全球数字货币投资Circle发布Qtum研究报告(译文版)

量子链区块大康2018-10-25 11:22:21  阅读 -评论 0  阅读原文

背景介绍

Qtum量子链——结合比特币以太坊优势的开源智能合约平台。

Qtum量子链项目由三位联合创始人帅初、Neil Mahi以及Jordan Earls发起。其中帅初曾于2012年入职阿里巴巴,Neil Mahi则拥有超过20年的软件开发经验,也在区块链开发领域也超过四年。

Qtum量子链团队认为比特币是目前最成熟稳定的区块链,从而运用Bitcoin Core作为项目的核心基础。然而比特币无法运行智能合约编写中需要的图灵完备代码,故Qtum量子链结合了以太坊虚拟机(EVM),并在未来结合可支持dApps开发的其他虚拟机。

比特币运用的是UTXO模型而以太坊虚拟机(EVM)与其他虚拟机运用的则是账户模型以确保其简易性。为了使比特币的UTXO模型能与虚拟机的账户模型相兼容,Qtum量子链在二者之中添加了一个"交互层",称之为账户抽象层(AAL)。

运行Bitcoin Core使得Qtum量子链的更新迭代能够集成比特币的开发,而与以太坊虚拟机(EVM)的结合则使得以太坊开发者可将dApps置于Qtum量子链平台上。Qtum量子链官方宣布了正在开发x86虚拟机的相关信息,该虚拟机将在未来支持使用更多主流开发语言的智能合约编写以及dApps开发。

共识机制:Qtum量子链运用了Blackcoin版本的权益共识证明(PoS 3.0)来达成共识,而比特币与以太坊目前还在使用工作量证明共识机制(PoW)

治理:Qtum量子链运用分布式自治协议(DGP)将区块链上的投票权去中心化,使开发者能够对区块链的各项参数(区块大小、gas费用等)进行动态调整。

其他特点:Qtum的智能合约能够在轻量化设备上执行(如移动设备及物联网设备)。

UTXO VS AAL

UTXO模型:比特币运用UTXO模型,该模型的原理就好比使用货币或支票支付对比使用信用卡或借记卡支付。打个比方,Alice想要购买一件30美元的T-恤,而她手中拥有2张20美元的支票,她没有办法只向商贩支付1.5张支票,只能将两张全部支付给商贩并获得一张10美元支票的找零。

UTXO模型的运行也使用了类似的方式,在之前的交易中,Alice拥有两笔交易输出分别为1个比特币和0.5个比特币,而她需要向商贩支付1.3个比特币。当她支出1.5个BTC时,钱包形成了两个新的交易输出,发送1.3个比特币给到,并将剩下的0.2个退回给Alice。这一特点比特币用户能够在区块链浏览器上轻松查询到,在发现他们的比特币地址之后,所呈现的交易数据通常是用于支付的比特币数量大于既定值。

账户模型:以太坊的账户模型与银行的账户模型非常相似,账户的总资金全部汇集在一起,形成一个总体的余额,每一笔交易都必须使用交易所需的精确金额——不可更改。例如,Alice的账户里有40美元,她想花30美元买一件T-恤,她发送给商人正好30美元,账户里剩余10美元。

Qtum量子链使用UTXO模型的一大原因是它能够更好地保护用户资产安全,免受重放攻击和双花攻击的影响。此外,由于每个交易使用独立的输出,因此区块链还可以从并行处理的交易中获得更大的可扩展性。

账户抽象层AAL:就开发者们的观点来说,要实现UTXO与账户模型之间的转换并不容易。Qtum量子链运用了账户抽象层(AAL)来实现两者的交互与结合,账户抽象层(AAL)是Qtum量子链团队自主开发的一个交互层,能够使Qtum量子链上使用基于UTXO模型的同时向运行智能合约的虚拟机展示基于账户模型的系统,由此一来,任何能够在以太坊上完成的开发都可以在Qtum量子链上完成。

POS 共识机制

Qtum量子链运用PoS共识机制以确保网络的安全性并达到共识,在其原型——Blackcoin版本的PoS 3.0中,网络参与者通过持有Token进行Token Staking,验证网络交易并生成区块。获得新区块奖励的可能性的与网络权重成正比。如果网络参与者不诚实,并试图与系统博弈,PoS将在通过没收部分或全部Staking所得Token对他们进行惩罚。

Qtum量子链的PoS机制不存在staking的准入门槛,因此整个网络更加去中心化。其挑战在于,如果通过作弊获得的收益大于受到的惩罚,那么持有越少QTUM的staking节点将越倾向于作弊。Qtum量子链运用了Token的"成熟"机制,以提高攻击成本。Token必须先"成熟"(即500个区块确认)才能参与Staking。

Qtum量子链选择PoS的原因还在于PoW共识机制是能源密集型的,浪费能源且不利于可持续发展。

Qtum 量子链中,每144秒最大产生2MB的区块。目前的通货膨胀率设定为每年1%,并计划每四年减半,为期三十二年。 截至撰写时,QTUM流通供应量约为8850万,预计最大供应量~1.07亿 。

目前的区块奖励是4个QTUM。 0.4 QTUM 是创建区块时获得的奖励,需被锁定,直到成熟(500个区块)。在最初的 0.4 奖励成熟之后,剩余的 3.6 QTUM 分配到超过9个区块里。Qtum量子链使用锁定和延迟奖励保证安全,其他人要攻击网络就很难。

*Qtum区块奖励分配

安全性-Gas由于一旦网络遭到恶意滥发垃圾信息攻击,区块链就会被阻塞,将无法处理合法交易和验证。所以,与以太坊类似,Qtum量子链使用gas提高恶意攻击者滥发攻击的成本,进而阻止恶意攻击者。 gas 以 Qtum satoshis --- QTUM的最小单位(0.00000001 Qtum)计价。如果用户发起恶意滥发垃圾信息攻击,那么攻击的gas成本(40 QTUM satoshis)将会增加,让攻击变得非常昂贵。如果QTUM价格上涨且gas价格过高,则可以调低gas成本。Qtum量子链使用分布式自治协议(DGP)机制实现gas费用的动态调整,目前Qtum量子链团队正对它进行实时监控。Qtum量子链将面临的挑战是,确保gas fee限制和价格上涨不会阻碍复杂智能合约的部署。

Qtum x86虚拟机

Qtum量子链将推出另一款能够支持多语言编程的 x86VM 虚拟机。Qtum团队表示账户抽象层( AAL) 能够支持各种虚拟机的集成,Qtum 团队意识到以太坊虚拟机( EVM) 及其编程语言(Solidity)有一些设计缺陷,并且缺乏足够的验证工具。

Qtum团队正在开发Qtum x86虚拟机,允许开发者使用主流的编程语言,如C,C ++,Rust,Python等进行智能合约部署,并在Qtum量子链上开发dApps,而不是仅仅局限于Solidity。在未来x86 的实现过程中,Qtum将先启动一个公共测试网并部署一个bug修复的赏金计划,在历经数月的反馈收集阶段后推出主网版本。

Qtum 区块链治理——DGP

Qtum量子链团队开发了一种分布式自治协议(DGP),用于对区块链的基本参数进行动态调整。同时,Qtum 还会在必要时使用硬分叉和软分叉,但仅用于添加新功能或实现其他无法在不分叉的情况下完成重要的事务。

分布式自治协议(DGP)涉及区块大小和gas的成本,以及其他未公开定义的参数,Qtum计划使用DGP来防止分叉对网络造成的破坏。

DGP的四个步骤如下:

  • 一个利益相关团队发出一个修改参数的提议
  • 然后,所有利益相关团体投票赞成或反对该提议
  • 提议被接受(并且实现)或者被拒绝
  • 提议数据归档

利益相关者可以按照多种方式划分 - 按行业或纵向(金融服务,医疗保健,供应链等),按用户团体(用户,开发商,区块生产商等),按地区划分(美洲,欧洲,亚洲,非洲等),等等。据Qtum所说,无论以何种方式划分,不同的群体虽然可能会有不同的需求和兴趣,但都应该具有相同的代表性。

所以,Qtum 可能会实现一个系统,让每个利益相关方团体都可以投票给一个治理机构来代表他们做出关乎平台未来的决策。 如果实现这样一个民主结构,Qtum就必须同时建立一个投票机制。

Qtum量子链基金会

Qtum 量子链基金会(Qtum Blockchain Foundation)是一个总部设在新加坡的非营利性组织。 Qtum基金会的核心任务是区块链开发、不断完善代码库并促进Qtum量子链的大规模应用。该基金会设有一个决策委员会和四个次机委员会。

Qtum量子链正式落地时,基金会在普华永道会计师事务所的帮助下发布了一份白皮书,对基金会及其各委员会的职能和责任进行了概述。Qtum团队表示,他们计划在未来发布一份新包含最新信息的新版白皮书,并计划通过公开选举,允许持有QTUM的用户进入各个委员会.

产品特点

兼容性 - 帐户抽象层和操作码

为了将实现比特币的UTXO模型与以太坊虚拟机(EVM)的交互,Qtum量子链开发了帐户抽象层(AAL)。 AAL将UTXO转换为EVM可识别dApp的帐户模型,这样开发者就不必编写智能合约来选择自己的输出。因此,Qtum相当于为所有合约添加了一个共识选币算法(Consensus-critical coin picking)。关于Qtum如何将UTXO转换为帐户模型,这种技术细节超出了本报告的范围。虽然AAL最初的目的是将Qtum基于UTXO的底层区块链与EVM结合,但它也可以结合其他虚拟机。 x86VM就在下一个产品线上。 此外,AAL还能让开发者能够轻松地将基于以太坊的智能合约移植到Qtum量子链,反之亦然。尽管使用UTXO模型,Qtum还可以退还未使用的 gas 费用,这一功能在非UTXO模型的以太坊上也能适用。

结合EVM所需的另一个工具是操作码。操作码是一行代码的一部分,用于定义需要执行的操作。 Qtum使用了比特币的脚本语言,并增加了三个新的操作码(与AAL一起)实现智能合约。

轻客户端 - SPV

如上所述,Qtum选择bitcoin core和UTXO模型作为其基础的一个原因是使用SPV(简单支付验证)。 SPV允许在轻量化客户端(移动电话,平板电脑,物联网设备等)上执行智能合约而无需下载整个区块链数据,用户只需对区块头进行标记就足以完成交易验证,使得SPV轻量化客户端能够与智能合约和dApp进行交互,而无需下载整个区块链。目前Qtum SPV所面临的一个挑战是Qtum的轻客户端交易仅限于传输本地QTUM。

兼容性 - 比特币改进建议

运行 bitcoin core 代码允许Qtum合并网络更新,例如Segwit,闪电网络以及未来的比特币改进提案。目前 Segwit在Qtum上已被激活,但用户无需使用。

Qtum企业版

Qtum于2018年5月宣布推出Qtum X. Qtum X是专为企业级用户设计的私有链。目前所知的是系统将使用PoA共识机制作实现更强的交易处理能力(更高的TPD)。Qtum 企业版与Qtum之间存在着明显的区分,但目前还不清楚这两者是否可以进行交互(比如QTUM是否可以在这两个平台上通用)。

本文为Circle官方Qtum中文译文版,由于篇幅限制等因素稍作修改

声明:链世界登载此文仅出于分享区块链知识,并不意味着赞同其观点或证实其描述。文章内容仅供参考,不构成投资建议。投资者据此操作,风险自担。此文如侵犯到您的合法权益,请联系我们kefu@lianshijie.com

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