时间戳服务与存在证明

存在证明

存在证明就是向第三方证明某个物品/事件，在过去的某个时刻存在过。 这是一件很简单的事情，提供票据、通信记录之类的就可以办到。但这些并不严格，因为这些证据都是非常易伪造或销毁。要完成证明，必须依赖强有力的证据链，这个必须是任何人都无法伪造与销毁的，或者说伪造成本极其高昂近乎不可能。 回忆一下，电影里经常出现的绑匪镜头，他们为了证明在某个时间确实拥有人质，而不是事前拍摄的视频，通常会用当天的发行量很大的报纸来辅助证明。当香港媒体误报“成龙高楼坠亡”时，成龙也不得不拿报纸来证明自己的存在：

报纸之所以能够成为有效的时间证明系统是因为：

不可伪造性。新闻等信息是无法预测的，尤其是证券大盘数据，报纸上大量充满这样的信息，所以无人能够提前伪造。

公开且不可销毁。报纸通常拥有很大的发行数量，受众广泛，一旦发布出去就分散到各个角落，很难再次收集齐全并全部销毁。通常图书馆也会存档数十年期限的报纸。

具有时间特征。报纸具有很强时间特征，版面到处可见的是时间标记。

借助报纸可以完成某个时间之后的存在证明，但无法完成某个时间之前的。例如，你拿9月1号的报纸拍摄进照片，那么仅能证明其在9月1号之后拍摄，可能是9月1号，也可能是9月15号。 

时间戳服务

比特币本质是构造了一个永不停息、无坚不摧的时间戳系统。

 然后该系统上添加若干特性后使得具有货币的功能。报纸从另一个角度讲也是一种时间戳服务。 比特币具有下列优良的特性可以更完美的用于存在证明：

不可预测/伪造。因block的计算是随机事件，其hash值是一个32字节的随机大数(2256)。想蒙对该数的概率实在是太低了。

不可销毁/修改。Block Chain拥有巨大的算力在维护与延续，对于N个确认的block，想篡改是不可能的。

block具有天然时间特性。timestamp是block meta字段之一。

block可以存储信息。对于block meta信息，是无法控制的。但block会收录交易，而交易是可以”写入”自己的数据。

数字摘要

简单来说，对一串数据进行Hash运算，得到的Hash值称为数字摘要。除了Hash函数，还有其他方式，如密钥签名等也可以得到。Hash值通常是一个非常巨大的数，例如用SHA256时，Hash值区间非常大：1~2256。数字摘要的计算过程不可逆，那么可以认为： 欲证明你拥有某个文件，提供该文件的Hash值（及Hash函数）即可。第三方可以轻易验证文件的Hash值来判断之。

比特币做存在证明时间点后向证明

因为block hash的不可伪造性，能提供Block Hash即可证明存在于该Block时刻之后。例如，你在拍照的时候，拿着打印有block hash的纸即可证明：你在该block时刻之后进行的拍摄。 

时间点前向证明

前向证明需要精心构造一个包含数字摘要的交易，待该交易进入block中。便可以证明你在该block时刻之前拥有该数字摘要。前向证明的关键是能把信息写入时间戳服务载体。

时间区间证明

有时候，仅仅证明时间点之前或之后是不够的，需要能够确认到某一个时刻。将上述方式综合即可完成：

将block A的hash值添入数据文件，并制作文件数字摘要。（时间点后向证明）

将摘要信息构造至交易中，广播之。（时间点前向证明）

当交易被block B收录进去，那么即可证明，该文件于block A与B的时间间隔中存在。

如果交易给了足够的矿工费(Transaction Fee)，具有较高优先级的话，便很有可能被紧随其后的block收录。连续的block约10分钟，那么就在一个相对小的时间内作了证明，可以近似认为是时间点。 

构造特殊交易

带有数字摘要的交易如何构造呢？下面以32字节的数字摘要为例，提出数个可行方法，其他长度的可变换得出。 方式一：交易额承载信息 32字节可以分割为16个双字节，每个双字节的数值范围是：0~65535。比特币的现行单位可以分割至小数点后八位，那么我们可以利用最后的5位来存放一个数值，一共需要16个输出(Tx output)即可完成32字节的信息存储。中间涉及比特币最大数量为: .00065535 * 16 = .0104856 btc 需要的比特币数量很少，约0.01Btc，且输出依然发回给自己的地址，唯一的代价就是付出矿工费(Tx Fee)。任何人都可以使用之。 

SatoshiDice种子文件时间证明

著名站点SatoshiDice就是采用这种方式为其服务端种子文件做时间前向证明的。下面演示一下步骤。服务端的种子文件为hash.keys，我们对其做SHA256运算，得到hash值，32个字节。 $ sha256sum hash.keys# hash of file "hash.keys", in hex:9b0d87ac871518cfd8601aa456b58fa74c01194cfeb25e7f3eecf43759d6ccb4  hash.keys 将该hash转为16个10进制数值： 9b0d = 3969387ac = 347328715 = 3458118cf = 6351d860 = 553921aa4 = 682056b5 = 221978fa7 = 367754c01 = 19457194c = 6476feb2 = 652025e7f = 241913eec = 16108f437 = 6251959d6 = 22998ccb4 = 52404 将这16个数除以108，作为输出额度，构造交易：

交易被收录，证明完成。 方式二：数字摘要的Hash作地址输入 回顾一下地址的生成算法（下图是一个未压缩公钥生成地址的过程，公钥是否压缩对该证明过程没有影响）：

我们用数字摘要的Hash值代替图中红色框中的值，然后得到一个地址，我们把0.00000001 btc打入该地址，形成交易，收录后完成证明。验证时，需要首先得到数字摘要hash值，再生成对应的地址，核对地址是否一致即可。 这个方法有个缺点，打入该地址的币永远消失了，因为没有其对应的私钥。虽然可以只需1聪，目前价值几乎忽略不计，但毕竟浪费了。该方法可以进一步衍生一些类似的方法。曾有个网站使用之，后来该网站关闭了。 方式三：数字摘要的Hash作私钥 大小介于1 ~ 0xFFFF FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF FFFE BAAE DCE6 AF48 A03B BFD2 5E8C D036 4141之间的数，都可以认为是一个合法的私钥，其大小为32字节。那么，可以把数字摘要的Hash作私钥，并推算出公钥和地址。 将任意币值输出至该地址构成交易，交易收录后，通过私钥再转移走即可。这样便在block chain里留下了这个地址。验证时重复该过程，检查地址是否一致即可。 该方法不会像方法二那样形成浪费，也比较容易操作。我们依然SatoshiDice的种子文件为例，种子数字摘要的Hash为：9b0d87ac871518cfd8601aa456b58fa74c01194cfeb25e7f3eecf43759d6ccb4。 借助bitaddress.org，输入私钥（种子hash）后：

得到两把公钥，分别对应两个地址。证明时将币打入任何一个地址即可，建议使用未压缩公钥地址，因为并不是所有客户端都对压缩公钥支持良好。然后将该私钥导入任何一个客户端，再把该地址的钱转移到一个安全的地方。最后，公开私钥和对应收录地址的交易。 总结方法二浪费，应避免使用。方法一繁琐，需要工具辅助转换。方法三相对容易，门槛低一些，大部分客户端都支持，私钥公钥地址的推导也有很多工具支持。 就这样比特币系统轻松的完成了存在证明，安全稳固，公信力远胜任何第三方、机构、政府。过程极其简单，使得任何一人都可以轻易地做出存在证明，其意义非常重大。可以预见，未来将比特币作为存在证明会得到广泛的应用。 

作者：潘志彪kevin

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