射并存儲在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)上。

        其中,內(nèi)部隨機賬戶是以公鑰地址為參數(shù)部署智能合約所獲得的。內(nèi)部所有交易基于內(nèi)部隨機賬戶展開。在發(fā)送交易時,私鑰僅僅作為公鑰地址賬戶的權(quán)限校驗。

        內(nèi)部隨機賬戶主要包括:內(nèi)部賬戶地址、內(nèi)部賬戶狀態(tài)、私鑰重置模式和關(guān)聯(lián)賬戶列表等。

        為了便于分布式協(xié)作,賬戶治理組件通過引入治理者的角色,來管理重置用戶私鑰。變更后的賬戶治理過程如下:

        • 用戶生成新的私鑰,并基于新的私鑰生成對應的公鑰賬戶地址。

        • 用戶將新的賬戶地址交給治理者(治理者或關(guān)聯(lián)賬戶),由治理者發(fā)起私鑰重置提案,并按照預訂的規(guī)則進行決策。

        • 治理者開始投票,可以選擇贊成,也可以反對。在投票指定的有效時間內(nèi),贊成的票數(shù)超過閾值,視為投票通過;否則,投票未通過。

        • 當投票通過后,治理合約將自動將新的賬戶地址和內(nèi)部賬戶地址形成映射,并更新雙層賬戶映射表,完成私鑰重置。



        值得一提的是,在賬戶治理組件中,一旦用戶發(fā)現(xiàn)私鑰泄露,可以自助發(fā)起重置普通賬戶所關(guān)聯(lián)映射的私鑰。而當發(fā)現(xiàn)私鑰丟失后,則可以通過向治理者發(fā)起重置申請來更換私鑰,而且,在更換私鑰后,可以實現(xiàn)普通賬戶的地址不變和同一用戶ID的賬戶地址不變,保障區(qū)塊鏈業(yè)務的平滑運行。


          關(guān)鍵特性

        賬戶治理組件(Governance-Account)被定位為區(qū)塊鏈賬戶治理中間件,為用戶提供一套靈活強大的解決方案,可以更規(guī)范、有效地管控聯(lián)盟鏈的賬戶體系,有著標準化、可復用、可插拔、高效靈活和開箱即用的優(yōu)勢。


        賬戶治理組件具有以下關(guān)鍵特性:

        1、多樣化的治理

        首先,賬戶治理組件引入了治理者的角色。治理者有權(quán)添加或者刪除管理員賬戶,且有權(quán)分配賬戶。同時,治理者行使賬戶的管理職能,支持對普通賬戶進行重置私鑰、凍結(jié)、解凍、銷戶等操作。

        其次,在賬戶治理組件中注冊的普通用戶可以自己管理并重置私鑰,也可以向治理者申請發(fā)起對于相應密鑰的重置操作,由治理者進行重置。

        再則,賬戶治理組件支持用戶通過社交好友關(guān)聯(lián)來進行私鑰重置。每個用戶可設(shè)置關(guān)聯(lián)一組社交好友的賬戶地址,一般是指社交好友們的普通賬戶地址。一旦用戶需要重置私鑰,可通過聯(lián)系好友發(fā)起重置申請,經(jīng)過多個社交好友同意后,可重置用戶普通賬戶所綁定的私鑰。

        綜上所述,賬戶治理組件真正實現(xiàn)了將私鑰的完整控制權(quán)交還給用戶的愿景。

        2、靈活的治理模式

        賬戶治理組件支持基于智能合約實現(xiàn)的治理策略,支持多種治理模式。

        治理模式可分為管理員模式和治理委員會模式,其中,治理委員會模式又可分為多簽制和權(quán)重投票制。多簽制是指所有治理委員會成員一人一票;除此之外,為權(quán)重投票制。

        治理委員會模式下的治理者通常是由參與鏈的多方共同選出的一個委員會,由多個機構(gòu)共同進行管理和決策。

        為了兼容傳統(tǒng)中心化治理的需求,賬戶治理組件提供了管理員的賬戶治理模式,但是,這種方式存在著權(quán)限獨大、不利制衡的缺陷。在分布式協(xié)作的商業(yè)模式下,推薦采用治理委員會模式。

        在治理委員會模式下,用戶可自助發(fā)起重置私鑰的提案,提交給投票者。治理賬戶維護了一組投票帳號、每個賬戶對應的投票權(quán)重,以及投票通過的閾值?;谥苯油镀钡姆绞剑斈硞€操作的投票數(shù)量超過治理合約中預設(shè)的閾值時,智能合約才有權(quán)限執(zhí)行該重置私鑰的操作。

        3、貫穿賬戶生命周期

        通過雙層賬戶體系,保證了即使用戶的私鑰被多次重置,依然不影響業(yè)務正常運行。

        賬戶治理組件還引入了注冊、凍結(jié)、解凍、銷戶等概念,使得在一個分布式協(xié)作的業(yè)務模式中,賬戶相關(guān)的操作形成了閉環(huán)和自洽的治理邏輯。當一個基于區(qū)塊鏈的業(yè)務系統(tǒng)涉及到鏈上的賬戶體系時,可以通過繼承賬戶合約,實現(xiàn)預留的接口函數(shù)。同時,借助賬戶治理組件的功能,快速、靈活地實現(xiàn)賬戶體系的生命周期的各類邏輯。

        4、易于集成

        賬戶治理組件易于集成。支持通過合約代碼發(fā)布、合約代碼繼承和應用、Java SDK集成等多種方式來引入和使用,包含了以下核心組成:

        • 合約代碼。當前版本提供了基于Solidity語言實現(xiàn),完全適配FISCO BCOS。理論上可在任何支持EVM虛擬機的區(qū)塊鏈系統(tǒng)上運行。
        • Java SDK。通過集成Java SDK以后,可以適配和調(diào)用賬戶治理的所有合約接口。此外,進一步對使用接口進行簡化和封裝,符合Java程序員的使用習慣。
        • 技術(shù)文檔和代碼示例。提供了完善的技術(shù)文檔。還提供了基于存證和積分轉(zhuǎn)賬場景的兩個代碼示例demo,均包含了合約和SDK開發(fā)實例代碼。

        5、靈活插拔

        無論是合約還是SDK,賬戶治理組件都具備可插拔,可擴展,對業(yè)務侵入性小,接入成本低的優(yōu)點。

        • 支持國密。賬戶治理組件利用Solidity智能合約所提供的圖靈完備的計算能力,提供自洽的賬戶治理能力,可同時支持國密與非國密,滿足各類復雜的加密場景。
        • 可插拔設(shè)計。賬戶治理組件既可以被集成到區(qū)塊鏈底層協(xié)議中,也可以作為組件被應用到業(yè)務系統(tǒng)層。
        • 易于擴展。賬戶治理組件的合約代碼采取了插件化的設(shè)計,可以隨時基于特定的業(yè)務需求來繼承或重寫其中的合約函數(shù)。



          技術(shù)詳解

        賬戶治理的應用架構(gòu)主要分為接入層和合約層。

        接入層:接入層提供了SDK的方式,封裝了治理合約發(fā)布、普通用戶管理、多簽投票、權(quán)重投票、關(guān)聯(lián)賬戶投票等Manager,同時內(nèi)部集成了FISCO BCOS的Java SDK,實現(xiàn)與區(qū)塊鏈智能合約的調(diào)用和交互。

        合約層:合約設(shè)計采用分層的“高內(nèi)聚、低耦合”的設(shè)計思路展開。治理賬戶包含了對治理者信息及投票信息的維護。普通賬戶包含了對關(guān)聯(lián)賬戶、重置私鑰策略、賬戶狀態(tài)等管理。賬戶管理控制器包含了治理賬戶和普通賬戶大多數(shù)的業(yè)務操作接口。


        上圖中,粉色部分為一些基礎(chǔ)的工具合約

        • WEBasicAuth:提供權(quán)限管理的基礎(chǔ)功能,比如合約屬主校驗和屬主轉(zhuǎn)移
        • LibBoardVote:提供了投票功能庫,支持投票功能。
        • WEBoardVoteGuard:依托LibBoardVote,抽象并對外提供了多個投票相關(guān)的接口。
        • BaseAccount:基礎(chǔ)賬戶,維護賬戶狀態(tài)和控制權(quán)限等

        藍色部分為賬戶及相關(guān)的實現(xiàn)合約

        • UserAccount:管理和存儲了普通賬戶重置策略、關(guān)聯(lián)投票賬戶及投票信息等。
        • WEGovernance:管理和提供了治理者相關(guān)的治理委員會成員、投票信息等。
        • AccountManager:維護了外部賬戶與普通用戶賬戶的映射關(guān)系,并提供了相關(guān)的接口。


        黃色部分為部署治理相關(guān)合約的接口合約,便于用戶快速部署。


          應用場景

        賬戶治理組件由于其通用化、標準化和組件化的設(shè)計,可以被應用到各類異構(gòu)的場景中。我們以常見的積分場景和存證場景為例,來介紹賬戶治理組件的使用。

        1、積分聯(lián)盟

        “積分聯(lián)盟”是區(qū)塊鏈業(yè)務中較為常見的場景之一。眾多商家、分銷商為了達成相互導流、積分流轉(zhuǎn)等目標,可通過組件構(gòu)建一個“積分聯(lián)盟”的形式,實現(xiàn)用戶賬戶體系打通、積分自由兌換。

        對于普通用戶而言,可以實實在在地獲得商家的讓利和權(quán)益。對于監(jiān)管機構(gòu)而言,機構(gòu)之間的積分共享和透明協(xié)作,有助于保護消費者的權(quán)益,維護市場的穩(wěn)定和健康發(fā)展。

        除卻如上優(yōu)點,“積分聯(lián)盟”的場景也存在著落地難的痛點。各機構(gòu)之間雖然有著同樣的目標與愿景,但是,不同機構(gòu)之間出于利益、價值觀的差異,難免會存在一定的分歧,最終阻礙“積分聯(lián)盟”的有效落地。

        賬戶治理組件則可以有效幫助參與機構(gòu)之間建立規(guī)范化、標準化的治理體系,實現(xiàn)多方的共贏。


        首先,各參與機構(gòu)可以依托賬戶治理組件所提供的治理機制,快速構(gòu)建自身的元治理體系規(guī)則,例如聯(lián)盟的創(chuàng)世機構(gòu)可以自動成為治理委員會的成員,后續(xù)通過鏈上的投票來增減治理委員會的成員。這種治理模式,避免了將積分賬戶體系交給單一中心化管理者后,所帶來的諸如操作風險、道德風險以及信用風險等安全隱患。

        其次,各參與機構(gòu)可繼承或依賴賬戶治理組件中的治理合約,實現(xiàn)積分業(yè)務相關(guān)的合約,賬戶生命周期管理的同時,提升開發(fā)效率,規(guī)范賬戶管理。

        此外,目前也有一些積分平臺通過充當中介的角色來實現(xiàn)權(quán)益互聯(lián)互通,但由于積分平臺掌控了流量入口,從而深度掌控了定價權(quán)與話語權(quán),那么小微商家的利益與客戶的權(quán)益往往就會被犧牲掉一部分。新型的基于公眾聯(lián)盟鏈的分布式零售方案,則可以幫助權(quán)益的提供方與權(quán)益的需求方快速建鏈合作,使得各參與方可以真正實現(xiàn)對等、透明地合作。

        最后,監(jiān)管機構(gòu)可以隨時接入,審計所有積分相關(guān)的信息,達成透明可穿透的監(jiān)管目標,保障參與各方資金和權(quán)益的安全性。

        2、司法存證場景

        區(qū)塊鏈公開透明、多方共識、不可篡改的特性,可以有效提升用戶體驗,縮短業(yè)務流程。但是,在實踐過程中,區(qū)塊鏈賬戶以私鑰為中心的設(shè)計,若私鑰丟失或泄露,可能引發(fā)歷史存證信息身份關(guān)聯(lián)失效、存證信息被惡意攻擊或篡改等風險。

        賬戶治理組件可幫助司法存證場景快速落地。通過以賬戶為中心取代以私鑰為中心,賬戶治理組件可以涵蓋多方賬戶的創(chuàng)建、驗證、私鑰重置、賬戶管理、賬戶查找等關(guān)鍵的司法存證場景,完成從數(shù)據(jù)上鏈、認證、取證、維權(quán)的閉環(huán)。

        基于司法存證場景中的創(chuàng)作者、存證方、消費者和法院等不同角色,保證數(shù)據(jù)的真實性和完整性,同時兼容公開透明的監(jiān)管要求,打造可信的技術(shù)生態(tài)。


        “區(qū)塊鏈+存證”解決了存證難、舉證難的問題,賬戶治理組件旨在此基礎(chǔ)上進一步解決賬戶控制的問題,最小化因私鑰丟失或泄露的損失。

        更多場景

        隨著分布式商業(yè)的不斷發(fā)展,多方協(xié)作的理念不斷深入人心,多方協(xié)作治理組件將會有越來越大的發(fā)展空間。自微眾銀行區(qū)塊鏈多方協(xié)作治理組件開源以來,也獲得了社區(qū)越來越多開發(fā)者的關(guān)注和支持。我們期待社區(qū)中能有更多的朋友與我們一起參與共建,持續(xù)提升聯(lián)盟鏈的治理能力。

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        GitHub代碼庫地址:

        https://github.com/WeBankBlockchain/Governance-Account

        gitee代碼庫地址:

        https://gitee.com/WeBankBlockchain/Governance-Account
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