公有鏈與Qtum量子鏈的技術(shù)革新路程是怎樣的

· 簡述了比特幣與以太坊的發(fā)展歷程、設(shè)計思想、以及目前面臨的問題；

· 闡述了Qtum量子鏈的設(shè)計思路與技術(shù)創(chuàng)新點，介紹了Qtum的賬戶抽象層、共識機(jī)制、分布式治理等主要部件的工作機(jī)制與實施方式，說明了Qtum量子鏈在開發(fā)靈活性、性能擴(kuò)展性、技術(shù)穩(wěn)定性等方面的優(yōu)勢；

· 介紹了Qtum2.0升級的內(nèi)容，對未來發(fā)展方向，如x86虛擬機(jī)、隱私資產(chǎn)、鏈云結(jié)合、智能合約Staking等做了簡單說明；

· 結(jié)合目前公有鏈領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀，提出了對公有鏈評價的基本標(biāo)準(zhǔn)，并對一些常見概念做了定義。

前言

2008年，一個名為中本聰?shù)腎D在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)表了一篇名為“比特幣：一種點對點電子現(xiàn)金系統(tǒng)”的論文。文中設(shè)計了一套完全點對點、無需信任第三方的電子現(xiàn)金系統(tǒng)，命名為比特幣。2009年初，比特幣系統(tǒng)開始上線運行，直至今日。盡管“區(qū)塊鏈”這個專有名詞在數(shù)年后才被提出，但作為該領(lǐng)域的第一個應(yīng)用，比特幣在互聯(lián)網(wǎng)上成功實現(xiàn)了一套不能被”雙花“的加密貨幣符號體系，對后續(xù)所有區(qū)塊鏈領(lǐng)域的應(yīng)用與創(chuàng)新都產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。其中，最重要的設(shè)計，如密碼學(xué)算法的應(yīng)用、共識機(jī)制、博弈機(jī)制、對等網(wǎng)絡(luò)等，也被大多數(shù)區(qū)塊鏈項目沿用至今。比特幣之后陸續(xù)出現(xiàn)了許多染色幣和在比特幣基礎(chǔ)上微創(chuàng)新的電子現(xiàn)金系統(tǒng)，其本質(zhì)上都是對這套加密貨幣符號體系的改進(jìn)。隨著技術(shù)的迭代，參與這場技術(shù)與制度實驗的人也越來越多。2014年，以Vitalik Buterin為首的團(tuán)隊創(chuàng)立了以太坊，通過引入可以對符號進(jìn)行編程的智能合約和虛擬機(jī)，希望除了提供標(biāo)準(zhǔn)的符號體系之外，還可以提供面向不同對象的服務(wù)，成為一套通用的去中心化應(yīng)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為了大多數(shù)區(qū)塊鏈的標(biāo)配。隨后，2015年底，IBM聯(lián)合數(shù)家數(shù)據(jù)與軟件服務(wù)巨頭開發(fā)了HyperLedger系列軟件，并大力向公眾推廣區(qū)塊鏈相關(guān)技術(shù)，及“許可區(qū)塊鏈”服務(wù)，使”區(qū)塊鏈“這個名詞逐漸沖破原來的小圈子，進(jìn)一步被大眾所知。

1. Qtum量子鏈的起源

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(tuán)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(jìn)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(dāng)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(jìn)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(jìn)一步實現(xiàn)更豐富的技術(shù)演進(jìn)，最終實現(xiàn)公有鏈領(lǐng)域的突破。

Qtum 量子鏈?zhǔn)鞘讉€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(shè)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(fù)用比特幣的底層架構(gòu)和以太坊虛擬機(jī)（EVM），Qtum能夠同時跟進(jìn)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(kuò)展與迭代，Qtum設(shè)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(jī)可用的賬戶形式，另一方面也為后續(xù)兼容多虛擬機(jī)并行（如WASM，Qtum x86 虛擬機(jī)等）做好了準(zhǔn)備。Qtum 采用純 PoS 共識機(jī)制，并進(jìn)一步提升了共識機(jī)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(luò)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(luò)。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(jìn)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(luò)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(shè)計。一切開源項目，甚至可以說一切發(fā)明創(chuàng)造、科學(xué)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(fā)展歷程

比特幣并不是中本聰從零開始創(chuàng)造的產(chǎn)物。比特幣協(xié)議的一些重要組件，如點對點通信網(wǎng)絡(luò)、非對稱加密與密碼學(xué)簽名、默克爾樹驗證等技術(shù)在此之前都經(jīng)過了多年的發(fā)展。比特幣的設(shè)計也參考了Hashcash、Bmoney等數(shù)字貨幣項目的設(shè)計思路。

比特幣的目標(biāo)是成為是“點對點現(xiàn)金系統(tǒng)”。2008年次貸危機(jī)引發(fā)的經(jīng)濟(jì)蕭條加劇了公眾對金融機(jī)構(gòu)和現(xiàn)行金融體制的不信任，而一個不可超發(fā)、不可篡改、無需信任、透明可追溯的現(xiàn)金系統(tǒng)可以在某種程度上解決金融機(jī)構(gòu)的弊病。在最初的一段時間內(nèi)，比特幣及一些衍生的山寨幣確實在朝著成為支付手段這個方向努力。陸續(xù)有很多商家與機(jī)構(gòu)接受比特幣支付，并出現(xiàn)了比特幣ATM等設(shè)施，但大幅波動的價格、高昂的手續(xù)費（小額支付場景）、非常受限的處理能力和漫長的交易確認(rèn)時間等等都限制了比特幣在支付領(lǐng)域的應(yīng)用，而慢慢轉(zhuǎn)變成類似“數(shù)字黃金”的價值存儲屬性。

作為一個電子現(xiàn)金系統(tǒng)，比特幣設(shè)計以安全、穩(wěn)定為首要條件，系統(tǒng)運行至今沒有出現(xiàn)過嚴(yán)重的系統(tǒng)故障和被成功攻擊的案例，這正是比特幣價值的基礎(chǔ)。但注重安全往往意味著相對保守的升級策略。十年間，除了技術(shù)層面的改進(jìn)與維護(hù)之外，比特幣協(xié)議在功能上并沒有明顯的擴(kuò)展，工作方式與性能仍與十年前類似。比特幣改進(jìn)提案（BIP）是比特幣協(xié)議升級的主要方式，然而一個 BIP 從提出到?jīng)Q定是否實施，再到最終被實施，往往需要經(jīng)歷漫長的過程，而且有可能導(dǎo)致社區(qū)分裂、產(chǎn)生分叉鏈的后果。Qtum 核心協(xié)議可以在比特幣的底層架構(gòu)上支持智能合約，理論上可以作為一個標(biāo)準(zhǔn) BIP 在比特幣核心協(xié)議上進(jìn)行升級和實施，但由于比特幣保守的升級策略，這種設(shè)想很難成為現(xiàn)實。正因為如此，Qtum 團(tuán)隊才決定重新建立一條區(qū)塊鏈以實現(xiàn)這一設(shè)想，并在系統(tǒng)內(nèi)設(shè)計了去中心化治理協(xié)議，處理網(wǎng)絡(luò)升級的決議。

比特幣的轉(zhuǎn)賬是由腳本實現(xiàn)的，系統(tǒng)會根據(jù)用戶請求，組合內(nèi)置的操作碼生成腳本，通過執(zhí)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。于是2013年，Vitalik Buterin提出了以太坊的設(shè)想，將操作腳本抽象出來并進(jìn)行擴(kuò)充，創(chuàng)造出一套功能更豐富的字節(jié)碼，在節(jié)點的虛擬機(jī)上運行，將去中心化網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用場景從執(zhí)行轉(zhuǎn)賬腳本擴(kuò)展到執(zhí)行任意邏輯的代碼，也就是智能合約。

3. 以太坊的發(fā)展歷程

智能合約的概念由Nick Szabo于20世紀(jì)90年代初提出，指在無需信任的情況下可自動執(zhí)行的數(shù)字合約。以太坊設(shè)計了多種智能合約編程語言（其中最為流行的為 Solidity，形式類似JavaScript），以及相應(yīng)的執(zhí)行環(huán)境，EVM（以太坊虛擬機(jī)）。一段Solidity代碼在編譯成功、記錄到區(qū)塊鏈上之后就成為了一份智能合約，任何達(dá)到預(yù)定條件的動作，如對合約轉(zhuǎn)賬，就會觸發(fā)合約，使其按照預(yù)定邏輯執(zhí)行。

以太坊的智能合約利用費用機(jī)制（gas model），實現(xiàn)了一定程度的圖靈完備。但由于區(qū)塊大小、費用限制和Solidity語言自身的功能性等原因，無法實現(xiàn)過于復(fù)雜的邏輯與指令。費用機(jī)制是以太坊的另一項創(chuàng)造。通過預(yù)先對EVM每個字節(jié)碼所對應(yīng)的系統(tǒng)資源消耗進(jìn)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(diào)用合約者需要預(yù)先付gas費，gas消耗完后合約即停止。這種設(shè)計解決了區(qū)塊鏈上的停機(jī)問題和垃圾交易攻擊問題，保障了系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)。

以太坊在2015年上線后一直在持續(xù)更新與優(yōu)化代碼，包括優(yōu)化費用模型、修改錯誤漏洞、調(diào)整挖礦難度等等。發(fā)展至今，以太坊經(jīng)歷了7次硬分叉，其中既有預(yù)定的升級硬分叉，也有為了系統(tǒng)安全和應(yīng)用安全原因而進(jìn)行的緊急分叉。后者引起過巨大爭議，造成了社區(qū)的分裂和區(qū)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(jīng)過多年的發(fā)展，以太坊的基本運行方式，即賬戶模型的單鏈區(qū)塊鏈、在EVM上運行Solidity編寫的智能合約、全節(jié)點全局驗證、PoW共識等，并沒有改變。原本預(yù)定的一些大型升級，如將共識機(jī)制改成PoS算法、分片結(jié)構(gòu)、改用eWASM虛擬機(jī)等改進(jìn)的開發(fā)進(jìn)度不如預(yù)期，且由于現(xiàn)有區(qū)塊鏈合約層與底層的緊密聯(lián)系，這些大型升級可能會導(dǎo)致以太坊需要開啟一條新區(qū)塊鏈。

經(jīng)過多年發(fā)展，以太坊周邊形成了一個較為完善的生態(tài)體系，包括核心開發(fā)者、Layer 2的協(xié)議開發(fā)和應(yīng)用開發(fā)等等。以太坊基金會還支持了團(tuán)隊對去中心化存儲和點對點通信協(xié)議等更基礎(chǔ)模塊的研發(fā)。目前這些項目大多還在開發(fā)之中，未形成規(guī)模效應(yīng)，使用群體無法與以太坊相比。而且以太坊自身也面臨著新興公鏈的有力競爭。

與此同時，以太坊在去中心化應(yīng)用方面的嘗試是迄今為止相對較為成功的。從2017年爆發(fā)的募資合約，到17年末的加密貓，再到今天的MakerDAO等金融應(yīng)用，幾乎每一個應(yīng)用熱點都發(fā)生在以太坊上。這也是Qtum優(yōu)先集成EVM的原因。雖然在應(yīng)用方面已經(jīng)有了一些探索，但去中心化應(yīng)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(yīng)用場景目前實現(xiàn)起來仍然困難重重，傳說中的“殺手級應(yīng)用”尚未出現(xiàn)。其重要原因在于，當(dāng)前的去中心化應(yīng)用必須經(jīng)過全局驗證，而這種同步邏輯和現(xiàn)實應(yīng)用采用的異步邏輯往往是矛盾的，也導(dǎo)致應(yīng)用無法真正的擴(kuò)展。這是以以太坊為代表的去中心化應(yīng)用平臺面臨的困境，也是整個行業(yè)需要解決的問題。

4. 量子鏈的技術(shù)創(chuàng)新

Qtum量子鏈成功復(fù)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(jī)，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(luò)、跨鏈原子交換、Qtum-IPFS，Qtum-Plasma 等代表行業(yè)內(nèi)最新技術(shù)進(jìn)展的實現(xiàn)。與此同時，Qtum 也在不斷對外進(jìn)行技術(shù)輸出，反哺比特幣、以太坊等開源項目。Qtum 核心團(tuán)隊曾發(fā)現(xiàn)并修復(fù)了比特幣增發(fā)漏洞，改進(jìn)了 PoS 共識機(jī)制的安全性問題，還提出了智能合約代付手續(xù)費機(jī)制以降低使用門檻。而團(tuán)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(jìn)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(shè)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(kuò)展做好準(zhǔn)備。依靠這種設(shè)計，Qtum后續(xù)的x86虛擬機(jī)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(kuò)展性。甚至在未來，任何基于賬戶模型的虛擬機(jī)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(yīng)與轉(zhuǎn)換進(jìn)行了大量調(diào)整與優(yōu)化，并設(shè)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(jī)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(jī)中。OP_SPEND 則用于把合約執(zhí)行結(jié)果轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)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(xì)節(jié)可以參考這篇文章。

MPoS共識機(jī)制

Qtum的另一項創(chuàng)新是MPoS共識機(jī)制。作為公有鏈最為核心的部分之一，共識機(jī)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(jìn)入門檻，任何人都可以使用PC等設(shè)備進(jìn)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(shè)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(luò)需要高性能服務(wù)器才能成為全節(jié)點參與網(wǎng)絡(luò)驗證，想要成為出塊節(jié)點的門檻極高。

Qtum的MPoS算法改進(jìn)自PoS3.0，但傳統(tǒng)的PoS共識機(jī)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(jī)制的改進(jìn)在不改變 PoS3.0 的核心邏輯的前提下，使攻擊者無法預(yù)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(kuò)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(shè)計可能更符合中本聰對去中心化網(wǎng)絡(luò)的設(shè)想。在維持了去中心化的基礎(chǔ)上，Qtum的可擴(kuò)展性也遠(yuǎn)大于比特幣和以太坊，能達(dá)到60-70TPS，有效緩解了網(wǎng)絡(luò)擁堵問題，并隨著費用模型的優(yōu)化和x86虛擬機(jī)的應(yīng)用，可擴(kuò)展性可以進(jìn)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(wù)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(fēng)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(jìn)行研發(fā)，進(jìn)一步降低用戶參與網(wǎng)絡(luò)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(fù)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(dāng)前的共識狀態(tài)。同時它能通過發(fā)送相應(yīng)交易完成區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換，升級無需區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)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(jìn)行治理，未來 DGP 可以不斷迭代，實現(xiàn)更多更復(fù)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(jī)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(rèn)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(shè)施的研究，在比特幣和 EVM 的基礎(chǔ)上不斷進(jìn)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(yīng)日益變化的區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用場景，Qtum 將逐步對底層協(xié)議進(jìn)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(jìn)行優(yōu)化，并作為后續(xù)升級的技術(shù)準(zhǔn)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(jī)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(jìn)一步降低使用門檻，并豐富了其應(yīng)用場景；

增加多個實用的預(yù)編譯合約，特別是對復(fù)雜的密碼學(xué)邏輯的支持，在降低開發(fā)成本的同時擴(kuò)展了智能合約未來可應(yīng)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(jī)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(jìn)了難度調(diào)整算法，進(jìn)一步增強網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。

· x86 虛擬機(jī)

x86虛擬機(jī)是Qtum項目的重要組成部分，該虛擬機(jī)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(shè)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(xué)習(xí)與開發(fā)成本都很高，很多想法無法實現(xiàn)。Qtum的x86虛擬機(jī)遵循與EVM完全不同的基礎(chǔ)設(shè)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(jī)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(jī)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(jī)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(jìn)行智能合約開發(fā)。

使用x86虛擬機(jī)也能為開發(fā)者提供更多標(biāo)準(zhǔn)庫，這些標(biāo)準(zhǔn)庫將以類似預(yù)編譯合約的方式存在，并且可以通過 DGP 對其費用價格進(jìn)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(jī)的內(nèi)核之外，Qtum x86虛擬機(jī)還設(shè)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?zhǔn)萆怼顟B(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(dá)到200GB以上，EOS更是超過了1TB。如果普通家用計算機(jī)無法輕松運行全節(jié)點，那區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)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(jī)設(shè)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(jī)等移動設(shè)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(jī)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(fù)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(yīng)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(yīng)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(yù)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(jìn)行的Qtum2.0的升級中，已經(jīng)部署了btc_ecrecover預(yù)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(yù)編譯合約，進(jìn)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(yīng)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(yīng)用平臺，可能并不是最好的方式。可以看到，一些簡單的小游戲就能將以太坊、EOS等平臺堵塞，所以在大規(guī)模商業(yè)應(yīng)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(jìn)行探索，但仍沒有定論，都在實驗階段。Qtum 團(tuán)隊認(rèn)為，區(qū)塊鏈為應(yīng)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(jī)制；

自帶一套天然的清結(jié)算網(wǎng)絡(luò)；

激勵機(jī)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(yīng)用所缺少的特性。現(xiàn)有的大多數(shù)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用都部署在云上，而且在可以預(yù)見的未來，部署在云上的應(yīng)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(yīng)用進(jìn)行融合，將是區(qū)塊鏈應(yīng)用能否真正落地的關(guān)鍵，也是突破去中心化應(yīng)用困境的最可行方案。

· 智能合約 Staking 機(jī)制

在標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)行 Staking，但在不租用服務(wù)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(luò)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(jī)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(luò)降低去中心化程度的風(fēng)險。而一些項目采用的代理共識機(jī)制，如 dPoS，dBFT 等，本質(zhì)上更接近中心化網(wǎng)絡(luò)，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(jī)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(jìn)行分配的，不存在中心化礦池的風(fēng)險。不僅如此，由于智能合約是可編程的，這種機(jī)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(jìn)行控制，無需第三方介入，用戶可以選擇適合自己的合約進(jìn)行托管，也可以部署自己定制的 Staking 合約。

5. 公有鏈的評價標(biāo)準(zhǔn)

公有鏈，或者說無需許可區(qū)塊鏈，目前仍處在野蠻生長的階段。對于不同共識機(jī)制、不同應(yīng)用場景的公有鏈很難找到統(tǒng)一的指標(biāo)來衡量彼此之間的優(yōu)劣。但是從第一性原則出發(fā)，結(jié)合公有鏈在區(qū)塊鏈?zhǔn)澜缰谢A(chǔ)設(shè)施的定位，我們可以總結(jié)出一些基本標(biāo)準(zhǔn)作為評價公有鏈的參考：

成為全節(jié)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(quán)的概率很低，但仍然存在一定可能性。如果項目對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入門檻設(shè)置過高，普通用戶無法參與，或者由于技術(shù)原因參與成本很高，則勢必造成網(wǎng)絡(luò)去中心化水平不高，對系統(tǒng)的安全性和用戶對系統(tǒng)的信任造成一定的威脅。

網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的全節(jié)點數(shù)量。對于區(qū)塊鏈來說，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)全節(jié)點的數(shù)量是衡量網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的一個重要指標(biāo)。在互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域有著名的梅特卡夫定律，提出網(wǎng)絡(luò)的價值與網(wǎng)絡(luò)內(nèi)節(jié)點的平方成比例。而區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的全節(jié)點就是最重要的一類節(jié)點，全節(jié)點數(shù)量代表網(wǎng)絡(luò)背后的社區(qū)規(guī)模，并一定程度上與網(wǎng)絡(luò)安全性相關(guān)。

全局 TPS。Qtum創(chuàng)始人帥初曾經(jīng)提出過一個概念叫做Global TPS，將網(wǎng)絡(luò)內(nèi)全節(jié)點數(shù)與系統(tǒng)的TPS相乘，得到一個綜合衡量區(qū)塊鏈系統(tǒng)去中心化程度和處理能力的指標(biāo)。相比于純粹測試TPS，GTPS對于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(wǎng)絡(luò)，以區(qū)塊鏈系統(tǒng)的高冗余度來與傳統(tǒng)分布式系統(tǒng)比拼處理能力毫無意義。

治理方式。治理方式?jīng)Q定了通證持有者與項目之間的關(guān)系、項目前進(jìn)方向的決定方式等重要問題，并對凝聚社區(qū)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(fā)展進(jìn)行結(jié)合，協(xié)調(diào)礦工、開發(fā)者、用戶等社區(qū)成員的意見，輕則項目失去前進(jìn)動力、進(jìn)度緩慢，重則產(chǎn)生分裂，通證失去價值，不利于項目的長期發(fā)展。

通證分布與激勵方式。分散的通證分布和明確且公平的激勵機(jī)制有利于形成社區(qū)共識。明確的通證總量和分發(fā)方式是比特幣成功的要素之一，這也適用于一切公有鏈項目。如果通證集中在少數(shù)人手中，則容易形成對通證價格和項目前進(jìn)方向的操縱，難以形成社區(qū)共識。

資金的安全性和穩(wěn)定性。這個需要代碼經(jīng)歷長時間的考驗和審計和迭代，這個是公鏈的根基。并不是一種新的共識機(jī)制或者一個新的虛擬機(jī)就是好的，對于涉及用戶的資金的設(shè)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于經(jīng)歷了時間的考驗沉淀出來的價值。

平臺的靈活性和可擴(kuò)展性。一個面向的應(yīng)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(guī)劃相應(yīng)的方案，目前行業(yè)里面沒有一個平臺實現(xiàn)無限的可拓展性。

去中心化、無需許可，是區(qū)塊鏈能夠去信任的基礎(chǔ)，如何在這個基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新，提升功能與性能，開發(fā)出有意義的應(yīng)用形式，則是所有區(qū)塊鏈開發(fā)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(xiàn)金體系，全球社區(qū)期望未來成為電子黃金體系。

加密貨幣

上世紀(jì) 90 年，密碼朋克精神的延續(xù)，構(gòu)建最小化信任依賴的密碼貨幣，服務(wù)于所有注重隱私和個人權(quán)利的互聯(lián)網(wǎng)用戶。BTC （比特幣）是加密貨幣的一種。

區(qū)塊鏈

IBM 是這個概念的功臣，2015 年，IBM 出于商業(yè)目的大力宣傳聯(lián)盟鏈（Permission Blockchain）和區(qū)塊鏈（Blockchain）的概念，是一個泛指概念。

公有鏈

起于以太坊，希望一個網(wǎng)絡(luò)除了提供一套標(biāo)準(zhǔn)的符號體系之外，還可以提供面向不同對象的服務(wù)。一個理想的公有鏈平臺，需要加入網(wǎng)絡(luò)節(jié)點無門檻和服務(wù)接入無門檻。另外上面運營的服務(wù)要有價值。依此標(biāo)準(zhǔn)，行業(yè)基本上沒有面向大眾市場的公有鏈。但是有很多不同的“符號”發(fā)行網(wǎng)絡(luò)。

無幣區(qū)塊鏈

應(yīng)該指交易符號不具備投機(jī)性的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)中的交易符號，只具備約定價值，其價值來源于鏈外信用的映射。

區(qū)塊鏈核心技術(shù)

最初含義是指 Hash Pointer，哈希指針，目前泛指整個行業(yè)。指維護(hù)一個分布式對等網(wǎng)絡(luò)所涉及的關(guān)鍵技術(shù)。如密碼學(xué)、共識算法、虛擬機(jī)技術(shù)，博弈機(jī)制，對等網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)。

區(qū)塊鏈價值

構(gòu)建信息時代的分工協(xié)作基礎(chǔ)設(shè)施?，F(xiàn)實資產(chǎn)和有價證券會先在無幣區(qū)塊鏈上流轉(zhuǎn)和交易。因為其信用，依然來自于現(xiàn)實世界的信用注入。不依賴現(xiàn)實世界信用注入的是 有幣區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)在依然處于非常初級的階段，目前來看也非常難以成為真正的公有基礎(chǔ)設(shè)施，但是這個方向在不斷演進(jìn)和創(chuàng)新。這里的公有基礎(chǔ)設(shè)施指：比如把一個城市所有的商品和財政信息放在這個網(wǎng)絡(luò)上。

幣

借助于 Hash 指針和中本聰 PoW 共識，我們可以在互聯(lián)網(wǎng)上創(chuàng)建一套不能雙花的符號體系，后面很多項目對這一套符號體系進(jìn)行了改進(jìn)，引入了可以對符號進(jìn)行編程的虛擬機(jī)。目前看來很多符號體系在全球范圍內(nèi)都有或大或小的共識。但是幣，更多是一種法律意義，和基于計算機(jī)的符號體系是否先進(jìn)沒有任何關(guān)系。