基于区块链去中心化技术的Food Coin Bag健康钱包介绍

Food Coin Bag（健康钱包）是由全球食品健康基金管理委员会发起，并由健康钱包创新实验室主导开发的一个定位于致力全球资产通证化，服务实体经济和企业，专为通证经济打造， 面向全球开源的区块链项目。健康钱包的初衷是利用区块链技术实现便捷高效安全的健康信息上链，并创造性的实现其流动性。健康钱包已完成项目计划、区块链底层设计和开发、通用接口底层设计和开发、完成通用业务流程设计和开发、钱包与应用平台设计的工作。

健康钱包的设计理念

1. 去中心化

为了实现各类价值资产的不可篡改、永久保存、可追溯等的需求，健康钱包充分利用区块链技术的去中心化特点，设计以区块链的方式，将健康确权和交易信息实时记录在区块链上，用户通过私密的密钥对健康所有权或使用权进行确权，利用私钥签名对健康进行交易或授权。

分布在世界各地的参与节点共同维护区块，节点分散且利用共识机制有机协同，完全不会受利益因素单方面篡改或转移健康。健康权利信息存储在不同地区的分布式共识节点上，不会因自然灾害、网络攻击或人为因素造成的个别节点的损毁而造成数据的数据损坏或丢失。

2. 资产通证化

随着人类社会的发展，要求社会经济实现大规模群体协作模式，这样一方面需要充分的资产价值交换效率（快速建立信任或免信任、快速实现价值流转），另一方面需要有效的资产激励机制（对参与者进行公开、公正、公平激励）。资产通证化完美适配大规模，细分化，精细化，协作化的生产力发展模式。

资产凭据

以前可流通的资产凭证有两种形态，一种是实物形态，另一种是电子和数字形态， 股票、债券、股权、货币等各种形态的资产构成一个庞大的价值网络，这个价值网络完全依赖于某个中心化机构，也就是说资产的登记、转让、流通、交换都依赖于中心化机构，中心化机构所能触达的地方就是这个价值网络的边界。

区块链数字凭证

随着基于区块链的第一个点对点方式转移的数字资产比特币的出现，区块链作为底层技术， 实现了数字资产无需通过中介就可以实现资产保存和资产流通，也就是说你拥有数字资产不是由某个机构登记，而是由区块链成千上万的节点记录，任何人都无法篡改，而这就为数字凭证赋予了新的涵义。

由此我们可以认为，区块链技术适合于加密的去中心化数字凭证，但这种技术不仅 仅局限于比特币，也不局限于底层数据库技术，还完全适用于数字凭证的发行、登记和流转，实现价值交换与转移。

资产通证产生

同时，在实际生活中，各式各类的资产都有各种各类的分级市场的需求，但在现有的商业体系下这种详尽分级市场很难建立，因为建立这样的分级市场，而资产的通证化完美的解决了这个问题： 如果股票、凭证等资产未来全部都能以通证的形式存在于区块链上，这个价值网络就可以突破传统边界，当我在我的系统上发出一条指令，世界上有无数的链节点设备 帮我来完成登记，我的权属可以在传统的边界之外得到证明。

所以，当数字凭证与区块链结合，能够产生一种突破边界、不由任何登记方限制的处置资产的能力，这就是通证。通证的核心作用就在于流通，由此可以创造出无限的资产可能性。

3. 商业化

食品健康原创性证明

通过将作者信息、内容信息、创作时间信息以及初始传播信息通过 加密算法换算和抽象， 形成缩略数字信息，记录在区块链中，用于证明文化作品的原创性。类似于著作权登记的方式，利用这些缩略数字信息可以有效的健康的原创性和独特性。

交换凭证

作为针对非大众市场的文化产品的健康转移的应用领域，健康特征信息、原创者信息、产权获得者信息依附于区块链，进而完成产权转移。 这种产权转移具有唯一性，不可抵赖或产生时间错位，足以作为凭证。

健康的防伪确定

健康钱包区块链具有不可篡改、透明可查询的特点，一旦产品的特征标记和原创者标记以及创始时间标记进入区块链，则不能进行更改。而特征标记通过技术处理后是无法伪造的。当特征标记与所谓伪创作者的证据无法对应或吻合时，则可以健康的真伪。

4. 易用性

健康钱包作为一个基础的健康服务能力平台，提供给各种应用及健康钱包客户端简单便捷的接口和服务。 易用性体现在：针对健康服务需求的专用链；创新的交易模型和支持交易的智能合约能力；快速的交易确认，实现良好用户体验的类中心化的服务能力；可基于该链的灵活的商业应用开发。

5. 可靠性

区块链技术在比特币、以太坊等一系列数字货币应用中经过了长时间、高价值和大规模的应用和考验，已经验证了其技术体系及密码学算法的合理性和可靠性。 健康钱包设计均采用成熟的加密算法和通用的网络协议，共识机制的创新均以可靠、安全性为前提的原则下，提升易用性和交易时间的优化。 交易模型采用成熟的 UTXO 交易模型为基础，针对健康应用有限制的扩展交易模型，在图灵完备性和可靠性平衡上，我们采用够用原则，以优先保证系统的可靠性。

6. 安全性

交易安全性

系统设计中，采用了经典的 UTXO 模型做为底层数据的交易模型和存储结构。由系统中的 UTXO 组成的。系统中所有的交易（IPC 交易、通证交易、 知产交易）都是基于UTXO 模型，由输入和输出两个部分组成。所有的输入都是从前交易的 UTXO，所有的输出都是本次交易的 UTXO。UTXO 中包含TxHashID，使用 TxHashID 可以实现对 UTXO 的回溯，最终我们可以找到当前交易涉及的Coinbase，也就是当前 UTXO 相关数字资产产生出来的区块的首笔交易。由此可见，企图利用 系统漏洞凭空产生 UTXO 的尝试是完全行不通的，因为系统在回溯 UTXO 的时候， 无法找到创世的 Coinbase 交易，这样的UTXO是无法通过系统节点校验。而且所有 的 UTXO 中，都携带有产生该 UTXO 的私钥签名，此UTXO 携带的数字资产需要生 效必须通过所有节点的公钥验证，任何企图欺骗产生 UTXO 的行为都是无效的，因 为无法获取别人的私钥。IPChain 所提供的链式的 UTXO 通过哈希指针连接不同交 易的输入和输出，保证所有交易的合法性和不可颠覆性。由此可见，基于UTXO 模型 的 IPChain，从原理上避免了各种安全攻击，并对交易进行了严格校验。

智能合约安全性

系统采用内置智能合约的方式，将目前商业应用上的通用智能合约，无缝内置嵌 入区块链系统中，对这些内嵌的通用智能合约，经过区块链安全专家组的设计和评估， 采用了严格的数据校验和逻辑完备校验，预设了防范fallback 模式攻击、message call 的递归调用攻击嵌套调用深度（call depth）攻击的工作模式，由此保证了这些智能合约的安全。同时，系统开放智能合约的用户定义接口，让用户可以非常方便的根据自己的需 要来创建适合自己业务的智能合约（如：通证智能合约，健康智能合约，业务智能合约等）。 由此，系统提供了一套既安全又便捷的内置智能合约，有效的克服了以太坊智能 合约的安全缺陷和使用性的低效。

规范与约束

规范的技术开发的流程及项目控制，采用模块化、集成化分模块分级的严格测试和安全审 计，对各种网络环境和攻击方式做压力测试和风险评估，保证系统的安全性。与此同时，良性的商业生态保证了长期自觉的系统维护和升级，就像比特币网络的稳定持续运行一样。

技术构架与应用实现

1. 健康钱包的技术架构

Food Coin Bag（健康钱包）架构在三元悖论中侧重于安全、去中心化，采用分布式网络架构，合理分配算力，并且让生态中各参与方，快速获取跨链数据服务，并保障服务不受第三方干扰。

2. 功能模块

一般区块链由数据层、网络层、共识层、激励层、合约层、应用层 6 层结构组成，数据层主要对信息数据进行记录、存储，通过时间戳、链式结构、哈希函数、Merkle 树、非对称加密等技术整合起来；共识层 封装了网络节点的共识算法机制，目前共识算法主要有 PoW、PoS、DPoS 等等；网络层封装了P2P 网络、传播机制和验证机制；激励层主要针对将经济因素集成到区块链体系的情况，一般为经济激励的发行机制和分配机制；合约层主要封装了区块链的各类可编程脚本、算法机制和智能合约；应用层是对区块链的应用场景扩展。

Food Coin Bag 将六个层级进行重新的排序和定义，我们将其综合为三个层级，按功能或者结构从上到下可以分为三个层级，顶层应用层（合约层，应用层），包括转账，智能合约， Dapp，应用层通过 rpc 或者 api 与下面的核心层进行数据传输交互;中间层为核心层（共识层，激励层， 数据层），包括区块核心、共识算法、以及隐私核心的混币算法零知识证明; 最下面为支撑层（数据层，网络层），涉及 P2P 网络，数据存储，密钥算法，以及网络优化;

支撑层

主要涉及到各种广播消息，节点的同步，网络节点的发现以及网络传输的优化改进，以及区块打包时代各种安全算法。

核心层

Food Coin Bag 是可编程的区块链。它并不是给用户一系列预先设定好的操作（例如常见的币币交易），而是允许用户按照自己的意愿创建复杂的操作。这样一来，它就可以作为多种类型去中心化区块链应用的平台，包括加密货币在内但并不仅限于此。它的核心是虚拟机，可以执行任意复杂算法的编码。因此 Food Coin Bag 是“图灵完备的”。开发者能够使用现有的编程语言为基础的编程语言创建出在其上运行的应用。和其他区块链一样，Food Coin Bag 也是一个点对点网络协议。Food Coin Bag区块链数据库由众多连接到网络的节点来维护和更新。每个网络节点都运行着Food Coin Bag 虚拟机并执行相同的指令。因此这能保证在所有节点的验证，输出结果的一致性，保持了整个区块链的一致性。而且去中心化的一致性使Food Coin Bag具有极高的故障容错性，保证零停机，而且可以使存储在区块链上的数据保持永远不变且无法篡改。

b）共识算法

Food Coin Bag 共识算法被设计成为了混合模式 POW+POS，在前期的采用单一POS 方式实现快速交易功能，然后在 6 个月后实现的 POW+POS 打包确认。POS 记账采用 POS3.0 模型，避免传统 POS 的币龄攻击；POW 采用变种的CryptoNight 算法，该算法 GPU 和 CPU 效率差距不明显，可在保证去中性化的同时保证较低的能源消耗。

c）零知识证明

它指的是证明者能够在不向验证者提供任何有用的信息的情况下，使验证者相信某个论断是正确的。比如证明者向验证者证明并使其相信自己知道或拥有某一消息，但证明过程不能向验证者泄漏任何关于被证明消息的信息。

在 Food Coin Bag 中给用户提供了高隐私性可匿名的交易可选，由于传统零知识证明交易体积很大，我们将在正式版本中采用全新的 bulletproof 算法，该算法能将交易体积从现在的 20K 减小到 1.5K 左右。同时无需设定可信任的初始设置，使交易更匿名更隐私。

3. 智能合约及DAPP

智能合约

智能合约是 Food Coin Bag 生态系统不可或缺的一种机制。技术上是由事件驱动的、具有状态的、获得多方承认的、运行在一个可信、共享的区块链账本之上的、且能够根据预设条件自动处理账本上资产的程序。 Food Coin Bag智能合约借鉴并移植了目前拥有强大社区及生态链网络的以太坊的合约机制，使其能轻易的满足现实社会各种合约场景需要，特别是金融类，比如金融类合约产品、差价合约、代币系统（token system）、作物保险、多重签名智能合约、储蓄钱包。

DAPP

Dapp 是运行在智能合约的机制上的一个应用或者程序，它和智能合约都需要运行在 Food Coin Bag上。

4. 行业应用

使用 Food Coin Bag 交易，交易手续费极低，同时交易确认速度快，可以达到秒级交易确认速度，同时可以实现选择性隐私交易结算，基于这些特点，HealthCoin的普及将极大地满足人们对秒级交易支付的需求，改善人们的交易支付体验。

从生态体系角度：Food Coin Bag 是链上唯一通行的加密数字令牌，它能串联各个用户，让用户的交易和行为为 Food Coin Bag 的整体价值増幅，同时大大提升了用户的参与度。

从个人用户角度：为了构建完整的生态体系，Food Coin Bag 会基于加密算法和置名性保护用户的隐私，井对用户上传的数据给予Food Coin Bag 奖励。