區塊鏈:一文簡析Celestia如何確保消息檢索結果的完整性_MAX

問題的由來：

為了實現鏈的容量擴展，Celestia承諾主權應用將只需下載與其有關的消息，而不用下載全部消息，但同時，不同應用的消息是打包在同一個區塊里面的，以實現平等的安全性。那么，如何保證當某個應用的執行節點向Celestia的存儲節點查詢消息時，存儲節點僅返回所有的相關消息，而且惡意存儲節點無法隱藏特定消息呢。

Celestia選擇的方案是，將稱為命名空間的應用標識符，插入到消息構成的默克爾樹的節點信息中。這樣做的好處是，可以處理存儲節點隱藏全部相關消息的情況，可以定位被隱藏的消息。另外，無需大幅度修改默克爾樹的生成邏輯，以確保存在一個節點，它的底層葉節點，包含且僅包含某個命名空間的全部消息，且能定位此節點。而只需要做三件相對簡單的事情，就可以確保默克爾樹的基本特性，不發生變化：

Tether：希望CoinDesk拋開偏見，不要公開分享任何客戶名稱:金色財經報道，穩定幣發行方Tether在官網發文稱，在2021年達成和解后不久，CoinDesk要求根據紐約信息自由法公開披露與Tether第一份季度報告相關的材料。今天上午，紐約總檢察長辦公室向CoinDesk提供了回應文件。我們懷疑今天通過DeFi和中心化交易所對USDT的攻擊發生在將材料移交給CoinDesk的那天。盡管如此，Tether沒有什么可隱瞞的，我們對我們財務數據的準確性充滿信心。

雖然我們對政府機構發布機密數據（至少與Tether的儲備有關）的敏感性現在低于2021年，但我們仍對客戶數據保持警惕。雖然我們不能指望CoinDesk的公平報道，它經常歪曲Tether在市場上的地位以支持其主要競爭對手，但我們呼吁他們拋開偏見，不要公開分享任何過去或現在的客戶名稱，不要因此將社區中的任何人置于物理或數字風險中。[2023/6/16 21:42:47]

首先，生成消息的默克爾樹之前，先按命名空間將消息分組歸并在一起，確保不同命名空間的消息沒有穿插，且命名空間是排好序的。

數據：0xb154開頭巨鯨地址近3日從幣安提出約4300萬美元的ETH:6月10日消息，0xb154 開頭巨鯨地址半小時前從幣安轉出近 8000 枚 ETH（約 1387 萬美元）。此外，該地址于 1 天前轉出 8680 枚 ETH（約 1509 萬美元），2 天前轉出近 8400 枚 ETH （約 1460 萬美元）。[2023/6/10 21:28:17]

其次，修改生成默克爾樹時使用的哈希函數，以便命名空間信息被包含進節點信息。

檢查默克爾樹時，額外檢查排序是否無誤。

生成帶命名空間的默克爾樹：

Lookonchain：某巨鯨地址從Binance提幣60萬枚APE后全部質押:3月20日消息，據Lookonchain數據顯示，某巨鯨地址于6小時前將195萬枚USDT轉入Binance，并于1小時前從Binance處提幣60萬枚APE后將其全部質押，約合250萬美元。[2023/3/21 13:15:37]

前面我們說了，跟通用的默克爾樹邏輯相比，只有生成節點的哈希的函數不同。具體來說，就是在原哈希函數之上，又包裹了一層，使得節點哈希變成形如‘minNs|maxNs|原哈希’的形式，minNs和maxNs分別是此節點所有子節點中，最小和最大的命名空間。容易看出，對葉節點有minNs=maxNs，因為它只包含一條消息，只能有一個命名空間。默克爾樹是二叉樹，且我們已對消息做了排序，所以對非葉節點有minNs等于左子節點的minNs，maxNs等于右子節點的maxNs。另外，請注意原哈希函數會把子節點的整個哈希作為輸入，也就是說命名空間也參與哈希計算，因此不能隨意寫，否則樹根哈希會跟區塊里的記錄不一致，就很容易看出數據無效。下圖是一個帶命名空間的默克爾樹的示意圖：

河北股權交易所獲批中國證監會區塊鏈建設試點資格:金色財經消息，近日，河北股權交易所從全國23家申報的區域性股權交易所中脫穎而出，納入中國證監會區塊鏈建設試點范圍。這標志著河北省在利用金融科技特別是區塊鏈技術，完善地方金融基礎設施，提升區域性股權市場服務效能，更好地服務實體經濟和中小微企業方面邁出了新步伐。河北省高度重視“區塊鏈＋股權市場”試點工作，河北省地方金融監管局會同有關部門積極指導和大力支持河北股權交易所參與試點建設和申報工作。

據了解，下一步，河北股權交易所將繼續充分發揮試點主體作用，積極推進區塊鏈建設試點工作，豐富區塊鏈在上市培育、融資服務等方面的應用場景，借助科技賦能助力創新發展，共建中小微企業服務生態，提升服務實體經濟水平，推動更多優質的企業走向更高層次資本市場。（上海證券報）[2022/7/7 1:57:54]

證明消息的完整性：

首先，需要證明返回的某條消息，確實是在消息樹中，這個就是普通默克爾包含證明所作的事情。因此，當存儲節點返回一條消息時，它同時返回此消息的默克爾包含證明。假定返回消息M0到Mn，那會同時返回對應的默克爾包含證明P0到Pn。我們需要說明，存儲節點可以不返回某條消息，但無法對消息構成的默克爾樹進行變動，因為那會導致樹根哈希變化，數據失效。

現在我們來看漏消息的情況，首先我們的消息是按命名空間歸并在一起的，所以如果某個命名空間，在它所有消息的中間漏了消息，那任何一個默克爾證明都可以看出，消息不連續，就沒必要進一步討論了。

我們看開頭或者結尾漏消息的情況，兩種情況類似，我們以開頭為例。比如N.2的第一條消息M.2漏了，那它對應的P.0也不會發出來，那么這時候，從查詢者的角度看，原來的P.1，現在是第一個證明，它反正就檢查第一個證明。下圖，我畫出了P.0和P.1的具體內容，我們比較它們的差別，就發現M.2左側的節點，命名空間都小于M.2的命名空間，而M.3左側有一個節點H.4，它的maxNs是A.2等于M.3的命名空間N.2，這個A.2的來源，就是存儲節點隱藏起來的M.2。這樣一來，執行節點就發現異常了。

那如果某個命名空間全部的消息都被隱藏呢。我們規定，當指定命名空間的消息不存在時，返回一個葉節點的默克爾證明，這個葉節點有minNs大于目標命名空間，但它左側所有節點的maxNs都小于目標命名空間。那么，當存儲節點隱藏了整個命名空間時，必然，根據具體返回的節點的位置，它或者左側會出現一個maxNs大于等于目標命名空間的節點，或者右側會出現一個minNs小于等于目標命名空間的情況。這樣執行節點也能發現問題。綜上所述，存儲節點不可能隱藏消息而不被發現。

結語：

本文復述了Celestia白皮書中，關于多應用場景下，對抗惡意存儲節點的部分內容。現在Celestia測試網已經上線，但目前更多是展示了對輕節點的支持，以及對消息分組的可行性。白皮書里面，第三章、第四章都有提到更多關于應用主權或者分片的內容，比較偏概念，針對真實公網環境來說，具體是怎么實現的，目前還看得不是很清楚。而擴容問題，顯然是整個區塊鏈領域近期最關注的目標。所以，我們之后也會特別關注Celestia在支持獨立應用方面的進展，究竟怎么跟L2或者說其它‘區塊鏈模塊’結合起來，做到實用的功能，并提高鏈上容量，我們將拭目以待。

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