2018-03-01

之前的文章中我们已经了解了 IOTA 如何进行交易。 但我决定制作一个图文版本,以确保大家能够更详细的了解其工作原理。

在开始之前请务必先行阅读以下两篇文章:

  1. Bundles – IOTA Documentations
  2. Making a Transaction – IOTA Documentations

上列链接可以让你了解有关 IOTA 交易的基本知识。

我们(假设)的交易场景

同学 A 有一个 Seed:A_SECRET_SEED,有 100i 包含在与这个 Seed 有关的 4 个不同的地址中:

Seed :A_SECRET_SEED
地址[0] :AAAAAA …… AAA, 余额 :10
地址[1] :BBBBBB …… BBB, 余额 :5
地址[2] :CCCCCC …… CCC, 余额 :25
地址[3] :DDDDD …… DDD, 余额 :60
地址[4] :EEEEEE …… EEE, 余额 :0

同学 B 有一个 Seed:B_SECRET_SEED ,其地址中包含 0i:

Seed :B_SECRET_SEED
地址[0] :QQQQQQ …… QQQ, 余额 :0
地址[1] :QQQQQQ …… VVV, 余额 :0

现在,同学 A 要发送 80i 到同学 B 的地址:[0] QQQQQQ …… QQQ 。

IOTA 如何构建上述交易呢?

一、制作 transaction bundle

Bundle 是交易的单位,有三种不同型态的交易,分别是输入(Input),输出(Output),以及元/普通交易(meta transactions)。

  • 输入:交易额为负数(提供交易额的交易)
  • 输出:交易额为正数(接收交易额的交易)
  • 元/普通:交易额为 0,可作为承载签名的交易,或作为存放其他信息的交易。

对于我们的场景,首先我们需要准备 输出 交易,这意味着我们要把 80i IOTA 发送到同学 B 的地址:

[图片上传失败...(image-7d1bda-1519841516426)]

输出 80i IOTA 的交易到 B 的地址

接下来,我们需要准备输入交易。在我们的场景中,我们需要使用包含 IOTA (10 + 5 + 25 + 60 > 80) 的全部四个地址来实现输出值 80i。

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四个输入交易将 value 花费到 B 的地址

但是我们的输入交易需要包含交易签名,默认的地址安全级别为 2,这意味着我们需要一个额外的元交易来承载交易签名,我们来添加它:

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添加所有带有 0 value 元交易的输入交易来承载安全级别为 2 的签名

我们还没有完成,现在我们有一个未结算的的 bundle。稍微计算一下,我们有 10 + 5 + 25 + 60 = 100 IOTA输入和 80 IOTA 输出,这意味着这个 bundle 仍然有 100 – 80 = 20 IOTA 未花费(unspend)。我们就需要一个额外的交易来接收这个未花费的 IOTA。

在正常的连续情况下,IOTA 将从同学 A 的 Seed 中获得一个新的地址,并使用未花费的 value 进行交易:

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未花费交易

很好,现在我们得到了结算的 bundle。如您所见,在以前的交易中,我们没有填充 bundle hash 和其他信息。下一步,我们将完成 bundle 以获取 bundle hash。

二、完成 Bundle

在这一步中,我们将填充 transaction index、last index,并通过 Kerl hash 函数生成 bundle hash。

填充 index 和 last index

交易验证项(Transaction validate items)包括:Address、value、obsolete tag、timestamp、index 和 last index。Kerl hash 函数使用海绵体构造函数(sponge constructor),所以它会逐个吸收交易验证项(顺序很重要),然后挤压出结果。

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使用 Kerl hash 函数和交易验证项来生成 bundle hash

我知道你会对这个计算有意见,为了更精确的计算hash函数的吸收和挤压,请访问维基关于 SHA-3 的内容

此外,在获取 bundle hash 的步骤中,它会检查 bundle hash 是否安全。如果不是,它将增加 tail 交易(index 0 交易)的 obsolete tag 并重新生成 hash。

在我们得到 bundle hash 之后,我们需要填写 bundle 中的所有交易,因此我们得到:

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填充 bundle hash 到所有交易

三、签署输入交易的签名

接下来,我们需要使用对应的地址“私钥”签署输入交易。我们可以使用 A_SECRET_SEED 从密钥生成器(key generator)获取地址私钥(address private key)。从地址私钥,我们可以使用带有私钥和 bundle hash 的签名片段生成器(Signature Fragment Generator)来获取交易签名。

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使用密钥生成器获得签名片段生成器

[图片上传失败...(image-8c6526-1519841516426)]

用相应的签名片段生成器填写签名到每个输入交易

至此,我们就完成了制作 Bundle 的所有步骤。

四、 获得两个 tips :trunk 和 branch

本文不会详细介绍 MCMC 算法,认为这是一个黑盒,我们可以通过 getTransactionsToApprove 从 IRI 获得两个 tips。

五、工作量证明

在最后一步中,我们需要填充 trunk、branch,并在 bundle 中的每个交易中找到 nonce (工作量证明在此!)

正如 bundle 文档中提到的,bundle 是在 tangle 中的一个原子转移项(atomic transfer item),这意味着在一个 bundle 中,它们会有相同的 tips。

然后,它会遍历 bundle 中的所有交易,从 last index 到 0 index,以填充 trunk、branch hash、timestamp,然后执行 PoW(pearlDiver,IOTA 的 nonce 搜寻算法) 以查找 nonce 并生成交易 hash,然后验证 PoW 结果。

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为所有交易填写 trunk,branch,timestamp(是的,再一次)

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Pearl Diver 会去查找合适的 nonce, 直到该交易 hash 的尾数 0-trits 数量符合难度规则

最后填充 nonce,我们可以得到交易hash

Last index 的 transaction trunk 和 branch hash 将是我们前面得到的 tips。其他交易的 trunk 将是前面交易的 hash,而 branch hash 是来自 trunk 交易的 tips。

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bundle 中的 trunk 与 branch 状况图

如果一切顺利的话,我们就可以得到所有字段都已填充的完整交易 trytes(交易字串)。

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