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Node Module TyDIDs - Grundlagen

Das NPM Modul von TyDIDs ist eine kleine Erweiterung von Ethers JS, welche die Nutzung innerhalb eines Trustframeworks vereinfacht. Diese Anleitung gibt eine Einführung in die Verwendung, wobei sich an einem Anwendungsfall der STROMDAO aus dem Projekt ID-Ideal für den Bereich der Energiewirtschaft orientiert wird. Diese Dokumentation vereinfacht an einigen Stellen zur besseren Verständlichkeit, soweit dies keinen Unterschied für gezeigte Funktion macht.

Anwendungsfall:

Treibhausgasminderung für die Ladung eines E-Auto.

Nach dem Abschluss eines Ladevorgangs möchte Alice (Ladende) ein Nachweis über die eingesparte Treibhausgasemissionen von Bob (Energie Service Anbieter) erhalten, welches sie in ihrer digitalen Brieftasche sammeln kann. 

Anforderungen an die Umsetzung

  • Alice soll mehrere Ladevorgänge bei mehreren Energie Service Anbietern vornehmen können
  • Die Datenökonomie sieht vor, dass die Privatsphäre geschützt bleibt von Alice
  • Durch die vorgelagerte Wahl des Ladepunktes durch Alice besteht bereits ein Vertrauensverhältnis zwischen Alice und Bob
  • In den Grundlagen wird lediglich das Sammeln der Nachweise betrachtet, die Weitergabe (Veräußerung) durch Alice wird nicht betrachtet.


Ablauf der Kommunikation

TyDIDS-Grundlagen-Ladevorgang.drawio (1).png

  1. Sobald Alice den Ladevorgang beendet hat, fordert sie mit der Kennung des Ladevorgangs einen Beleg von Bob an.
  2. Bob ermittelt alle Daten, die zum Ladevorgang gehören (besonders die eingesparte Treibhausgasemission)
  3. Bob übermittelt den vollständigen Datensatz an Alice 
  4. Alice und Bob berechnen unabhängig einen Hash für den Datensatz
  5. Alice fordert eine Signatur von Bob für den Ladevorgang an
  6. Bob schreibt den Hash des Datensatzes mit dem Vermerk, dass dieser gültig ist in die Blockchain, wodurch er einen Transaktionshash erhält
  7. Bob übermittelt an Alice den Transaktionshash, sowie eventuell benötigte Untermengen der bestätigen Werte digital signiert an Alice. 
  8. Alice legt die von Bob erhalten Daten (Zertifikate/Signatur) in ihrer digitalen Brieftasche ab.

Die Schritte 1-3 gehören zum Aufgabenblock des Certificate Sign Requests. 

Die Schritte 4-5 sind Zwischenschritte zur Sicherstellung einer verteilten Resilienz gegenüber Implementierungsunterschiede.

Die Schritte 7-8 gehören zum Aufgabenblock des Self Sovereign Identity Konzeptes.

Umsetzung in TyDIDs

Das Repository von Github clonen und installieren oder GitPOD verwenden. 

Die gesamte Kommunikation zwischen Alice und Bob wird in der Datei index.js implementiert werden, die zunächst wie folgt aussieht:

const tydids = require("tydids");

const app = async function() {
 
    // Your Code HERE
    
}
app();

Die Zeile 5 wird gelöscht und zunächst einige Initialisierungen vorgenommen.

 const walletAlice = tydids.wallet(); // Wallet mit einem zufälligen privaten Schlüssel
 const walletBob = tydids.wallet(); // Wallet mit einem zufälligen privaten Schlüssel
 const msgEndOfCharging = { txid: "1337", owner:walletAlice.address } // Nachricht am Ende des Ladevorgangs

Schritt 1

Alice sendet zunächst eine Nachricht an Bob mit dem Inhalt { txid: "1337" } wodurch sie anzeigt, dass der Ladevorgang mit der Kennung 1337 beendet wurde und sie hierfür einen Beleg benötigt.

Schritt 2

const receiptPayload = {
        txid: msgEndOfCharging.txid, // Ladevorgangskennung für den Beleg
        owner:msgEndOfCharging.owner, // Eigentümer des Beleges
        ghgSaving: 355,   // Angabe über die eingesparte Treibhausgasemission
        signee:walletBob.address  // Bob macht sich kenntlich als der zukünftige Aussteller 
    }

Bob ermittelt, dass die Einsparung für diesen Ladevorgang bei 355 Gramm gelegen hat.

Schritt 3

Bob übermittelt den gesamten Inhalt von receiptPayload an Alice. Zur einfacheren Nachvollziehbarkeit lassen wir diesen Schritt auf der Konsole ausgeben.

 console.log("Schritt 3",receiptPayload);

 Die Ausgabe könnte wie folgt aussehen:

Schritt 3 {txid: '1337', ghgSaving: 355, signee: '0x2142141126242987D0b3FA77223434389AA99Bf3'}

Da bei jedem Aufruf ein neuer privater Schlüssel für die beiden Wallets erzeugt wird, unterscheidet sich die Angabe unter "Signee" jeweils.

Schritt 4

Sowohl Alice als auch Bob berechnen nun unabhängig voneinander einen Hash aus der Nachricht, die in Schritt 3 übermittelt wurde.

    const hashAlice = walletAlice.tydids.hashMessage(receiptPayload);
    const hashBob = walletBob.tydids.hashMessage(receiptPayload);
    console.log("Schritt 4",hashAlice,hashBob);

Die beiden Hashes müssen übereinstimmen. Dieser Schritt ist wichtig, um zu verhindern, dass bei der Verwendung von unterschiedlichen Versionen von Bibliotheken und Implementierungen tatsächlich ein Konsens zwischen Alice und Bob besteht. 

Schritt 5

Da Alice sich noch nicht ganz sicher ist, was sie später benötigt, fordert sich von Bob jetzt unterschiedliche unterschriebene Belege an.

  const requestPureExistence = {
        hash:hashAlice
    } // Reiner Existenznachweis

  const requestExistenceAndOwnership = {
    hash:hashAlice
    owner:walletAlice.address
  } // Existenz und (initiale) Eigentümerschaft

  const requestFullCertificate = {
    hash:hashAlice
    owner:walletAlice.address,
    ghgSaving:355
  } // Existenz, Eigentümerschaft und Einsparung

Schritt 6 und 7

Bei der ersten Anfrage von Alice unterzeichnet Bob den Hash lediglich und vermerkt mit einer Transaktion dies in der Blockchain (hier nicht gezeigt). 

    let signedPureExistence = await walletBob.tydids.signMessage(requestPureExistence);
    console.log("Signatur Reiner Existenznachweis",signedPureExistence);
    let hashSignedPureExistence = await walletBob.tydids.hashMessage(signedPureExistence);
    console.log("Signatur Hash",hashSignedPureExistence);

Analog hierzu erstellt Bob auch die anderen beiden Unterschriften und dazugehörigen Hashes:

    let signedExistenceAndOwnership = await walletBob.tydids.signMessage(requestExistenceAndOwnership);
    let hashExistenceAndOwnership = await walletBob.tydids.hashMessage(signedExistenceAndOwnership);

    let signedFullCertificate = await walletBob.tydids.signMessage(requestFullCertificate);
    let hashFullCertificate = await walletBob.tydids.hashMessage(signedFullCertificate);

Schritt 8

Alice speichert als Beleg für die Treibhausgasminderung aus diesem einen Ladevorgang, alle Unterschriften von Bob sowie die dazugehörigen Hashes.

 

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