🧬 Inscribe trusted naming and service database on the Bitcoin network.
This document specifies a data structure based on RFC8949 CBOR for carrying next-generation naming and service databases on the Bitcoin network, an decentralized, open,, public, and trusted infrastructure for building the Web3 ecosystem.
Naming & Service Protocol，命名和服务协议，简称为 NS 协议。
比特币网络拥有最强最稳固的共识，在原本的金融价值之外，它的 Taproot 脚本机制可以用于铭刻恒久远的价值信息。
本文档定义了一种基于 RFC8949 CBOR标准的数据结构，用于在比特币网络上铭刻下一代命名和服务数据库。这是一种去中心化、完全开放、公开可信的基础设施，用于构建 Web3 生态系统。
任何人都可以在比特币网络上铭刻符合 NS 协议的数据。
任何人都可以运行 NS-Indexer 索引器，从比特币网络上提取这些数据，构建 NS 完整数据状态，为任何其它上层应用提供数据服务。
任何人用 NS-Indexer 索引器构建出来的 NS 数据状态都应该是一致的，它们也是基于区块链结构，有轻量级的验证机制，可以被快速验证。
简单来说，NS 协议定义了一种用特币网络承载名称和服务信息的数据库。
Naming Protocol 命名协议可以在比特币网络上创建名为 name 的数据库，任何人都能读这个数据库，但只有持有 name 的 public_key 公钥对应私钥的用户才能往这个数据库写入数据。
Service Protocol 服务协议则定义了数据库的数据模型，只有通过数据模型校验的数据才能被写入。
比如，基于 NS 协议，Alice 可以进行：
- 基于
0号服务协议，用一组公钥声明对alice名称的所有权，此后，Alice 用该名称在比特币链上进行其它行为都需要用对应私钥签名，从而可以被任何人用公钥验证，其它任何人也不能冒用该名称。当然，在比特币网络上，声明是先到先得，如果alice已被他人声明，Alice 就无法声明了。 - 基于
1号服务协议，添加一组 RFC9052 COSE 标准的公钥，区别于0号服务协议中声明的公钥，这组公钥具备更大的灵活性和扩展性，用于比特币链下的其它互联网行为验证。比如作为 Alice 邮件的验证公钥，作为 Alice 网站的证书公钥等。 - 基于
2号服务协议添加 Alice 的个人公开信息、社交媒体账号信息等。 - 基于
3号服务协议添加 Alice 的钱包收款地址，或者网站 IP 信息，其他用户通过 NS-Indexer 可以查询alice的网站 IP 并访问和验证。
还可以定义其它服务协议，如 NFT、RWA、DAO 等，标准化的服务协议可以更高效地引导服务提供者（即应用）和用户共建 Web3 生态系统。
第一个 NS 铭文可以在 https://mempool.space/tx/8e9d3e0d762c1d2348a2ca046b36f8de001f740c976b09c046ee1f09a8680131 看到，该交易包含了36个 NS 铭文：
LDC Labs 开源了 NS 协议的 Rust 实现，包括：
| Crate | Crates.io | Documentation | |
|---|---|---|---|
| Generic NS-Protocol library implementation | [ns-protocol] |
 |
 |
| NS-Protocol Indexer service in Rust | [ns-indexer] |
 |
 |
| NS-Protocol Inscriber library in Rust | [ns-inscriber] |
 |
 |
| NS-Protocol Inscriptions and states data fetcher library in Rust | [ns-fetcher] |
 |
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NS 协议的数据结构是基于 RFC8949 CBOR 的，CBOR 是一种轻量级且表达能力先进的二进制数据格式，它的数据结构类似 JSON，但是比 JSON 更高效，是 JSON 的超集。NS 协议使用 53 号 CBOR Tag（53 是 DNS 服务默认端口）标记数据包。
一个 NS 铭文的数据结构如下：
第一个NS铭文的数据包如下:
d8358461300082008182018181582031d6ec328b42051a63c1619afad4e60b78f4991e62337918fe
2d2e694a4f88f7815840be26e66f4054be7793daff1d7489d8c42db596fd3041433ddf75c9396aca
ff764ab6c8ec6f653f2579909313761dad517853a681cb7e3fed73b33844c04ec406 // 114 bytes
可视化解析（工具 https://cbor.me）：
53([ // cbor tag 53, quadruple in array
"0", // name: "a", UTF-8 string
0, // name's updating sequence, unsigned integer, 0 is the first sequence
[ // name's service payload, two-tuples or triple in array
0, // service code, unsigned integer, 0 is the native Name service
[ // updating operations, array
[ // first operation, two-tuples in array
1, // operation subcode
[ // operation params, struct defined by service protocol in cbor schema
[ // first param: here is ed25519 public keys list, indicates the holder of the Name "a"
h'31d6ec328b42051a63c1619afad4e60b78f4991e62337918fe2d2e694a4f88f7'
]
]
]
]
],
[ // signatures array
h'be26e66f4054be7793daff1d7489d8c42db596fd3041433ddf75c9396acaff764ab6c8ec6f653f2579909313761dad517853a681cb7e3fed73b33844c04ec406'
]
])
这个 NS 铭文数据的 name 是 "0"，sequence 是 0，service 区服务协议 code 是 0，包含一个操作，其 subcode 是 0，params 则是公钥数组，包含了一个 Ed25519 公钥 31d6ec...88f7，表明该公钥控制了名称 "0"。
如上图所示，命名协议是一个四元组，由长度为4的 CBOR 数组表示，分别是 name、sequence、service 和 signatures：
name：名称，是一个长度为1到64字节的 UTF-8 字符串，但不能是大写字符、标点符号、分隔符、字符标记、符号、控制符等，验证逻辑详见 NS-Protocol 源码。sequence：名称的更新序列号，是一个无符号整数，首次声明名称所有权时的初始值为0，每次更新名称状态都会递增1。service：名称的服务负载区，详见服务协议。signatures：数据包签名区，是一个签名数组，签名的内容为[name, sequence, service]三元组，签名逻辑详见 NS-Protocol 源码，所要求的签名数量由0号服务协议定义。
如上图所示，服务协议是一个二元组或三元组，由长度为2或3的 CBOR 数组表示，分别是 code、operations 和可选的 attesters：
code：服务协议代号，是一个64位无符号整数，用于标识服务协议的类型。operations：服务状态数据操作区，是长度至少为1的Operation数组，一次更新可以包含同一服务下的多个操作。Operation则是一个二元组，由subcode和params组成，subcode是操作子码，params是 CBOR 格式的操作参数，由 CBOR Schema（基于 cbor-typeof-tag）定义，它们的具体含义由服务协议定义。attesters：可选的证明人，如果提供，它应该是1到 n 个已声明的name，证明人应该按照命名协议的描述对数据包进行签名，NS-Indexer 索引器会验证该签名。attesters用于需要服务提供方和用户共同确认的可信数据场景。比如数字签证场景下，服务提供方是某机构，用户是某个人，服务提供方和用户都需要对数据包进行签名，才能确认这个签证数据是可信的。
服务协议代号计划如下：
| Code | Name | Description |
|---|---|---|
0 |
Name Service | 服务于 NS 协议自身的服务协议，用于更新名称的公钥列表 |
1 |
PKI Service | [计划中] 公开密钥基础设施协议，支持所有 RFC9052 COSE 标准的公钥 |
2 |
KYC Service | [计划中] 标准化的公开个人信息和可以零知识证明的半公开个人隐私信息 |
3 |
DNS Service | [计划中] 能逐步取代现有域名系统的下一代域名服务，NS 协议使用 : 分割子域名，比如 Alice 可以用 alice:web 作为网站域名，网站完整链接是 ns:/alice:web，相当于 https://web.alice |
更多其它服务协议将由 NS 社区提案定义。
需要注意的是，往比特币网络写入数据成本较高，并且是公开的，服务方和用户只应该把最核心的、需要公开的数据写入链上。更多业务数据应该由链下的服务提供方和用户自行存储，NS-Indexer 索引器只负责提供链上可信数据的查询验证服务。
比如域名场景下，name 实际相当于顶级域名，用户可以把该顶级域名的权威 Nameserver 解析记录到链上，并且可能需要域名服务提供方作为 attesters 证明人，子域名相关信息无需上链，其解析则由域名服务提供方负责。这样，用户可以通过 NS-Indexer 索引器查询到域名的权威 Nameserver，然后再到权威 Nameserver 查询子域名的解析记录，并且子域名解析记录也是由 1 号 PKI 服务的公钥来验证的。用户对域名拥有绝对控制权，不但可以彻底解决域名劫持问题，还可以实现域名的去中心化，域名服务提供方也可以是多个，用户可以自由选择。
0号服务协议是服务于 NS 自身的协议，它定义了名称的所有权声明和更新操作，以及名称状态数据的验证。
| Subcode | Params | Description |
|---|---|---|
0 |
null |
最轻量的续约操作，仅更新 sequence 和状态时间 |
1 |
PublicKeyParams |
确认新的公钥数组，即声明所有权 |
2 |
PublicKeyParams |
声明新的公钥数组，即允许控制权转移到这组新公钥 |
0号操作及名称所有权有效期：
虽然比特币网络铭文记录的数据是永久了，但 NS 协议定义的名称所有权并不是永久的，协议定义了名称失效时间 NAME_STALE_SECONDS 为365天，过期时间 NAME_EXPIRE_SECONDS 则为 NAME_STALE_SECONDS 之后的180天。
如果用户的名称在365天内没有更新操作，则处于失效状态——NS-Indexer 索引器对该名称的数据验证将标记为失败，如果再过180天还是没有任何更新操作，则该名称过期，其他用户可以声明该名称的所有权。
用户对名称的任何更新操作都会延续名称的有效期，最轻量的操作就是 0 号服务协议下的 0 号操作。
注意，时间以比特币区块的 block_time 为准。
PublicKeyParams 定义：
在 Rust 源码中定义如下：
pub struct PublicKeyParams {
pub public_keys: Vec<Vec<u8>>,
pub threshold: Option<u8>, // default to public_keys.len()
pub kind: Option<u8>, // default to 0: ed25519
}用 CBOR 描述则为一元、二元或三元组：
public_keys：公钥数组，每个公钥是一个字节数组，建议不超过5个公钥，多签建议使用3或4个公钥。threshold：可选的多签阈值声明，如果提供则必须小于等于public_keys的长度，默认为public_keys的长度。kind：可选的公钥类型声明，目前只支持0号ed25519公钥。
NS 协议有4种阈值验证 ThresholdLevel，分别是：
- Single - 单签名验证，只要有一个签名验证成功即通过，使用场景如：确认某用户是名称持有者之一。
- Default - 默认多签验证，需要有
threshold数量的签名验证成功才通过，一般名称状态更新使用该验证，0-0号操作使用该值验证。 - Strict - 严格多签验证，需要有
threshold + 1（但不超过公钥数量）数量的签名验证成功才通过，0-2号操作使用该值验证。 - All - 全签名，需要全部公钥签名验证成功才通过，
0-1号操作使用该值验证。需要注意的是，这里的全部公钥是新所有者的全部公钥。
比如名称 "x" 声明了4个公钥，阈值为2，那么：
- 某些服务提供方只需要单签名验证，任何1/4公钥签名验证成功即可；
"x"更新其它服务协议时，NS-Indexer 会使用默认多签验证，需要2/4公钥签名才验证成功；"x"要更新公钥数组（如转移所有权）发起0-2号操作时，NS-Indexer 会使用严格多签验证，需要3/4个公钥签名才验证成功；"x"持有人声明所有权0-1号操作，NS-Indexer 会使用全签名验证，需要4个公钥签名才验证成功。
又比如名称托管场景下，最合适的设置是3个公钥，其中用户持有2个公钥，托管商持有1个公钥，阈值为1，那么：
- 用户或者托管商能发起任何常规更新操作，如名称续期；
- 需要转移所有权时，就必须有用户参与了，托管商单方面无法声明新的公钥数组；
- 即使某一个公钥丢失了，用户可以利用还有效的两个公钥签发
0-2号操作声明新公钥数组，再用全部新公钥签发0-1号操作确认新公钥数组，这两个操作可以在一个铭文请求中完成。
除了 threshold 阈值机制，NS 协议也天然支持 FROST 阈值签名验证，FROST 生成多方签名的流程相对复杂。
通过 NS 协议往比特币网络写入的数据相当于数据库写入日志，它更新了数据库的状态。数据库状态需要通过 NS-Indexer 索引器构建出来，从而为上层应用提供可信数据服务。 任何人运行 NS-Indexer 索引器构建出来的 NS 数据状态都应该是一致的，NS 数据状态本身也是基于区块链结构，可以被快速校验。
Rust 源码： https://github.com/ldclabs/ns-rs/blob/main/crates/ns-protocol/src/state.rs
NS-Fetcher 是用 Rust 实现的一个轻量级的同步和验证 NS 数据状态的库。不希望运行完整 NS-Indexer 节点的用户可以使用该库，它可以从任何一个完整 NS-Indexer 节点同步数据，然后验证数据状态。