科普 | 神奇了，数字货币怎么能够离线支付

作者：陈利人

来源：待字闺中

常看到数字货币的文章写，“过不了多久，你的手机上，就能用上央行的数字货币，支付可以“离线”进行，不用网络和手机信号，手机和手机之间碰一碰，就可以完成。”

这么magic，你会不会很纳闷，都没有网络，数字货币怎么能够实现“离线”支付呢？

数字货币，又称加密货币，这恰好是区块链的魔力所致，后面的密码学，和由之而来的，公钥私钥体系（PKI），和数字签名。

每个手机上，都会运行一个公钥私钥生成应用，这个应用充分利用了随机性，每次运行，都会产生一个唯一的公钥和私钥对，这个对，不会和历史上已经产生的对重复，而且今后也不会重复。如果非要严谨，唯一仍然有很小很小很小的概率会重复，但对的位数足够长的话，几乎可以忽略不记。

公钥作为用户的账号，保证每个用户每次运行应用都是不同的，可以公开出去，用来接收别人发起的支付。私钥，也是唯一的，而且只有运行应用的用户才知道，是个高级秘密，这个秘密只有用户自己知道，也不应该透漏给任何人。以后，对每个用户发起的支付，必须以这个私钥来对交易进行签名。由于私钥只有用户自己知道，如果，有任何的交易，用这个私钥签名了，那么一定只可能是这个用户所为，不可抵赖。如果，用户泄露了私钥，用户也只能自行担当了，没有别人能够替他背这个锅。

有了这些基础知识，那么接下来就好理解数字货币的离线支付了。

假设Alice要给Bob支付10个数字货币。Alice和Bob都有自己的手机数字钱包。正好Alice和Bob都在荒郊野外，没有手机信号，没有网络，但Alice和Bob的手机之间是可以通过蓝牙，或是点对点，或是二维码通讯的。因为大家都熟悉扫描二维码支付，那我们就假定他们之间也是通过二维码来完成的。

首先，Bob打开手机数字钱包，点击二维码收款，这时，手机显示收款二维码，其实，二维码里包含的信息主要是Bob的手机钱包地址，也就是Bob的公钥。

接着，Alice打开手机数字钱包，开启摄像头，扫描Bob的收款二维码，其实就是得到了Bob的公钥。这时，Alice把Bob的公钥，自己的公钥和支付10个数字货币的信息，打包成一个交易，然后用只有Alice自己知道的私钥，给这个交易签名，但是没有网不能写到链上。当然，手机数字钱包，会检查Alice是否有足够的数字货币来支付。你可能会说，Alice用的是一个hacked钱包，没有足够的钱也能打包和签名这个交易。但没关系，我们仍然假定是正常的。然后，Alice的数字钱包把这个签名的交易生成一个二维码让Bob扫描。

接下来，Bob扫描Alice手机数字钱包上的二维码，把刚才包含Bob公钥，Alice公钥和支付10个数字货币的信息的交易保存下来，因为这时没有网，不能写到链上。暂且认为Alice是个诚实的人，而且使用的是正常的数字钱包。这时，暂且认为离线支付已经完成。

这个过程，就如同Alice给了Bob 10元现金，双方都记下了10元现金的序列号，并且手写签名。至于这10元是真钞还是假钞，Bob暂时没有办法验证。直到Bob某天去银行，才知道这10元的真伪。

在没有网的期间，Alice还可以继续给不同的人支付，就用类似上面的流程。

好了，Alice或者Bob，回到了繁华的市区，手机信号有了，网络有了。这时，Alice上网了，手机钱包会把签名的交易准备写到链上，这时，如果交易没有问题，就会正式写到链上。如果Alice故意不联网，或是交易是伪造的，那么链上没有这次交易的信息。这时，只有等着Bob上网了。Bob一上网，就会把Alice传给他的交易准备写到链上，成功的话，everything is OK，原来离线的支付，现在上线了。正式完成了支付和交易。

问题来了，如果Alice故意作弊，用了hacked的数字钱包，或者是伪造了交易，或者钱不够签名了交易，这时Alice和Bob要把这个交易写到链上都不会成功。这时，相当于离线的交易没有成功。如果Alice是诚实的，用的是自己的私钥签名的，这时Bob还能找到Alice，让她重新支付。如果Alice是不诚实的，用的都不是自己的私钥，那这种情况就麻烦了。为了避免这种情况发生，那么Bob最好等有网了，验证之后，再给Alice发货，或是提供服务。这和现实世界中的假币到银行（先忽略验钞机）才能被发现一样。

由此看来，离线支付，对诚实的双方来说，是完全没有问题的。而对不诚实的支付者来说，离线是有问题的，不到上网写到链上是没法解决的，就如同不到银行，现实世界的假币也没有解决。只能通过事后追责。

到此为止，谜底解开了，你是否明白了后面的magic。