Qtum量子鏈的起源及技術(shù)創(chuàng)新解析！
Qtum量子鏈的起源及技術(shù)創(chuàng)新解析!Qtum量子鏈開始于2016年，正是區(qū)塊鏈領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新迭出、項目百花齊放的時間。Qtum團隊的成員早在2012年就開始接觸、研究比特幣和其他區(qū)塊鏈項目的技術(shù)，并在這個領(lǐng)域進行了持續(xù)的深挖。
直到2016年，加密貨幣市場已經(jīng)在小范圍內(nèi)經(jīng)歷了兩輪周期，以比特幣為代表的各色加密貨幣項目正如火如荼，以以太坊為代表的智能合約平臺項目也呈追趕之勢。然而，作為當時行業(yè)中最具技術(shù)創(chuàng)新性的兩大社區(qū)，比特幣和以太坊一直是割裂的，這在很大程度上阻礙了行業(yè)的進一步發(fā)展。Qtum 量子鏈的初衷是在比特幣這套精妙的符號體系之上，增加對智能合約的支持，兼容兩個社區(qū)已有的技術(shù)積累和后續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新，進一步實現(xiàn)更豐富的技術(shù)演進，最終實現(xiàn)公有鏈領(lǐng)域的突破。
Qtum 量子鏈是首個成功在 UTXO 模型之上實現(xiàn)智能合約的公鏈項目，并且其核心協(xié)議可以在包括比特幣在內(nèi)的幾乎所有基于 UTXO 的區(qū)塊鏈項目中實施。
Qtum的設計中，最重要的幾個關(guān)鍵詞是安全、靈活、解耦、去中心化和自治。通過復用比特幣的底層架構(gòu)和以太坊虛擬機(EVM)，Qtum能夠同時跟進比特幣和EVM的所有技術(shù)更新，既具有比特幣 UTXO 模型的安全性和穩(wěn)定性，又具有圖靈完備的 EVM 帶來的無限靈活性以及豐富的配套開發(fā)工具。
為了打通原本互不兼容的兩套體系，也為了未來的擴展與迭代，Qtum設計了賬戶抽象層(Account Abstraction Layer, AAL)。AAL將UTXO的資金層與智能合約層完全解耦，一方面將UTXO抽象成EVM等虛擬機可用的賬戶形式，另一方面也為后續(xù)兼容多虛擬機并行(如WASM，Qtum x86 虛擬機等)做好了準備。Qtum 采用純 PoS 共識機制，并進一步提升了共識機制的安全性。
參與共識的節(jié)點只需持有QTUM，無需特殊硬件，全節(jié)點就可以幾乎無感地運行在普通家用電腦上，參與網(wǎng)絡共識、競爭出塊、獲得獎勵。這使得Qtum常年有數(shù)千個全節(jié)點在線，是全節(jié)點數(shù)量全球第三的去中心化公鏈網(wǎng)絡。
在強調(diào)去中心化的同時，Qtum實現(xiàn)了60-70TPS的性能，高于比特幣與以太坊。鑒于區(qū)塊鏈領(lǐng)域社區(qū)共識的重要性，Qtum還提出了分布式治理協(xié)議(DGP)，使用智能合約對區(qū)塊鏈進行鏈上治理，生態(tài)參與者可以通過DGP動態(tài)地修改區(qū)塊大 小、合約費用模型等重要參數(shù)，實現(xiàn) Qtum 網(wǎng)絡的無縫升級，同時可以有效避免由社區(qū)分歧引發(fā)的分裂。
Qtum是在比特幣、以太坊等項目的基礎(chǔ)上提出了自己的設計。一切開源項目，甚至可以說一切發(fā)明創(chuàng)造、科學探索都是踩在前人的肩膀上前行，就算比特幣也不例外。
量子鏈的技術(shù)創(chuàng)新
Qtum量子鏈成功復用了比特幣和以太坊中最具創(chuàng)新性也是最有價值的部分：比特幣底層的UTXO記賬系統(tǒng)和以太坊的EVM虛擬機，將比特幣的穩(wěn)定、安全與智能合約的無限靈活性結(jié)合了起來，并以此為基礎(chǔ)實現(xiàn)自身的創(chuàng)新和迭代。得益于與比特幣、以太坊良好的兼容性，Qtum 陸續(xù)發(fā)布了閃電網(wǎng)絡、跨鏈原子交換、Qtum-IPFS，Qtum-Plasma 等代表行業(yè)內(nèi)最新技術(shù)進展的實現(xiàn)。
與此同時，Qtum 也在不斷對外進行技術(shù)輸出，反哺比特幣、以太坊等開源項目。Qtum 核心團隊曾發(fā)現(xiàn)并修復了比特幣增發(fā)漏洞，改進了 PoS 共識機制的安全性問題，還提出了智能合約代付手續(xù)費機制以降低使用門檻。而團隊正在研發(fā)的隱私資產(chǎn)、云鏈結(jié)合以及智能合約 Staking 等也將對行業(yè)的進一步發(fā)展提供技術(shù)基礎(chǔ)。
賬戶抽象層(AAL)
如第一節(jié)所述，為了將比特幣和智能合約結(jié)合起來，Qtum設計了賬戶抽象層(AAL)。AAL主要有兩個作用：一是將比特幣的UTXO模型抽象成EVM可用的賬戶模型，使EVM能在比特幣的底層上運行，執(zhí)行智能合約;二是將資金層與合約層分離、解耦，使各層的運行相對獨立，為后續(xù)的迭代、擴展做好準備。依靠這種設計，Qtum后續(xù)的x86虛擬機可以與EVM并行地運行在量子鏈上，而無需對底層協(xié)議做大幅修改，保留了良好的功能擴展性。
甚至在未來，任何基于賬戶模型的虛擬機都可以適配運行在量子鏈上。為了實現(xiàn)AAL，Qtum針對智能合約操作和UTXO操作之間的對應與轉(zhuǎn)換進行了大量調(diào)整與優(yōu)化，并設計了三個新的操作碼：
OP_CREATE ：創(chuàng)建智能合約
OP_CALL ：調(diào)用智能合約 ( 向合約發(fā)送 QTUM)
OP_SPEND ：花費智能合約中的 QTUM
在產(chǎn)生新區(qū)塊時，除了對交易腳本做常規(guī)的檢查外，還需要檢查是否包含上述的操作碼。OP_CREATE 用于向虛擬機傳遞合約字節(jié)碼。OP_CALL 將 data、gasPrice、gasLimit、VMversion 等運行智能合約所需的關(guān)鍵參數(shù)通過交易腳本發(fā)送，最終傳遞到虛擬機中。
OP_SPEND 則用于把合約執(zhí)行結(jié)果轉(zhuǎn)換為標準的 UTXO。通過引入上述三個腳本，Qtum 的 UTXO 模型具備了識別和處理智能合約相關(guān)交易的能力。為了保證合約狀態(tài)以及 UTXO 的共識，Qtum 的區(qū)塊頭除了包含與比特幣相同的字段外，還需要額外加入 hashStateRoot 以及 hashUTXORoot 兩個字段。更多技術(shù)細節(jié)可以參考這篇文章。
MPoS共識機制
Qtum的另一項創(chuàng)新是MPoS共識機制。作為公有鏈最為核心的部分之一，共識機制是公有鏈能夠去中心化地決定記賬權(quán)歸屬、完成交易驗證取得全局共識的依據(jù)?，F(xiàn)有的主流共識規(guī)則都存在各自的問題：PoW算法沒有進入門檻，任何人都可以使用PC等設備進行驗證和挖礦，但以目前專業(yè)礦場的算力水平來看，普通設備在概率上幾乎完全沒有可能取得出塊權(quán)。
而且PoW算法一直被詬病無謂的消耗大量能源，對環(huán)境不友好。DPoS、dBFT等算法由于對性能的追求，去中心化程度較低。而且此類網(wǎng)絡需要高性能服務器才能成為全節(jié)點參與網(wǎng)絡驗證，想要成為出塊節(jié)點的門檻極高。
Qtum的MPoS算法改進自PoS3.0.但傳統(tǒng)的PoS共識機制和智能合約的結(jié)合會帶來“垃圾合約”攻擊等安全隱患，無法直接用于Qtum。對此，Qtum 通過使出塊節(jié)點和其他節(jié)點分享收益并將收益延遲化，增加攻擊的成本。
每個區(qū)塊獎勵由 10 個礦工平分，其余獎勵延遲 500 區(qū)塊。即 1/10 區(qū)塊獎勵立刻獲得，其余 9/10 獎勵在 500 個區(qū)塊之后連續(xù) 9 個塊中獲得。挖礦獎勵 = 區(qū)塊所得 + 手續(xù)費 + 運行智能合約 gas 費用。這個收益機制的改進在不改變 PoS3.0 的核心邏輯的前提下，使攻擊者無法預測獲得區(qū)塊獎勵的多少，也無法立即獲得區(qū)塊獎勵，從而極大提高了發(fā)動上述“垃圾合約”攻擊的成本(僅存在理論可能性，實際操作中完全無法實現(xiàn))。
MPoS使Qtum在可擴展性與去中心化之間實現(xiàn)了一個平衡。MPoS共識對硬件要求低，可以在幾乎所有家用電腦上運行，而對系統(tǒng)資源的占用不會影響電腦的正常操作，參與區(qū)塊生成的抵押物不是算力(硬件成本與電費)，而是一定量的QTUM。
相比于現(xiàn)在PoW公鏈的算力集中程度和DPoS公鏈的低節(jié)點數(shù)，Qtum的設計可能更符合中本聰對去中心化網(wǎng)絡的設想。在維持了去中心化的基礎(chǔ)上，Qtum的可擴展性也遠大于比特幣和以太坊，能達到60-70TPS，有效緩解了網(wǎng)絡擁堵問題，并隨著費用模型的優(yōu)化和x86虛擬機的應用，可擴展性可以進一步提高。
相對于別的有Staking功能的區(qū)塊鏈，由于Qtum的共識算法為Staker帶來了更靈活的參與與退出方式。首先參與Qtum的Staking，只需下載Qtum核心錢包，借助家用電腦即可成為全節(jié)點，參與Staking，無需信任各種服務商，也無需繳納費用。
其次，UTXO模型使得參與者可以將Staking的QTUM分割成多筆UTXO，每筆UTXO在計算凍結(jié)時間時互相獨立，所以質(zhì)押投票更為靈活，只有取得出塊權(quán)的UTXO會被凍結(jié)，而且凍結(jié)時間只有約17小時。因此，參與者的流動性風險也小于市面大多數(shù)Staking項目。
分布式治理協(xié)議(DGP)
Qtum在未來還將對智能合約Staking等離線Staking手段進行研發(fā)，進一步降低用戶參與網(wǎng)絡的門檻，并保證收益的安全性。
區(qū)塊鏈社區(qū)關(guān)于一個項目的發(fā)展方向產(chǎn)生不同意見而分裂、通過硬分叉產(chǎn)生新鏈的事件時有發(fā)生。此類不同意見大致可以分為三類：
對項目算法、功能等發(fā)展方向的分歧;
對區(qū)塊鏈某些參數(shù)的分歧;
修復關(guān)鍵漏洞、回滾。
1與3在某些情況下必須借助硬分叉才能解決，但第二類問題可以以更溫和的方式取得一致。DGP 本身的框架是通過若干部署在創(chuàng)始區(qū)塊的智能合約來實現(xiàn)的，其基本的治理結(jié)構(gòu)是這樣，在整個生態(tài)內(nèi)部的礦工(Staker)、開發(fā)者和 QTUM 持有者都是區(qū)塊鏈治理的參與者，通過投票去完成治理的過程。最終讓區(qū)塊鏈能夠?qū)崿F(xiàn)自我管理、升級和迭代。 DGP 核心邏輯的實現(xiàn)，是由一系列的智能合約(包括框架合約，特性合約)組成。區(qū)塊鏈核心代碼在共識過程中執(zhí)行協(xié)議的智能合約，獲得當前的共識狀態(tài)。同時它能通過發(fā)送相應交易完成區(qū)塊鏈網(wǎng)絡的狀態(tài)轉(zhuǎn)換，升級無需區(qū)塊鏈網(wǎng)絡軟件更新。
目前出于安全考慮，只允許DGP對系統(tǒng)部分參數(shù)進行治理，未來 DGP 可以不斷迭代，實現(xiàn)更多更復雜的治理?；氐骄唧w實現(xiàn)，創(chuàng)世塊嵌入了常見的區(qū)塊鏈參數(shù)治理的智能合約，每個治理的主題都由獨立的框架合約控制 ( 模板 )，這意味著每個功能有獨立的治理、授權(quán)機制以及內(nèi)置限制條件 Block size, Min GasPrice, Block GasLimit, Gas Schedule。 此外 DGP 合約還具備自毀功能，能在提案治理上發(fā)生意外時啟動，治理參數(shù)退回到默認狀態(tài)。
Qtum 2.0 以及未來方向
Qtum 一直專注于區(qū)塊鏈底層基礎(chǔ)設施的研究，在比特幣和 EVM 的基礎(chǔ)上不斷進行技術(shù)迭代。在主網(wǎng)穩(wěn)定運行近兩年后，Qtum暴露出現(xiàn)有系統(tǒng)和共識規(guī)則中存在的一些缺陷。為了適應日益變化的區(qū)塊鏈技術(shù)應用場景，Qtum 將逐步對底層協(xié)議進行升級，推出 Qtum 2.0.
底層協(xié)議升級
Qtum 于 2019 年 10 月 17 日完成了 Qtum 2.0 的第一次硬分叉升級，旨在對底層協(xié)議進行優(yōu)化，并作為后續(xù)升級的技術(shù)準備。此次升級包含如下更新：
引入了智能合約手續(xù)費代付機制，從根本上改變了智能合約的調(diào)用和手續(xù)費支付邏輯，進一步降低使用門檻，并豐富了其應用場景;
增加多個實用的預編譯合約，特別是對復雜的密碼學邏輯的支持，在降低開發(fā)成本的同時擴展了智能合約未來可應用的范圍，如用于構(gòu)造隱私資產(chǎn)、智能Staking等;
升級了虛擬機版本，支持更多新特性，為開發(fā)者提供更強大的技術(shù)支撐;
改進了難度調(diào)整算法，進一步增強網(wǎng)絡的穩(wěn)定性。
對于項目近期的研究與開發(fā)，Qtum將重點放在新的x86虛擬機與隱私資產(chǎn)、智能合約Staking、將區(qū)塊鏈與云計算結(jié)合等方面。
x86 虛擬機
x86虛擬機是Qtum項目的重要組成部分，該虛擬機的實現(xiàn)將使Qtum上的智能合約開發(fā)更接近主流編程范式。盡管以太坊的Solidity已經(jīng)擁有了很多開發(fā)者，但由于其設計上的缺陷、缺少很多通用現(xiàn)代編程語言的特性，使得開發(fā)者學習與開發(fā)成本都很高，很多想法無法實現(xiàn)。Qtum的x86虛擬機遵循與EVM完全不同的基礎(chǔ)設計，能夠更便宜地支持更多種類的通用計算。
x86是一種延續(xù)了數(shù)十年的計算機指令代碼架構(gòu)，被Intel等芯片廠商廣泛使用，幾乎所有主流的編程語言和工具都是在此架構(gòu)基礎(chǔ)上實現(xiàn)的。x86 虛擬機將會自動繼承對上層語言和工具鏈的支持，從而使Qtum擺脫EVM計算空間和功能上的限制，解鎖更多特性。Qtum的x86虛擬機計劃首先實現(xiàn)Rust語言版本，并且將會陸續(xù)支持包括 Rust/C/C++ 在內(nèi)的幾乎所有主流編程語言進行智能合約開發(fā)。
使用x86虛擬機也能為開發(fā)者提供更多標準庫，這些標準庫將以類似預編譯合約的方式存在，并且可以通過 DGP 對其費用價格進行治理，這將極大地降低開發(fā)者開發(fā)智能合約的難度和開發(fā)運營成本。除了虛擬機的內(nèi)核之外，Qtum x86虛擬機還設計了一種存儲租用模型和新型的狀態(tài)存儲模型，為區(qū)塊鏈瘦身。狀態(tài)膨脹的問題在Qtum上可能還不明顯，但比特幣和以太坊的全節(jié)點已經(jīng)達到200GB以上，EOS更是超過了1TB。
如果普通家用計算機無法輕松運行全節(jié)點，那區(qū)塊鏈網(wǎng)絡必然會落入少部分專業(yè)人士手中，去中心化也就無從談起。x86虛擬機設計的存儲空間租用模型將從費用模型的角度有效解決這個問題。而新型的增量狀態(tài)存儲模型使智能合約的簡單支付驗證(SPV)成為可能，未來甚至可以通過手機等移動設備實現(xiàn)完全去中心化的 Qtum 智能合約調(diào)用。此外，x86虛擬機還將支持可變長度的變量、可以利用更大的內(nèi)存空間實現(xiàn)長時間監(jiān)視區(qū)塊鏈狀態(tài)的智能合約、快速調(diào)取第三方合約狀態(tài)等更復雜的功能，將極大地豐富智能合約開發(fā)的想象力。
隱私資產(chǎn)
對于現(xiàn)今的大多數(shù)公鏈來說，無論是普通轉(zhuǎn)賬還是合約調(diào)用，各參與方的地址與數(shù)額、賬戶余額等信息都是透明的，十分不利于區(qū)塊鏈的商業(yè)化應用。而現(xiàn)有的解決方案往往因為成本、效率、區(qū)塊鏈的支持程度等因素，無法大范圍地應用。Qtum計劃通過智能合約支持隱私資產(chǎn)的發(fā)行和流轉(zhuǎn)，并通過部署預編譯合約、優(yōu)化隱私證明數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等方式，降低隱私資產(chǎn)相關(guān)合約在 Qtum 區(qū)塊鏈上的開發(fā)和使用成本。日前進行的Qtum2.0的升級中，已經(jīng)部署了btc_ecrecover預編譯合約，未來還將繼續(xù)部署更多關(guān)于secp256k1橢圓曲線、Schnorr簽名的預編譯合約，進一步降低隱私資產(chǎn)方案的部署運行成本。
區(qū)塊鏈+云
此外，針對目前去中心化應用面臨的困境，Qtum還在積極探索區(qū)塊鏈與云計算相關(guān)技術(shù)的結(jié)合。區(qū)塊鏈發(fā)展到今天，仍然沒有脫離比特幣的按時間出塊+全局同步驗證的邏輯。這對于轉(zhuǎn)賬這類低交互頻率的使用方式來說問題不大，但是對于應用平臺，可能并不是最好的方式?？梢钥吹剑恍┖唵蔚男∮螒蚓湍軐⒁蕴?、EOS等平臺堵塞，所以在大規(guī)模商業(yè)應用上，現(xiàn)有的公鏈平臺很難被信任。盡管現(xiàn)在有很多項目正在分片、DAG、鏈下計算方案等方向進行探索，但仍沒有定論，都在實驗階段。Qtum 團隊認為，區(qū)塊鏈為應用帶來的最重要特性并不是“去中心化”，而在于以下三個“區(qū)塊鏈特征”：
賬戶、地址、資金和身份“四位一體”的權(quán)限管理機制;
自帶一套天然的清結(jié)算網(wǎng)絡;
激勵機制和流動性帶來的高速增長。
而這些，正是現(xiàn)有的所有互聯(lián)網(wǎng)應用所缺少的特性?，F(xiàn)有的大多數(shù)互聯(lián)網(wǎng)應用都部署在云上，而且在可以預見的未來，部署在云上的應用仍將是主流。如何將上述的區(qū)塊鏈特征與部署在云上的應用進行融合，將是區(qū)塊鏈應用能否真正落地的關(guān)鍵，也是突破去中心化應用困境的最可行方案。
智能合約 Staking 機制
在標準的 PoS 系統(tǒng)中，參與 Staking 的節(jié)點必須保持在線，Qtum 也不例外。但節(jié)點在線的弊端在于，首先對于普通用戶，雖然他們可以在自己的個人電腦上進行 Staking，但在不租用服務器的情況下，很難保證 24 小時在線，從而很難保證收益，長此以往會影響其參與 Staking 的積極性，從而降低網(wǎng)絡去中心化程度;而對于“大戶”，即持幣較多的 Staker，他們對于把大量的幣始終放在熱錢包也有安全上的顧慮。
純 PoS 機制下的公鏈也存在礦池，雖然礦池有較高的安全性，但用戶必須把幣轉(zhuǎn)給礦池才能由其代為 Staking，這使用戶喪失了對幣的控制權(quán)，既有損失本金的危險，又有使網(wǎng)絡降低去中心化程度的風險。而一些項目采用的代理共識機制，如 dPoS，dBFT 等，本質(zhì)上更接近中心化網(wǎng)絡，而且普通用戶代理給超級節(jié)點的幣所獲得的收益也得到通過鏈上邏輯的保證，而是根據(jù)約定在鏈下分配收益，這無疑也帶來了很大的不確定性。
Qtum 正在研發(fā)的智能合約 Staking 機制能很好地解決上述問題。普通用戶可以將 Staking 的權(quán)利代理給專門的 Staking 智能合約，從而無需保持自己的節(jié)點在線，而且始終有對自己代幣的控制權(quán)或提幣權(quán);大的 Staker 也可以將幣的 Staking 權(quán)利托管給合約，而將幣保存在安全的冷錢包里;所有托管用戶的收益都是由智能合約在鏈上進行分配的，不存在中心化礦池的風險。
不僅如此，由于智能合約是可編程的，這種機制將為 Staking 帶來更多的靈活性，收益方式、回報方式都可以通過合約邏輯進行控制，無需第三方介入，用戶可以選擇適合自己的合約進行托管，也可以部署自己定制的 Staking 合約。
以上就是Qtum量子鏈的起源及技術(shù)創(chuàng)新解析！的詳細內(nèi)容，更多關(guān)于量子鏈的技術(shù)創(chuàng)新的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！
你可能感興趣的文章
-
2023年最有潛力的虛擬幣有哪些？
這篇文章主要介紹了2023年最有潛力的虛擬幣有哪些？的相關(guān)資料,需要的朋友可以參考下…
2023-06-12 -
2023年幣圈最有潛力千倍幣一文了解
這篇文章主要介紹了2023年幣圈最有潛力千倍幣全面介紹的相關(guān)資料,需要的朋友可以參考下…
2023-06-12 -
區(qū)塊鏈與數(shù)字貨幣的未來前景究竟有哪些？
這篇文章主要介紹了區(qū)塊鏈與數(shù)字貨幣的未來前景究竟有哪些？的相關(guān)資料,需要的朋友可以參考下…
2024-11-15 -
什么是代幣經(jīng)濟學？代幣經(jīng)濟學的目的是什么？
所有加密貨幣都在一個具有自己規(guī)則和工作原則的系統(tǒng)內(nèi)運作，這就是代幣經(jīng)濟學,它不僅解釋了代幣的運作方式，還決定了項目的成功,因此，對于任何投資者來說，理解代幣經(jīng)濟學…
2025-04-16 -
QRK是什么幣？QRK幣官網(wǎng)總量和交易平臺介紹
這篇文章主要介紹了QRK是什么幣？QRK幣官網(wǎng)總量和交易平臺介紹的相關(guān)資料,需要的朋友可以參考下…
2023-06-11 -
FID是什么幣？FID幣官網(wǎng)總量和幣種概念介紹
這篇文章主要介紹了FID是什么幣？FID幣官網(wǎng)總量和幣種概念介紹的相關(guān)資料,需要的朋友可以參考下…
2023-06-11 -
FOR幣發(fā)行價多少？原力協(xié)議發(fā)行價格介紹
這篇文章主要介紹了FOR幣發(fā)行價多少？原力協(xié)議發(fā)行價格介紹的相關(guān)資料,需要的朋友可以參考下…
2023-06-10 -
IF幣現(xiàn)在的價格 IF幣初始發(fā)行價多少？
這篇文章主要介紹了IF幣現(xiàn)在的價格 IF幣初始發(fā)行價多少？的相關(guān)資料,需要的朋友可以參考下…
2023-06-10 -
UMEE幣未來價值分析？UMEE幣發(fā)行價格多少
這篇文章主要介紹了UMEE幣發(fā)行價格多少？UMEE幣未來價值分析的相關(guān)資料,需要的朋友可以參考下…
2023-06-10 -
APL幣發(fā)行價多少？APL幣前景及未來價值怎么樣
這篇文章主要介紹了APL幣發(fā)行價多少？APL幣前景及未來價值怎么樣的相關(guān)資料,需要的朋友可以參考下…
2023-06-10
