比原链白皮书

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1、Bytom V1.0 比原链：一个多元比特资产交互协议 1 Bytom 比原链 一个多元比特资产交互协议 摘要 Bytom Blockchain Protocol（简称比原链：Bytom）是一种多元比特 资产的交互协议，运行在比原链区块链上的不同形态的、异构的比特资 产（原生的数字货币、数字资产）和原子资产（有传统物理世界对应物 的权证、权益、股息、债券、情报资讯、预测信息等）可以通过该协议 进行登记、交换、对赌、和基于合约的更具复杂性的交互操作。连通原 子世界与比特世界，促进资产在两个世界间的交互和流转。比原链采用 三层架构：应用层、合约层、数据层，应用层对移动终端等多终端友 好，方便开发者

2、便捷的开发出资产管理应用；合约层采用创世合约和控 制合约进行资产的发行和管理，在底层支持扩展的 UTXO 模型 BUTXO， 对虚拟机做了优化，采用自省机制以防止图灵完备中的死锁状态；数据 层使用分布式账本技术，实现资产的发行、花费、交换等操作，共识机 制采用对人工智能 ASIC 芯片友好型 POW 算法，在哈希过程中引入矩阵 和卷积计算，使得矿机在闲置或被淘汰后，可用于 AI 硬件加速服务，从 而产生额外的社会效益。 1 比原链的使命、目标与创新 1.1 问题总览 总的来说，信息革命极大的改变了我们生活的世界，纯粹原子性构造世界的主宰 地位正受到挑战，在大数据奇点临近和大规模计算能力提升的时

3、代背景下，互联网正 面临从“信息即权力”到“计算即权力”的过渡阶段，而世界经济结构与权力迁移更 多的由比特信息构成。包含“负熵”信息流、比特流成为个人及企业、机构赖以生存 运作的一部分。演进的路线逐步从早期的： “比特工具”时代：比特作为一种辅助性提高效率的产物，例如：excel 表格、 email 邮箱；发展到后续的 “比特货币”时代：比特形式存在、没有物理载体及介质 对应的价值符号例如：比特币、以太币以及各种公有链、联盟链代币；再到更加广泛 多元的“比特资产”时代：一切有价值，可交换的原子资产，例如现实经济的收益 Bytom V1.0 比原链：一个多元比特资产交互协议 2 权、股权、债权、

4、证券化资产等， 都可跃迁到不可篡改、可追溯、信息对称的区块链 分布式账本上，通过可编程智能合约与金融、博彩、保险等预测市场产生交互。 然而，从原子世界出发购买一个软件（比特工具）、数字货币（比特货币）都已 经有成熟的软件商店例如 Appstore，交易所例如 Coinbase，但对于多元化的比特资产 的交易、交互却并没有一套完整的、行之有效的协议系统承载其交互。与以太坊、量 子链等通用型智能合约平台不同的是，比原链被设计为针对资产领域的专用型公链平 台，并试图解决以下问题： l 如何通过区块链技术，让比特资产实现原子资产的不可复制性？ l 如何建立原子资产与比特资产的映射关系，并解决合规性问题

5、？ l 如何打破原子世界与比特世界的鸿沟，促进资产在链上链下的高效流通？ 1.2 使命陈述 “我们的任务是连通比特世界与原子世界，建造起一个多元化资产的登记、流通 的去中心化网络”。 Bytom 将极大的推动现有的价值属性的比特信息、比特资产的交换、交互及流 动。通过合约和配置，也将产生新的比特资产。Bytom 还将以去中心化的形式、基于 市场的管理协议去创造应用，并同时为本地和全球的比特经济参与者提供独特的激 励。Bytom 作为一种媒介，已经充分准备好成为一个促成信息获利的经济体，一个信 息资产效能的放大器。在未来，这些信息资产不仅会为现有的日常工作生活所用，也 可以成为人工智能、物联网设

6、备的“数据食物”的提供者，以进一步加速其对原子世 界的影响力。 1.3 核心目标 1.3.1 建造多元化比特资产登记的标准 Bytom 旨在建立一个全球性开放的 Byte Assets 登记平台。并让创建和定义、 生成一种比特资产更加便捷，也更容易为用户所理解。 1.3.2 建造多元化比特资产的交互工具 从最基本的资产的交换工具（不同形态的数字资产间按协定进行交换、所属 权的变更）、Bytom 还将支持较为复杂的交互形式，例如 ： A 触发工具：资产依照合约规定的投票，产生确定性 YN 布尔结果或数值 结果，以激活原子世界的参与方共享数据集； Bytom V1.0 比原链：一个多元比特资产交互

7、协议 3 B 预测工具：例如通过零和博弈，双方或多方对赌，产生某场航班是否延 迟、两位候选谁将胜出的预测信息 ，将此预测信息用于现实世界的金融对冲、保 险等领域。 1.4 主要创新 （1）与比特币 UTXO 的设计兼容 比原链由三层组成：数据交易及传输层、合约层、资产交互层。资产交互层通过 调用合约来对资产进行操作，其中在在数据交易及传输层，兼容比特币的 UTXO 模型 和交易数据结构，以实现高速并发和可控匿名。 （2）通用地址格式 比原链钱包的设计中将引入 BIP32，BIP43，BIP44 1理念，用 Hierarchical Deterministic Wallets （or “HD W

8、allets”）提供对多币种、多账户、多地址、多密钥 的支持。BIP44 提供了一种 5 层路径建议：（1）确定路径规则；（2）币种；（3）账 户；（4）找零；（5）地址索引。用户只需要保存一个主私钥，就能控制所有币种、 所有账户的资产钱包。BIP44 对找零机制提供了很好的支持，用户只要不用同一地址 多次收款，就可以避免同一私钥多次签名，从而规避私钥暴露的风险。 （3）支持国密标准 比原链的资产控制和操作中涉及到私钥、公钥、地址体系。传统的比特币代码实 现中基于椭圆曲线函数加密 ECDSA 和 SHA256 散列。在比原链中将进一步支持 国密 SM2 椭圆曲线公钥密码算法 2 和 SM3 密

9、码杂凑算法3 。在实现同样的计算复杂度时， SM2 在私钥的处理速度上远快于 RSA、DSA 算法，加密效率更高。SM3 算法的压缩函 数与 SHA-256 的压缩函数具有相似的结构，但是 SM3 算法的设计更加复杂，比如压 缩函数的每一轮都使用 2 个消息字。 （4）资产命名采用 ODIN 标识 链上资产的命名采用 ODIN（Open Data Index Name）开放数据索引命名标准， 利用区块链透明可信、不可篡改特性，保障资产的全网、全链唯一性。与其它基于区 块链的标识解决方案不同的是，ODIN 基于比特币区块链，支持扩展多级标识引入其 它区块链（公有链、联盟链、私有链），不是以抢注字

10、符串的方式，而是用区块记录 位置作为标识名称。 （5）人工智能 ASIC 芯片友好型 POW 算法 Bytom V1.0 比原链：一个多元比特资产交互协议 4 采用对人工智能 ASIC 芯片友好型 POW 算法，使得矿机在闲置或被淘汰后，可用 于 AI 加速服务。 比特币矿机和人工智能深度学习具有可比性，它们都是依赖于底层的芯片进行大 规模并行计算。深度学习算法绝大多数可以被映射为底层的线性代数运算。线性代数 运算有两大特点：一是 Tensor 的流动非常规整且可预期；二是计算密度很高。这两大 特点使得 AI 深度学习特别适合做硬件加速 4。 比特币矿机芯片历经了 CPU、GPU、FPGA 和

11、 ASIC 四个阶段（图 1）。在 CPU、 GPU 时代，挖矿门槛较低，家用台式机或带有独立显卡的笔记本都可以用来挖矿。随 着 FPGA、ASIC 矿机的面世，比特币矿业的摩尔定律高速增长，目前矿机算力都达到 了 GH/S 的级别，硅片加工精度已经从 130nm 提升至 14nm，接近目前半导体技术的 极限。但是，工作量证明机制被人诟病的是，矿机哈希计算的应用范围太窄，基本只 能用于挖矿，造成极大的硬件与能源浪费。 图 1 如果我们在挖矿的哈希过程中引入矩阵运算与卷积运算，使得矿机对人工智能 ASIC 相对于 GPU、CPU 更友好，那么，区块链共识所需要的计算量同样可以应用于 AI 硬件加

12、速服务，从而产生较大的社会效益：一方面，矿机市场会刺激人工智能市 场，扩大对深度学习 ASIC 芯片的需求，正如目前显卡友好型 PoW 区块链，对显卡市 场的促进作用；另一方面，被淘汰或闲置的矿机可应用于 AI 硬件加速服务，节省挖矿 成本，形成双赢局面。 （6）使用侧链支持跨链资产交易及分红 Bytom V1.0 比原链：一个多元比特资产交互协议 5 为对其他链上资产进行操作，在比原链上开发者可以创建一种小型版本的 X 链 （其他链）中继器 XRelay，比原链上的 Dapp 开发者可以从智能合约向 X 链中继器进 行 API 调用，来验证 X 链网络活动，实现跨链通信。继而在合约中完成交易

13、和分红操 作。 （7）类“隔离见证”设计 比原链设计了一种多种资产可以交互的分布式账本协议。用该协议的多条链可以 独立的存在，并且可以跨链交易， 这样不同的运营商可以相同的形式交互。坚持最小 权限原则，其中比原链的区块设计中将数据和见证（Witness）、签名部分分离，以实 现资产的管理和分布式账本同步控制相分离。实现了更好的可编程性和合约支持，并 且为之后的旁路通道预留接口。 链协议允许任何网络参与者通过编写自定义“发布程序”来定义和发行资产。一 旦发行，资产单元由“控制程序”控制。控制程序是用图灵完备的编程语言实现，该 语言可用于编写复杂的智能合约。 （8）增强的交易灵活性 BUTXO 与

14、以太坊账户模型不同，可以并行验证交易，只要用类似于 nonce 的机制 保证每一个未花费 outputs 最多只能被一笔交易所引用。此外，比原链支持超级轻客 户端，天然的比以太坊瘦，建立轻量级的世界状态，参与者只需要记住未花费的 outputs 即可，因为交易会自带其他相关信息（如资产 ID，份额，控制程序）。比原 链的另外一个特点是：compact 验证，只允许客户端验证块中所相关的交易，而不需 要验证所有的交易，只要信任签名者的数量即可。整个过程是用 Merkle 证明，客户端 也可以将监视整个区块链的任务委托给自己信任的服务器，区块可以通过软分叉的方 式向前向后版本兼容。比原链不仅支持在

15、实现本协议的区块链间通信（但需要保证全 局资产 ID 的唯一性：每一条分链是从另外一条链的块高度分叉出去的，根据这点能保 证资产 ID 唯一），也支持不同的协议的链互相交互，因为 BVM 提供了足够多的指 令。 2 平台模型：三层结构 比原链将采用三层结构（图 2）： i. 应用层：支持开发可编程的分布式应用，调用合约进行资产的登记、销毁和交 易、分红 ii. 合约层：账户体系、合约代码支持 iii. 账本层（数据层）：无需许可的公有链层，POW 共识 Bytom V1.0 比原链：一个多元比特资产交互协议 6 图 2 2.1 应用层面： 比原链提供多种形式的 PC、WEB、移动端应用以方便调用合约进行资产操作。我 们通过对区块链底层技术的封装，降低应用层面的使用门槛，为开发者、资产发行方 提供更灵活、更友好的接口，使得开发者、资产发行方可以专注于商业模式与业务逻 辑上的创新。 2.2 合约层面： 合约层面设计 2.2.1 创世合约 创世合约是比原链上一个特殊类型的合约种类，是可以发行并审核智能合约 的合约，将由开发者将保留部分权限，例如私钥、作用域等，并有一定的规范和 自动化审计功能，以确保链上