Qtum 研究院撰文闡述了 Qtum 量子鏈的設計思路與技術創新點,並介紹了 Qtum2.0 升級的內容,提出了對公有鏈評價的基本標準。

原文標題:《Qtum 研究院 | 公有鏈發展思考與 Qtum 量子鏈的技術革新之路》
作者: Qtum 研究院

  • 簡述了比特幣與以太坊的發展歷程、設計思想、以及目前面臨的問題;
  • 闡述了 Qtum 量子鏈的設計思路與技術創新點,介紹了 Qtum 的賬戶抽象層、共識機制、分佈式治理等主要部件的工作機制與實施方式,說明了 Qtum 量子鏈在開發靈活性、性能擴展性、技術穩定性等方面的優勢;
  • 介紹了 Qtum2.0 升級的內容,對未來發展方向,如 x86 虛擬機、隱私資產、鏈雲結合、智能合約 Staking 等做了簡單說明;
  • 結合目前公有鏈領域的發展現狀,提出了對公有鏈評價的基本標準,並對一些常見概念做了定義。

Qtum 研究院 | 公有鏈發展思考與 Qtum 量子鏈的技術革新之路

Introduction 前言

2008 年,一個名爲中本聰的 ID 在網絡上發表了一篇名爲「比特幣:一種點對點電子現金系統」的論文。文中設計了一套完全點對點、無需信任第三方的電子現金系統,命名爲比特幣。2009 年初,比特幣系統開始上線運行,直至今日。儘管「區塊鏈」這個專有名詞在數年後才被提出,但作爲該領域的第一個應用,比特幣在互聯網上成功實現了一套不能被」雙花「的加密貨幣符號體系,對後續所有區塊鏈領域的應用與創新都產生了深遠的影響。

其中,最重要的設計,如密碼學算法的應用、共識機制、博弈機制、對等網絡等,也被大多數區塊鏈項目沿用至今。比特幣之後陸續出現了許多染色幣和在比特幣基礎上微創新的電子現金系統,其本質上都是對這套加密貨幣符號體系的改進。隨着技術的迭代,參與這場技術與制度實驗的人也越來越多。

2014 年,以 Vitalik Buterin 爲首的團隊創立了以太坊,通過引入可以對符號進行編程的智能合約和虛擬機,希望除了提供標準的符號體系之外,還可以提供面向不同對象的服務,成爲一套通用的去中心化應用平臺。以太坊是公有鏈這一概念的開端,也使智能合約迅速成爲了大多數區塊鏈的標配。隨後,2015 年底,IBM 聯合數家數據與軟件服務巨頭開發了 HyperLedger 系列軟件,並大力向公衆推廣區塊鏈相關技術,及「許可區塊鏈」服務,使「區塊鏈」這個名詞逐漸衝破原來的小圈子,進一步被大衆所知。

Qtum 量子鏈的起源

Qtum 量子鏈開始於 2016 年,正是區塊鏈領域的技術創新迭出、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塊鏈項目的技術,並在這個領域進行了持續的深挖。直到 2016 年,加密貨幣市場已經在小範圍內經歷了兩輪週期,以比特幣爲代表的各色加密貨幣項目正如火如荼,以以太坊爲代表的智能合約平臺項目也呈追趕之勢。然而,作爲當時行業中最具技術創新性的兩大社區,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的進一步發展。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,兼容兩個社區已有的技術積累和後續的技術創新,進一步實現更豐富的技術演進,最終實現公有鏈領域的突破。

Qtum 量子鏈是首個成功在 UTXO 模型之上實現智能合約的公鏈項目,並且其核心協議可以在包括比特幣在內的幾乎所有基於 UTXO 的區塊鏈項目中實施。

Qtum 的設計中,最重要的幾個關鍵詞是安全、靈活、解耦、去中心化和自治。通過複用比特幣的底層架構和以太坊虛擬機(EVM),Qtum 能夠同時跟進比特幣和 EVM 的所有技術更新,既具有比特幣 UTXO 模型的安全性和穩定性,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工具。爲了打通原本互不兼容的兩套體系,也爲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,另一方面也爲後續兼容多虛擬機並行(如 WASM,Qtum x86 虛擬機等)做好了準備。

Qtum 採用純 PoS 共識機制,並進一步提升了共識機制的安全性。參與共識的節點只需持有 QTUM,無需特殊硬件,全節點就可以幾乎無感地運行在普通家用電腦上,參與網絡共識、競爭出塊、獲得獎勵。這使得 Qtum 常年有數千個全節點在線,是全節點數量全球第三的去中心化公鏈網絡。在強調去中心化的同時,Qtum 實現了 60-70TPS 的性能,高於比特幣與以太坊。鑑於區塊鏈領域社區共識的重要性,Qtum 還提出了分佈式治理協議(DGP),使用智能合約對區塊鏈進行鏈上治理,生態參與者可以通過 DGP 動態地修改區塊大 小、合約費用模型等重要參數,實現 Qtum 網絡的無縫升級,同時可以有效避免由社區分歧引發的分裂。

Qtum 是在比特幣、以太坊等項目的基礎上提出了自己的設計。一切開源項目,甚至可以說一切發明創造、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。

2 比特幣的發展歷程

比特幣並不是中本聰從零開始創造的產物。比特幣協議的一些重要組件,如點對點通信網絡、非對稱加密與密碼學簽名、默克爾樹驗證等技術在此之前都經過了多年的發展。比特幣的設計也參考了 Hashcash、Bmoney 等數字貨幣項目的設計思路。

比特幣的目標是成爲是「點對點現金系統」。2008 年次貸危機引發的經濟蕭條加劇了公衆對金融機構和現行金融體制的不信任,而一個不可超發、不可篡改、無需信任、透明可追溯的現金系統可以在某種程度上解決金融機構的弊病。在最初的一段時間內,比特幣及一些衍生的山寨幣確實在朝着成爲支付手段這個方向努力。陸續有很多商家與機構接受比特幣支付,並出現了比特幣 ATM 等設施,但大幅波動的價格、高昂的手續費(小額支付場景)、非常受限的處理能力和漫長的交易確認時間等等都限制了比特幣在支付領域的應用,而慢慢轉變成類似「數字黃金」的價值存儲屬性。

作爲一個電子現金系統,比特幣設計以安全、穩定爲首要條件,系統運行至今沒有出現過嚴重的系統故障和被成功攻擊的案例,這正是比特幣價值的基礎。但注重安全往往意味着相對保守的升級策略。十年間,除了技術層面的改進與維護之外,比特幣協議在功能上並沒有明顯的擴展,工作方式與性能仍與十年前類似。比特幣改進提案(BIP)是比特幣協議升級的主要方式,然而一個 BIP 從提出到決定是否實施,再到最終被實施,往往需要經歷漫長的過程,而且有可能導致社區分裂、產生分叉鏈的後果。Qtum 核心協議可以在比特幣的底層架構上支持智能合約,理論上可以作爲一個標準 BIP 在比特幣核心協議上進行升級和實施,但由於比特幣保守的升級策略,這種設想很難成爲現實。正因爲如此,Qtum 團隊才決定重新建立一條區塊鏈以實現這一設想,並在系統內設計了去中心化治理協議,處理網絡升級的決議。

比特幣的轉賬是由腳本實現的,系統會根據用戶請求,組合內置的操作碼生成腳本,通過執行腳本完成特定操作。所以理論上,比特幣也具備一定的可編程性,只是可完成的操作很少,而且很難操作。於是 2013 年,Vitalik Buterin 提出了以太坊的設想,將操作腳本抽象出來並進行擴充,創造出一套功能更豐富的字節碼,在節點的虛擬機上運行,將去中心化網絡應用場景從執行轉賬腳本擴展到執行任意邏輯的代碼,也就是智能合約。

3 以太坊的發展歷程

智能合約的概念由 Nick Szabo 於 20 世紀 90 年代初提出,指在無需信任的情況下可自動執行的數字合約。以太坊設計了多種智能合約編程語言(其中最爲流行的爲 Solidity,形式類似 JavaScript),以及相應的執行環境,EVM (以太坊虛擬機)。一段 Solidity 代碼在編譯成功、記錄到區塊鏈上之後就成爲了一份智能合約,任何達到預定條件的動作,如對合約轉賬,就會觸發合約,使其按照預定邏輯執行。

以太坊的智能合約利用費用機制(gas model),實現了一定程度的圖靈完備。但由於區塊大小、費用限制和 Solidity 語言自身的功能性等原因,無法實現過於複雜的邏輯與指令。費用機制是以太坊的另一項創造。通過預先對 EVM 每個字節碼所對應的系統資源消耗進行估算,以太坊賦予了每個操作碼一個費用值(gas)。在合約運行時,調用合約者需要預先付 gas 費,gas 消耗完後合約即停止。這種設計解決了區塊鏈上的停機問題和垃圾交易攻擊問題,保障了系統的正常運轉。

以太坊在 2015 年上線後一直在持續更新與優化代碼,包括優化費用模型、修改錯誤漏洞、調整挖礦難度等等。發展至今,以太坊經歷了 7 次硬分叉,其中既有預定的升級硬分叉,也有爲了系統安全和應用安全原因而進行的緊急分叉。後者引起過巨大爭議,造成了社區的分裂和區塊鏈的分叉,甚至直至近日,the DAO 事件的隱患仍未完全解除。經過多年的發展,以太坊的基本運行方式,即賬戶模型的單鏈區塊鏈、在 EVM 上運行 Solidity 編寫的智能合約、全節點全局驗證、PoW 共識等,並沒有改變。原本預定的一些大型升級,如將共識機制改成 PoS 算法、分片結構、改用 eWASM 虛擬機等改進的開發進度不如預期,且由於現有區塊鏈合約層與底層的緊密聯繫,這些大型升級可能會導致以太坊需要開啓一條新區塊鏈。

經過多年發展,以太坊周邊形成了一個較爲完善的生態體系,包括核心開發者、Layer 2 的協議開發和應用開發等等。以太坊基金會還支持了團隊對去中心化存儲和點對點通信協議等更基礎模塊的研發。目前這些項目大多還在開發之中,未形成規模效應,使用羣體無法與以太坊相比。而且以太坊自身也面臨着新興公鏈的有力競爭。

與此同時,以太坊在去中心化應用方面的嘗試是迄今爲止相對較爲成功的。從 2017 年爆發的募資合約,到 17 年末的加密貓,再到今天的 MakerDAO 等金融應用,幾乎每一個應用熱點都發生在以太坊上。這也是 Qtum 優先集成 EVM 的原因。雖然在應用方面已經有了一些探索,但去中心化應用無論是從用戶量、功能性還是用戶體驗來看都還很原始,很多在多年前就被提及的應用場景目前實現起來仍然困難重重,傳說中的「殺手級應用」尚未出現。其重要原因在於,當前的去中心化應用必須經過全局驗證,而這種同步邏輯和現實應用採用的異步邏輯往往是矛盾的,也導致應用無法真正的擴展。這是以以太坊爲代表的去中心化應用平臺面臨的困境,也是整個行業需要解決的問題。

4 量子鏈的技術創新

Qtum 量子鏈成功複用了比特幣和以太坊中最具創新性也是最有價值的部分:比特幣底層的 UTXO 記賬系統和以太坊的 EVM 虛擬機,將比特幣的穩定、安全與智能合約的無限靈活性結合了起來,並以此爲基礎實現自身的創新和迭代。得益於與比特幣、以太坊良好的兼容性,Qtum 陸續發佈了閃電網絡、跨鏈原子交換、Qtum-IPFS,Qtum-Plasma 等代表行業內最新技術進展的實現。

與此同時,Qtum 也在不斷對外進行技術輸出,反哺比特幣、以太坊等開源項目。Qtum 核心團隊曾發現並修復了比特幣增發漏洞,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費機制以降低使用門檻。而團隊正在研發的隱私資產、雲鏈結合以及智能合約 Staking 等也將對行業的進一步發展提供技術基礎。

賬戶抽象層(AAL)

如第一節所述,爲了將比特幣和智能合約結合起來,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,爲後續的迭代、擴展做好準備。依靠這種設計,Qtum 後續的 x86 虛擬機可以與 EVM 並行地運行在量子鏈上,而無需對底層協議做大幅修改,保留了良好的功能擴展性。甚至在未來,任何基於賬戶模型的虛擬機都可以適配運行在量子鏈上。爲了實現 AAL,Qtum 針對智能合約操作和 UTXO 操作之間的對應與轉換進行了大量調整與優化,並設計了三個新的操作碼:

  • OP_CREATE :創建智能合約
  • OP_CALL :調用智能合約 ( 向合約發送 QTUM)
  • OP_SPEND :花費智能合約中的 QTUM

在產生新區塊時,除了對交易腳本做常規的檢查外,還需要檢查是否包含上述的操作碼。OP_CREATE 用於向虛擬機傳遞合約字節碼。OP_CALL 將 data、gasPrice、gasLimit、VMversion 等運行智能合約所需的關鍵參數通過交易腳本發送,最終傳遞到虛擬機中。OP_SPEND 則用於把合約執行結果轉換爲標準的 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交易的能力。爲了保證合約狀態以及 UTXO 的共識,Qtum 的區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。更多技術細節可以參考這篇文章。

MPoS 共識機制

Qtum 的另一項創新是 MPoS 共識機制。作爲公有鏈最爲核心的部分之一,共識機制是公有鏈能夠去中心化地決定記賬權歸屬、完成交易驗證取得全局共識的依據。現有的主流共識規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。而且 PoW 算法一直被詬病無謂的消耗大量能源,對環境不友好。DPoS、dBFT 等算法由於對性能的追求,去中心化程度較低。而且此類網絡需要高性能服務器才能成爲全節點參與網絡驗證,想要成爲出塊節點的門檻極高。

Qtum 的 MPoS 算法改進自 PoS3.0,但傳統的 PoS 共識機制和智能合約的結合會帶來「垃圾合約」攻擊等安全隱患,無法直接用於 Qtum。對此,Qtum 通過使出塊節點和其他節點分享收益並將收益延遲化,增加攻擊的成本。每個區塊獎勵由 10 個礦工平分,其餘獎勵延遲 500 區塊。即 1/10 區塊獎勵立刻獲得,其餘 9/10 獎勵在 500 個區塊之後連續 9 個塊中獲得。挖礦獎勵 = 區塊所得 + 手續費 + 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塊獎勵的多少,也無法立即獲得區塊獎勵,從而極大提高了發動上述「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)。

MPoS 使 Qtum 在可擴展性與去中心化之間實現了一個平衡。MPoS 共識對硬件要求低,可以在幾乎所有家用電腦上運行,而對系統資源的佔用不會影響電腦的正常操作,參與區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。相比於現在 PoW 公鏈的算力集中程度和 DPoS 公鏈的低節點數,Qtum 的設計可能更符合中本聰對去中心化網絡的設想。在維持了去中心化的基礎上,Qtum 的可擴展性也遠大於比特幣和以太坊,能達到 60-70TPS,有效緩解了網絡擁堵問題,並隨着費用模型的優化和 x86 虛擬機的應用,可擴展性可以進一步提高。

相對於別的有 Staking 功能的區塊鏈,由於 Qtum 的共識算法爲 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,藉助家用電腦即可成爲全節點,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 在計算凍結時間時互相獨立,所以質押投票更爲靈活,只有取得出塊權的 UTXO 會被凍結,而且凍結時間只有約 17 小時。因此,參與者的流動性風險也小於市面大多數 Staking 項目。

分佈式治理協議(DGP)

Qtum 在未來還將對智能合約 Staking 等離線 Staking 手段進行研發,進一步降低用戶參與網絡的門檻,並保證收益的安全性。

區塊鏈社區關於一個項目的發展方向產生不同意見而分裂、通過硬分叉產生新鏈的事件時有發生。此類不同意見大致可以分爲三類:

  • 對項目算法、功能等發展方向的分歧;
  • 對區塊鏈某些參數的分歧;
  • 修復關鍵漏洞、回滾。

1 與 3 在某些情況下必須藉助硬分叉才能解決,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始區塊的智能合約來實現的,其基本的治理結構是這樣,在整個生態內部的礦工(Staker)、開發者和 QTUM 持有者都是區塊鏈治理的參與者,通過投票去完成治理的過程。最終讓區塊鏈能夠實現自我管理、升級和迭代。

DGP 核心邏輯的實現,是由一系列的智能合約(包括框架合約,特性合約)組成。區塊鏈核心代碼在共識過程中執行協議的智能合約,獲得當前的共識狀態。同時它能通過發送相應交易完成區塊鏈網絡的狀態轉換,升級無需區塊鏈網絡軟件更新。

目前出於安全考慮,只允許 DGP 對系統部分參數進行治理,未來 DGP 可以不斷迭代,實現更多更復雜的治理。回到具體實現,創世塊嵌入了常見的區塊鏈參數治理的智能合約,每個治理的主題都由獨立的框架合約控制 ( 模板 ),這意味着每個功能有獨立的治理、授權機制以及內置限制條件 Block size, Min GasPrice, Block GasLimit, Gas Schedule。

此外 DGP 合約還具備自毀功能,能在提案治理上發生意外時啓動,治理參數退回到默認狀態。

Qtum 2.0 以及未來方向

Qtum 一直專注於區塊鏈底層基礎設施的研究,在比特幣和 EVM 的基礎上不斷進行技術迭代。在主網穩定運行近兩年後,Qtum 暴露出現有系統和共識規則中存在的一些缺陷。爲了適應日益變化的區塊鏈技術應用場景,Qtum 將逐步對底層協議進行升級,推出 Qtum 2.0。

底層協議升級

Qtum 於 2019 年 10 月 17 日完成了 Qtum 2.0 的第一次硬分叉升級,旨在對底層協議進行優化,並作爲後續升級的技術準備。此次升級包含如下更新:

  • 引入了智能合約手續費代付機制,從根本上改變了智能合約的調用和手續費支付邏輯,進一步降低使用門檻,並豐富了其應用場景;
  • 增加多個實用的預編譯合約,特別是對複雜的密碼學邏輯的支持,在降低開發成本的同時擴展了智能合約未來可應用的範圍,如用於構造隱私資產、智能 Staking 等;
  • 升級了虛擬機版本,支持更多新特性,爲開發者提供更強大的技術支撐;
  • 改進了難度調整算法,進一步增強網絡的穩定性。

對於項目近期的研究與開發,Qtum 將重點放在新的 x86 虛擬機與隱私資產、智能合約 Staking、將區塊鏈與雲計算結合等方面。

x86 虛擬機

x86 虛擬機是 Qtum 項目的重要組成部分,該虛擬機的實現將使 Qtum 上的智能合約開發更接近主流編程範式。儘管以太坊的 Solidity 已經擁有了很多開發者,但由於其設計上的缺陷、缺少很多通用現代編程語言的特性,使得開發者學習與開發成本都很高,很多想法無法實現。Qtum 的 x86 虛擬機遵循與 EVM 完全不同的基礎設計,能夠更便宜地支持更多種類的通用計算。

x86 是一種延續了數十年的計算機指令代碼架構,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基礎上實現的。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 Rust 語言版本,並且將會陸續支持包括 Rust/C/C++ 在內的幾乎所有主流編程語言進行智能合約開發。

使用 x86 虛擬機也能爲開發者提供更多標準庫,這些標準庫將以類似預編譯合約的方式存在,並且可以通過 DGP 對其費用價格進行治理,這將極大地降低開發者開發智能合約的難度和開發運營成本。除了虛擬機的內核之外,Qtum x86 虛擬機還設計了一種存儲租用模型和新型的狀態存儲模型,爲區塊鏈瘦身。狀態膨脹的問題在 Qtum 上可能還不明顯,但比特幣和以太坊的全節點已經達到 200GB 以上,EOS 更是超過了 1TB。如果普通家用計算機無法輕鬆運行全節點,那區塊鏈網絡必然會落入少部分專業人士手中,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。而新型的增量狀態存儲模型使智能合約的簡單支付驗證(SPV)成爲可能,未來甚至可以通過手機等移動設備實現完全去中心化的 Qtum 智能合約調用。此外,x86 虛擬機還將支持可變長度的變量、可以利用更大的內存空間實現長時間監視區塊鏈狀態的智能合約、快速調取第三方合約狀態等更復雜的功能,將極大地豐富智能合約開發的想象力。

隱私資產

對於現今的大多數公鏈來說,無論是普通轉賬還是合約調用,各參與方的地址與數額、賬戶餘額等信息都是透明的,十分不利於區塊鏈的商業化應用。而現有的解決方案往往因爲成本、效率、區塊鏈的支持程度等因素,無法大範圍地應用。Qtum 計劃通過智能合約支持隱私資產的發行和流轉,並通過部署預編譯合約、優化隱私證明數據結構等方式,降低隱私資產相關合約在 Qtum 區塊鏈上的開發和使用成本。日前進行的 Qtum2.0 的升級中,已經部署了 btc_ecrecover 預編譯合約,未來還將繼續部署更多關於 secp256k1 橢圓曲線、Schnorr 簽名的預編譯合約,進一步降低隱私資產方案的部署運行成本。

區塊鏈+雲

此外,針對目前去中心化應用面臨的困境,Qtum 還在積極探索區塊鏈與雲計算相關技術的結合。區塊鏈發展到今天,仍然沒有脫離比特幣的按時間出塊+全局同步驗證的邏輯。這對於轉賬這類低交互頻率的使用方式來說問題不大,但是對於應用平臺,可能並不是最好的方式。可以看到,一些簡單的小遊戲就能將以太坊、EOS 等平臺堵塞,所以在大規模商業應用上,現有的公鏈平臺很難被信任。儘管現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 團隊認爲,區塊鏈爲應用帶來的最重要特性並不是「去中心化」,而在於以下三個「區塊鏈特徵」:

  • 賬戶、地址、資金和身份「四位一體」的權限管理機制;
  • 自帶一套天然的清結算網絡;
  • 激勵機制和流動性帶來的高速增長。

而這些,正是現有的所有互聯網應用所缺少的特性。現有的大多數互聯網應用都部署在雲上,而且在可以預見的未來,部署在雲上的應用仍將是主流。如何將上述的區塊鏈特徵與部署在雲上的應用進行融合,將是區塊鏈應用能否真正落地的關鍵,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 系統中,參與 Staking 的節點必須保持在線,Qtum 也不例外。但節點在線的弊端在於,首先對於普通用戶,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,從而降低網絡去中心化程度;而對於「大戶」,即持幣較多的 Staker,他們對於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,但用戶必須把幣轉給礦池才能由其代爲 Staking,這使用戶喪失了對幣的控制權,既有損失本金的危險,又有使網絡降低去中心化程度的風險。而一些項目採用的代理共識機制,如 dPoS,dBFT 等,本質上更接近中心化網絡,而且普通用戶代理給超級節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 的權利代理給專門的 Staking 智能合約,從而無需保持自己的節點在線,而且始終有對自己代幣的控制權或提幣權;大的 Staker 也可以將幣的 Staking 權利托管給合約,而將幣保存在安全的冷錢包裏;所有託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,由於智能合約是可編程的,這種機制將爲 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託管,也可以部署自己定製的 Staking 合約。

5 公有鏈的評價標準

公有鏈,或者說無需許可區塊鏈,目前仍處在野蠻生長的階段。對於不同共識機制、不同應用場景的公有鏈很難找到統一的指標來衡量彼此之間的優劣。但是從第一性原則出發,結合公有鏈在區塊鏈世界中基礎設施的定位,我們可以總結出一些基本標準作爲評價公有鏈的參考:

成爲全節點的門檻。公有鏈的一個重要特性就是加入無需許可,這也是其去信任和安全性的來源。像比特幣,雖然目前家用 PC 取得出塊權的概率很低,但仍然存在一定可能性。如果項目對網絡進入門檻設置過高,普通用戶無法參與,或者由於技術原因參與成本很高,則勢必造成網絡去中心化水平不高,對系統的安全性和用戶對系統的信任造成一定的威脅。

網絡內的全節點數量。對於區塊鏈來說,網絡內全節點的數量是衡量網絡規模的一個重要指標。在互聯網領域有著名的梅特卡夫定律,提出網絡的價值與網絡內節點的平方成比例。而區塊鏈網絡內的全節點就是最重要的一類節點,全節點數量代表網絡背後的社區規模,並一定程度上與網絡安全性相關。

全局 TPS。Qtum 創始人帥初曾經提出過一個概念叫做 Global TPS,將網絡內全節點數與系統的 TPS 相乘,得到一個綜合衡量區塊鏈系統去中心化程度和處理能力的指標。相比於純粹測試 TPS,GTPS 對於公有鏈來說可能更有意義。畢竟除去去中心化、點對點的開放網絡,以區塊鏈系統的高冗餘度來與傳統分佈式系統比拼處理能力毫無意義。

治理方式。治理方式決定了通證持有者與項目之間的關係、項目前進方向的決定方式等重要問題,並對凝聚社區共識意義重大。目前常見的治理方式有 QIP 類的提議治理、鏈上投票治理和相對中心化的鏈下自治組織治理等。如果沒有合理且明確的方式將通證持有者的訴求與項目發展進行結合,協調礦工、開發者、用戶等社區成員的意見,輕則項目失去前進動力、進度緩慢,重則產生分裂,通證失去價值,不利於項目的長期發展。

通證分佈與激勵方式。分散的通證分佈和明確且公平的激勵機制有利於形成社區共識。明確的通證總量和分發方式是比特幣成功的要素之一,這也適用於一切公有鏈項目。如果通證集中在少數人手中,則容易形成對通證價格和項目前進方向的操縱,難以形成社區共識。 資金的安全性和穩定性。這個需要代碼經歷長時間的考驗和審計和迭代,這個是公鏈的根基。並不是一種新的共識機制或者一個新的虛擬機就是好的,對於涉及用戶的資金的設計,需要長時間的考驗。某種意義上 BTC 的一部分的價值來源正在於經歷了時間的考驗沉澱出來的價值。

平臺的靈活性和可擴展性。一個面向的應用的公有鏈,需要智能合約來提供無限的靈活性、無限的可拓展性,Qtum 也在規劃相應的方案,目前行業裏面沒有一個平臺實現無限的可拓展性。 去中心化、無需許可,是區塊鏈能夠去信任的基礎,如何在這個基礎上進行創新,提升功能與性能,開發出有意義的應用形式,則是所有區塊鏈開發者需要共同思考的問題。

6 概念定義

比特幣

第一個成功的點對點對等電子現金體系,全球社區期望未來成爲電子黃金體系。

加密貨幣

上世紀 90 年,密碼朋克精神的延續,構建最小化信任依賴的密碼貨幣,服務於所有注重隱私和個人權利的互聯網用戶。BTC (比特幣)是加密貨幣的一種。

區塊鏈

IBM 是這個概念的功臣,2015 年,IBM 出於商業目的大力宣傳聯盟鏈(Permission Blockchain)和區塊鏈(Blockchain)的概念,是一個泛指概念。

公有鏈

起於以太坊,希望一個網絡除了提供一套標準的符號體系之外,還可以提供面向不同對象的服務。一個理想的公有鏈平臺,需要加入網絡節點無門檻和服務接入無門檻。另外上面運營的服務要有價值。依此標準,行業基本上沒有面向大衆市場的公有鏈。但是有很多不同的「符號」發行網絡。

無幣區塊鏈

應該指交易符號不具備投機性的區塊鏈網絡。該網絡中的交易符號,只具備約定價值,其價值來源於鏈外信用的映射。

區塊鏈核心技術

最初含義是指 Hash Pointer,哈希指針,目前泛指整個行業。指維護一個分佈式對等網絡所涉及的關鍵技術。如密碼學、共識算法、虛擬機技術,博弈機制,對等網絡等技術。

區塊鏈價值

構建信息時代的分工協作基礎設施。現實資產和有價證券會先在無幣區塊鏈上流轉和交易。因爲其信用,依然來自於現實世界的信用注入。不依賴現實世界信用注入的是 有幣區塊鏈網絡,現在依然處於非常初級的階段,目前來看也非常難以成爲真正的公有基礎設施,但是這個方向在不斷演進和創新。這裏的公有基礎設施指:比如把一個城市所有的商品和財政信息放在這個網絡上。

藉助於 Hash 指針和中本聰 PoW 共識,我們可以在互聯網上創建一套不能雙花的符號體系,後面很多項目對這一套符號體系進行了改進,引入了可以對符號進行編程的虛擬機。目前看來很多符號體系在全球範圍內都有或大或小的共識。但是幣,更多是一種法律意義,和基於計算機的符號體系是否先進沒有任何關係。

來源鏈接:mp.weixin.qq.com