如何利用分布式帳本實現自主身份？_DENT:ENT

前言

每個人都有過回答“你是誰”這個問題的經驗。最近一次被問到“你是誰”時，你是怎麼介紹自己的？是回答姓名與職稱？或是身份證字號？還是某活動的報名序號？

當我們在嘗試回答“你是誰”的時候，也正在定義我們的身份。

身份會因情境不同而不同，有時是姓名，有時是身份證字號，也有時是某個臨時編號。

什么是數位身份(DigitalIdentity)？

數位身份就是以數位形式表現與儲存的身份，自全球資訊網被發明以來，數位身份便跟著開始發展直到今日，網站域名、電子信箱、社群帳號等等都是數位身份的一種。

我們的日常生活離不開數位身份的使用：上社群網站發文、訂演唱會門票、上PTT看廢文、用GMail聯絡公事、用線上課程進修、用云端硬碟備份資料等等。

幾乎可以說沒有數位身份，就沒有現代便利的生活。

自主身份出現之前，數位身份的發展大致可以分為三個階段：

第一階段：中心化身份(CentralizedIdentity)

數位身份第一次隨著全球資訊網的流行而有了大量的需求。

如雨后春筍般冒出來的各種網站顯露了一個迫切的問題：要怎麼證明你正在瀏覽的網站是可信任的？

一個直覺的思路是：我們可以對可信任的網站域名頒發憑證(Certificate)，那么由誰來頒發？

由于頒發憑證的機構必須是具有公信力的機構，因此憑證機構(CertificateAuthority,CA)被設立，負責域名的審核與憑證的頒發。

自1995年發展至今，憑證機構現在仍是Https的骨干。

然而，CA是中心化且階層化的(Hierarchical)：

根CA(RootCA)頒發憑證給次級CA，次級CA再頒發憑證給更次級的CA，更次級的CA可以頒發憑證給注冊某域名的網站，擁有憑證的域名則可以讓用戶信任，使用戶愿意于此域名注冊身份。

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在這樣階層化的架構下，一個用戶的身份可以一直往上追朔到根CA，也就是說，根CA是身份的根基。

由此可知，這樣的數位身份非常依賴可信的根憑證機構，且用戶的身份完全掌控于注冊身份的域名擁有者，隨著使用服務的增長，一個用戶可能必須同時在數十個服務注冊身份，身份變得破碎而脆弱。

第二階段：聯合身份(FederatedIdentity)

為了解決身份的破碎，一個直覺的思路是：讓身份由數個組織組成的聯盟共同管理，于聯盟中任一個域名注冊的身份都可以在聯盟中通用，其中一個例子就是由昇陽(Sun)主導的自由聯盟(LibertyAlliance,2001)。

聯合身份雖然稍微解決在聯盟之間身份破碎的問題，但是于聯盟之外的身份仍然是破碎的，且身份仍由服務提供者掌控。

第三階段：以用戶為中心的身份(User-CentricIdentity)

這就是我們目前所在的階段：讓不同服務、不同聯盟的身份互通以及給予用戶更多對身份的掌控，是此階段的目標。

若要使某一服務的身份可以在多個服務之間通用，則各家服務需要共同制定同一套規格以跨服務驗證身份。

重視用戶允許(UserConsent)與互通性(Interoperability)的結果使用戶成為了身份的中心。

用戶可以自行決定是否要從一個服務分享自己的身份至另一個服務，防止數位身份的破碎。

例如OpenID(2005)/OAuth(2010)/FIDO(2013)這些開發者熟知的驗證(Authentication)協定就是遵循此原則的產物。

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?[2020/5/19]

雖然用戶對身份擁有更多掌控以及有更好的互通性，但用戶對于中心化服務的依賴程度卻更勝以往，導致服務商擁有“濫用”用戶隱私的權力，例如以廣告營收為主要獲利來源的企業，可以在不經用戶同意下便使用或販售用戶資訊，用戶隱私有受到侵犯的風險。

身份的價值與厚度來自社交行為與頻繁的互動，在完全理想(例如非數位)的場景下，身份應當是一個整體，并能依據情境不同而揭露不同資訊，正如同當我被詢問“我是誰”時，我可以依照情境的不同給予不同的身份證明。

然而，我們當今使用的數位身份既脆弱也無法表達身份的厚度。

那么要如何實現一個不受任何中心化服務掌控的身份呢？

這個問題的答案一直到最近才出現?—?分散式帳本就是實現自主身份的最后一塊拼圖。

什么是自主身份？

自主身份(Self-sovereignIdentity)就是用戶可以完全掌控且于任何服務之間互通使用的數位身份。

自主身份與當今的數位身份不同?—?自主身份錨定于分散式帳本，不被任何中心化服務掌控。

分散式帳本使數位身份具備下列特性，且正是這些特性保證了數位身份的自主性：

存在性(Existence)

中心化服務可以隨時竄改數位身份的存在；分散式帳本則使身份能以去中心化識別符(DID)的形式錨定在其上且保護其不受篡改。

掌控性(Control)

中心化服務可以完全掌控數位身份；分散式帳本使用數位簽章，掌控私鑰即掌控身份，且私鑰由用戶自行保管。

聲音 | 賽迪智庫張凱：區塊鏈如何賦能數字經濟和實體經濟將是未來政策關注的重點:金色財經報道，賽迪智庫工業經濟研究所研究員張凱表示，當今社會是數據爆炸的時代，區塊鏈能夠幾乎零成本地解決所有因信任不足導致的問題，是數據時代隱私和安全的最佳解決方案。區塊鏈如何賦能數字經濟和實體經濟將是未來政策關注的重點，圍繞數字金融、物聯網、智能制造、供應鏈管理等，相關區塊鏈創新應用的鼓勵政策有望出臺。同時，對于區塊鏈技術應用行業亂象，相關規范政策也很有必要。張凱還表示，在產業上，隨著國家明確表態支持區塊鏈技術，各地區塊鏈產業基金投向將更加明確，支撐區塊鏈發展的基礎設施有望迎來升級，同時帶動區塊鏈在稅收、司法，不動產登記等政務領域，醫療、食品安全、公益等民生領域，供應鏈金融、保險、版權、跨境支付等商業領域迎來突破性應用落地。[2019/11/2]

存取性(Access)

中心化服務可以輕易限制身份存取；分散式帳本是復制狀態機，用戶可以于任一節點隨時存取身份。

透明性(Transparency)

中心化服務多為閉源專案；分散式帳本大多為開源專案，用戶可以掌控軟體運作的細節。

持續性(Persistence)

中心化服務有服務中斷的風險；分散式帳本多由受到經濟激勵的節點共同維護，不易中斷服務。

自主身份的技術架構

OverviewofSelf-sovereignIdentity

數位身份由識別(Identifier)、驗證機制(Authentication)、憑證(Credential)這三個要素組成。

自主身份除了這三個要素，還具備了第四個要素：私鑰與資料管理機制(DKMS)，這是由于自主身份使用數位簽章而有管理私鑰的需求。

動態 | 受監管代幣交易商尋求SEC澄清數字資產如何符合美國證券法:據Coindesk報道，受監管的代幣交易商Templum希望美國證券交易委員會（SEC）澄清在區塊鏈上跟蹤或代幣化的數字資產如何符合美國證券法規。為此，該公司上周向SEC提交了一份規則制定請愿書，其中概述了在某些形式的證券交易中如何利用加密資產和區塊鏈技術。Templum聯合創始人兼首席執行官Vince Molinari表示，該公司要求明確這些新生技術如何適應當前的監管計劃。 至少在他們看來，它們并不存在于現有框架中。具體而言，Templum希望SEC解釋區塊鏈平臺何時必須注冊為清算公司或清算公司可以如何使用區塊鏈，以及區塊鏈平臺何時必須注冊為轉賬代理或告知數字資產發行人何時必須使用區塊鏈轉賬代理人。該公司還試圖了解SEC會何時可對現有的托管和客戶保護規則進行改善，以允許用于跟蹤證券交易的區塊鏈。[2018/12/21]

自主身份并不是全新的發明?—?許多技術的思路基本上沿用了現有的規格，自主身份真正的創舉在于制定一套通用規格：

去中心化識別符(DecentralizedIdentifier,DID)，使身份能夠以同一標準錨定于不同分散式帳本并且互相通用。

自主身份的四個要素之間具有如上圖所示的關系，這些要素形成一個堆疊(Stack)的架構：

最底層的#1負責身份的錨定；

第二層的#2需要和底層的分散式帳本互動及負責用戶資料與私鑰的儲存；

第三層的#3則需要使用第二層的資料以進行用戶身份的驗證；

成功完成驗證后，最頂層的#4則可以發送各種憑證以表明用戶的身份。

這種上層依賴下層且同層之間互通的架構類似TCP/IP的七層網路協定?—?各層具有各自的協定與規格，且各層之間的運作細節是抽象的。

哪些組織在推動自主身份？

聲音 | 薛蠻子：行業應重點關注如何建立信任機制:著名天使投資人、UT斯達康創始人薛蠻子在“重構新生態”2018全球第五屆區塊鏈技術應用論壇上，就區塊鏈投資提到：很多散戶依靠對百倍千倍的幻想而去投資數字貨幣是非常危險的事。同時就區塊鏈監管也提到：如何在倒“洗澡水”的時候怎么又不把“澡盆里的孩子”倒出去，這是個很有技術難度的事情，也是短時間內很難實現的事。個人認為：接下來行業內胡亂“割韭菜”行為肯定行不通了，如何建立信任機制才是行業內應該去做的事情。[2018/7/26]

由于自主身份需要一系列協定的緊密配合，因此自主身份的進展有賴于統一的規格與設計良好的協定，這需要由業界組成的非營利組織共同推動與維護。

目前有許多非營利的組織都在自主身份領域持續貢獻，例如：

重啟信任網路

(RebootingWebofTrust,RWoT)

全球資訊網協會的憑證社群組

(W3CCredentialCommunityGroup,W3CCCG)

去中心化身份基金會

(DecentralizedIdentityFoundation,DIF)

網際網路身份工作坊

(InternetIdentityWorkshop,IIW)

這些組織在近3年來都有非常豐碩的產出。

其中最活躍的應該就屬RWoT：自2016年開始啟動以來，RWoT發表超過40篇的論文、技術規格與開源程式碼；RWoT孕育的技術規格也進一步提案給W3C或者IETF以進行標準化；

DID規格草稿有一大部分是奠基于RWoT的工作成果；甚至連“自主身份”這個詞彙也是在RWoT被創造的。

實現自主身份的技術規格

那么自主身份架構中的各層是如何運作的？

1.去中心化識別符(DecentralizedIdentifier,DID)

DID是自主身份技術架構中最底層、也是最關鍵的一層?—?它負責身份于分散式帳本的寫入/讀取，其對于識別符的格式以及解析方法都有明確的定義，下列簡述幾個重要的部分：

DID(DecentralizedIdentifier)

DID是一個由數字與英文字母組成的識別符，其是唯一的且映射至一個位于某個帳本的DID文件。

DID由三個部分組成：格式(scheme)、DID方法(DIDMethod)以及DID方法特化字串(DIDMethod-specificString)。

DID方法將于下一點闡述；DID方法特化字串的產生方式則需于DID方法的規格中明確定義。

DID方法(DIDMethods)

為位于DID中的一組字串，功能為區分每個DID的解析方式?—?每一種帳本都有專屬該帳本的DID方法，且其對應位于該帳本之DID文件的創建/解析規則。

例如注冊于以太坊的DID會是像did:eth:12345這樣的形式，DID方法需要向W3C注冊以被解析器辨識。

DID文件(DIDDocument)

分散式帳本可以被想像成一個鍵值資料庫(Key-valueDatabase)?—?DID是鍵值，它所對應的內容就是寫入分散式帳本的DID文件(DIDDocument)。

DID文件包含：代表身份的公鑰、驗證協定、能與此身份互動的的服務終端等等。

DID解析器(DIDResolver)

協助更上層協定便于查詢DID文件，解析器能夠針對不同的DID方法進行解析，再將解析結果返回上層，上層協定不需要理會關于文件解析的細節。

DIF針對解析的需求開發了通用解析器(UniversalResolver)，如此該解析器只需要部署一次，日后若有新的DID方法被注冊，只需針對該方法進行擴充即可。

2.去中心化私鑰管理系統(DecentralizedKeyManagementSystem,DKMS)

DKMS是用戶使用自主身份的主要介面，除了與底層的DID連接之外，還需提供憑證的儲存、私鑰的備份等等，任務相當多元。

規格上來說，DKMS可以再細分成三個子層：

DID層(DIDLayer)

負責與更底層的分散式帳本連結以執行DID查詢。

云端層(CloudLayer)

負責儲存用戶的個人資料供上層協定使用，例如可驗證憑證。

邊緣層(EdgeLayer)

負責管理私鑰，同時也是讓用戶可以使用自主身份的去中心化應用程式(DApp)。

3.DID驗證(DIDAuthentication)

目前仍尚未有任何準備成為通用標準的DID驗證規格的提案，只有一份RWoT的文件深入探討了驗證流程。

DID驗證的任務只有一個：就是讓用戶證明自己擁有某身份?—?用戶只要證明自己擁有跟某個自主身份公鑰匹配的私鑰即可。

進行驗證后便能使不同個體之間建立可信任且更長久的通訊管道，以利更上層協定交換其他資料，例如可驗證憑證。

現今存在許多行之有年的驗證方式，例如OAuth/OpenID等等。

類似這些驗證方法，DID驗證也使用挑戰-回應循環(Challenge-responseCycle)進行驗證：

驗證者發出挑戰，身份擁有者根據挑戰作出回應，驗證者再檢驗回應是否有效。

至于挑戰的形式則沒有明確的定義，不過我們一定都有回應挑戰的經驗—我們在登入某帳號前都必須輸入的帳號密碼就是其中一種挑戰的方式。

4.可驗證憑證(VerifiableCredential,VC)

VC是自主身份架構中發展最早、也是最成熟的規格。

作為自主身份架構最頂層的協定，它只有一個目的：取代用戶皮夾裡的所有證件。

VC是基于密碼學的數位憑證，可在不同應用程式間通用，它讓身份回歸到最理想的狀態：身份是完整的且完全受用戶掌控的，用戶可以依照情境的不同而揭露不同的憑證。

由于所有自主身份都能發行與保存憑證，也就沒有身份破碎的問題。

VC包含三個部分：

斷言(Claims)

為關于主體的一段陳述，表示之間的關係，例如：代表小明為有間學校的學生。

憑證后設資料(CredentialMetadata)

為有關憑證的其他資訊，例如類型、發行者、發行時間等等。

證明(Proof)

為發行者對憑證內容的數位簽章。

在使用VC揭露身份時，要如何避免不會暴露過多的隱私？

可驗證陳述(VerifiablePresentation)便是利用零知識證明(Zero-knowledgeProof)保護憑證的進階規格，細節容筆者于日后令撰文分析。

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