Sidetree - 去中心化身份管理协议

Posted 2021-08-29 跨链技术践行者

身份（Identity）管理是区块链 应用的核心元素。在一个不可信、匿名的分布计算生态中， 要实现去中心化身份管理并不是一件容易的事情。Sidetree是一个基于现有 区块链平台的第二层（L2s）协议，专门用于去中心化身份管理。微软最新开源 的ION项目，就是Sidetree协议基于比特币区块链的一个实现。 本文将分6个部分介绍Sidetree去中心化身份管理协议：DID的核心要素、 Sidetree协议的起源、概述、工作原理、设计约束与实现进展。

1、去中心化身份管理的核心要素

去中心化身份管理的挑战并不是单一模块的问题。 在去中心化应用（DApp）中，一个身份的生命周期中，有一些需要考虑的关键因素：

• 表示：用来描述主体身份的可迁移表示
• 持久化：用来存储、提取主体身份的机制，同时还需要保持其隐私
• 隐私：在去中心化账本中保护主体身份的模型
• 断言： 确定主体身份的特定语句
• 解析：解析、验证特定主体身份的机制

2、Sidetree协议的起源

2017年，去中心化身份组织（DIF）的一些成员开始讨论如何在全球级别实现 去中心化身份系统。对于大多数去中心化身份系统而言，最下面的一层是 区块链/账本，被称为第一层或L1，用来以某种形式支持去中心化的公钥体系 （Decentralized Public Key Infrastructure）以及W3C去中心化身份（DIDs：Decentralized Identifiers）。

区块链的的可伸缩性不是小问题，但是目前已经存在一个有前途的思路来解决基于 区块链的系统的伸缩性问题：第二层协议或L2s，例如：状态通道、侧链和比特币 闪电网络。L2s通过确定性（Deterministic）处理与交易方案来实现可伸缩性，这些交易是在区块链 之外完成的，只需要在与所依托的底层区块链交互时进行极少的共识处理。

要实现去中心化身份管理，就需要一个大规模运行的系统，同时具备一些核心特性，例如 确定性状态解析以及差分持久化。在过去的18个月中，IDF成员间的思想交流最终 形成了一个完整的第二层协议：Sidetree。

3、Sidetree协议概述

Sidetree协议本身并不是去中心化身份（DID）方法，它由一组代码层级的组件构成， 包括确定性处理逻辑、内容寻址存储抽象以及可以部署到第一层的去中心化账本（例如：公有链） 上的状态验证过程，从而实现无需许可的、第二层DID网络。通过使用特定链相关的适配器， Sidetree协议可以用来在不同的链上创建不同的第二层去中心化身份网络，这些特定链 的适配器负责实现与底层区块链的读写交互。

无论底层采用哪种区块链，Sidetree协议的几乎所有实现代码都保持一致，这使得 它可以适用于多种区块链平台。下面是Sidetree系统的总体结构，以比特币作为目标 区块链，不过如前所述，这也适用于其他区块链：

Sidetree协议基于一组模块化组件实现，最重要的包括：

• Sidetree内核 / Sidetree Core ： Sidetree内核是主要的逻辑模块，它监听来自底层区块链的交易输入，并使用CAS模块（下面介绍） 提取其中的DID操作，然后组合/验证每个DID的状态。

• 内容寻址存储 / Content Address Storage ： CAS（Content Address Storage）模块是一个基于哈希的存储接口，网络中的第二层节点使用该接口 来交换彼此识别的DID操作批次，以便进行本地持久化和网络传播。该接口抽象自所使用的特定CAS协议， 但是值得指出的是，DIF成员已经为此功能选择了IPFS。

• 区块链/账本适配器 / Blockchain/Ledger Adapter ： 适配器中包含了任何需要读写特定区块链的代码，以便解除Sidetree主体对特定区块链的依赖。不同 的底层链需要分别实现不同的适配器。

4、Sidetree协议工作原理

基于Sidetree的L2节点按如下步骤来创建、读取和处理DID操作：

1. 要将批操作写入基于Sidetree的L2网络的节点首先汇集尽可能多的DID/DPKI操作（基于确定性协议规则 确定的上限），然后创建一个L1链上交易并在交易中嵌入该操作批次的哈希。

2. DID操作的源数据由发起节点本地存储，并推送到IPFS网络。当其他节点获知嵌入Sidetree操作的底层链 交易后，这些节点将向原始节点或其他IPFS节点请求该批次数据。

3. 当一个节点收到某个批次后，它会将元数据固定到本地，然后Sidetree核心逻辑模块解压批次数据来 解析并验证其中的每个操作。目标链的区块/交易体系是Sidetree协议唯一需要的共识机制，不需要额外的 区块链、侧链或咨询权威单元来让网络中的DID达成正确的PKI状态。

下面是关于批次与操作嵌入目标区块链的更详细的示意图：

5、Sidetree协议的设计约束

Sidetree协议在设计时做出了一些关键的假设：

1. DIDs不可转让，协议没有提供一个逻辑实体转让、购买或获取其他逻辑实体的DID的途径。这对于DID/DPKI 用例是可行的，但是不适用于资金的双花（double spend – 讨厌这个名词的翻译，一种轻佻的感觉）。

2. 可以延迟揭示嵌入的批次数据，基于确定性规则集进行处理。

3. DID状态彼此独立，依次一个DID的持有者智能影响它自己的DID的状态。

6、Sidetree协议的实现进展

目前在DIF成员中，有两个团队分别使用Sidetree协议为比特币和以太坊开发L2层的去中心化身份网络。微软主要聚焦于 比特币网络，而Transmute Industries则与ConsenSys合作在开发以太坊版本。你可以在这里 查看微软ION项目的实现代码。

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原文： The Sidetree Protocol: Scalable DPKI for Decentralized Identity