可多次分片的雙層鏈結構，QuarkChain破解效率與公平難題

發展公鏈的急迫性不言而喻,區塊鏈的擴容、高吞吐量、跨鏈已成為區塊鏈急需解決的底層技術問題

很少有人意識到,如果沒有強大的底層技術支撐,區塊鏈整個行業距離應用層的真正蓬勃發展仍將有很遙遠的距離。

作為區塊鏈發展的前提基礎——公鏈,一直是區塊鏈行業未來發展的核心保障。底層公鏈不僅構建了區塊鏈項目“底層公鏈 → 解決方案 →去中心化應用 → 行業應用”的發展邏輯,更支撐起了區塊鏈項目業務應用和運營效率的上層拓展。

發展公鏈的急迫性不言而喻,區塊鏈的擴容、高吞吐量、跨鏈已成為區塊鏈急需解決的底層技術問題。在眼花繚亂的區塊鏈的賽道上,要尋找出真正有潛力和腳踏實地的優秀項目,一個關鍵判斷標準,就是看誰能率先解決這些基礎技術的問題。

作為一款實現每秒數萬次交易(TPS)的高吞吐量區塊鏈項目,QuarkChain是一個安全的、去中心化的、高吞吐能力的、可擴展的區塊鏈底層技術方案,它為下一代公有鏈提供了高可擴展性和高吞吐量的技術服務保障。

QuarkChain的愿景是將當前的TPS提高數千倍至數萬倍,同時保持安全和去中心化,推動區塊鏈在多個應用場景全面開花。QuarkChain正在建設的網絡沒有擁堵,因此每個人都能負擔得起使用這個網絡低廉的費用,因此它天然適用于每個需要更高TPS的行業。最終,QuarkChain的目標是建立一個無縫平臺,以支持分布式社交媒體、高頻交易、物聯網(IoT)、游戲和金融支付。

但要真正理解QuarkChain 的價值和意義,我們還必須深入區塊鏈發展的歷史脈絡和未來發展趨勢中去尋找答案。

公鏈的共識機制之爭——誰的底層架構將支撐這個世界的運轉

以2009年中本聰的比特幣論文為區塊鏈的開端,如今快十年。而作為“創世幣”的比特幣,也早已承擔起了加密幣體系錨定幣的角色。但從嚴格意義上來講,很難把比特幣歸結到底層公鏈的范疇。

比特幣的“去中心化思維”從底層代碼來講其實是非常簡單的,它僅由256條指令組成,這些腳本有著極大的公平和穩定性,不過也正因如此,比特幣沒有實現圖靈完備,只能支持簡單數據的傳輸,而且還存在速度慢、手續費高的一些問題。

相對于比特幣,以太坊最大的改進就是支持“圖靈完備”,它成為了一個可編程的區塊鏈網絡系統。

以太坊搭建了一套比較完善的底層系統,就像電腦的windows系統一樣,開發者可以在以太坊上面搭建屬于自己的應用,而這個特點,就是我們今天要討論的底層公鏈。

因為有了這一系列的改進,社區把比特幣稱為區塊鏈1.0,它主要實現了安全性和公平機制。把以太坊稱為區塊鏈2.0,它作為智能合約和去中心化應用的平臺為區塊鏈產業提供了更廣泛的應用空間。

可即便如此,以太坊還是存在一些問題,尤其是效率方面。如果在以太坊進行轉賬交易,需要15秒到幾十分鐘才能完成,倘若遇到以太坊網絡擁堵,甚至需要十幾個小時。所以,一款區塊鏈的養貓游戲就讓以太坊網絡造成了嚴重的擁堵。

由于大量的交易請求,每天以太幣的交易費急劇上升(2018年初,是六個月前的47倍)。(來源:etherscan.io)

既然有不完美,那就勢必會出現很多挑戰者來解決問題,這些挑戰者聲稱要取代以太坊,就必須比以太坊更快、更便宜。

回顧溯源,審視區塊鏈技術的進展維度,我們不難發現,這么多項目在公鏈上競爭的焦點,很大程度上還在于共識機制的爭議。

比特幣實現了完全的公平,卻極大地犧牲了效率。而之后其它項目的機制雖然提升了效率,卻在不同程度上犧牲了公平性。畢竟沒有任何一件事能做到絕對的完美,任何一種共識機制,都有理由被挑戰和質疑。

因為此每個公鏈項目所做的選擇,都是為了達到自己認為的理想平衡點,他們都在尋找效率和公平的平衡點。就目前的現狀而言,這場公鏈之爭是互相制衡的,沒有哪一方能占據絕對的統治地位,肯定會出現幾個最具比較優勢的公鏈群雄割據的格局。

但從長遠來看,未來的世界,一定是建立在去中心化的趨勢中,誰能用自己的底層架構支撐這個世界的運轉,誰就能成為公鏈的領袖,他不僅能積累海量的用戶,還能挖掘到世界上最大的財富寶藏。

而這其中,可能會誕生一家蘋果或谷歌這樣的巨頭,也有可能突然殺出一匹黑馬,成為崛起的獨角獸。但是在所有未來的未知中,已知的是公鏈將成為區塊鏈技術的長足的發展方向。

那我們為什么要說,在諸多區塊鏈項目中,高性能點對點交易網絡的QuarkChain具有極大的價值和意義呢?QuarkChain的底層技術架構能否如它所說,建立一個無縫平臺,以支持分布式社交媒體、高頻交易、物聯網(IoT)、游戲和金融支付。

我們繼續從Quarkchain共識機制與底層技術核心中去尋找答案。

Quarkchain的彈性分片層技術——效率與公平的平衡點

正如文章一開始所言,區塊鏈的擴容、高吞吐量、跨鏈已成為區塊鏈急需解決的底層技術問題。Quarkchain想要成為一個有成長潛力的區塊鏈項目,也必須解決這些問題,必須在效率和公平之間找到一個兼顧的平衡點。

首先從網絡容量擴展的角度來看,現有的區塊鏈網絡在轉賬速度、出塊時間、吞吐能力、系統高并發、容錯性、穩定性等方面仍被嚴重制約。解決可擴展性問題的一種方法是獨立運行多個區塊鏈(例如,比特幣,萊特幣,比特幣現金,以太坊),因此隨著區塊鏈數量的增加,總容量得到增強。

但這樣做有幾個限制,如果兩個區塊鏈使用相同的共識算法,則算力可能不平衡,并且會使其容易受到雙花攻擊,反向交易和戰略挖掘攻擊。擁有多個區塊鏈也將限制跨鏈交易,并進一步帶來安全問題。

就解決網絡容量擴展這一問題, QuarkChain包含一個有彈性的分片層,其中包含一系列分片。每個分片獨立處理所有事務的子集。因此,隨著分片數量的增加,分片層可以同時處理更多的事務。其結果是系統容量隨著分片數量的增加而增加。

然后從吞吐量上來看,現在的區塊鏈系統中,任何轉賬都需要網絡中所有節點達成共識,不同的共識機制會決定不同的出塊速度,也會對網絡擴容造成影響。這些共識機制各有特點,但都尚不完善。

QuarkChain可多次分片的雙層鏈結構能夠提高系統的整體吞吐量和出塊速度。QuarkChain由兩層區塊鏈結構組成,第一層為分片層(可以理解為子鏈層),用于交易記賬;第二層為一條根鏈,用于確認分片中的交易。在不影響根鏈的情況下,分片層的分片數目可以動態增加,從而來提高系統的整體吞吐量和出塊速度。

QuarkChain的兩層區塊鏈的示意圖。其中每條分片處理一個事務的子集合,而根鏈則通過在根鏈中包含分區的區塊頭來確認分區。

QuarkChain第二層的根鏈(也叫主鏈),用于確認來自分片層的所有區塊。根鏈不處理任何交易(因為它不是經濟高效的),根鏈具有足夠的算力支持來保證安全。QuarkChain區塊網絡也被設計為支持能夠動態增加分片。添加更多的分片很容易,而且很快,而用戶幾乎感覺不到這一點(如果在網絡堵塞之前添加了分片,用戶可能會感覺到交易的速度更快)。

跨分片交易的圖示:只要跨分片交易被根鏈確認,交易就可以輸出。

從分布式存儲的角度來看,區塊容量小很容易導致網絡擁堵,那么大量的區塊數據應該存到哪里?該如何存儲?高昂的儲存成本該怎么降下來?這些問題都這極大地阻礙了去中心化,損害了區塊鏈的核心價值。

QuarkChain通過允許集群中的多個誠實節點作為完整節點運行來解決這個問題。群集中的每個節點只驗證一個子集。只要它們的子集的聯合覆蓋根鏈和分片,我們就可以證明它們能夠完全驗證整個區塊鏈而不需要建立昂貴的超級節點。另外,如果其中一個節點在群集中崩潰,只要其余節點仍然能夠完全驗證任何塊,能提供全網的賬本,這個集群節點就可以繼續工作,從而實現集群的高可用性。

此外,為了鼓勵在網絡中形成這樣的集群,QuarkChain將激勵節點來回答關于隨機塊的信息(例如,隨機選擇的分片或根區塊鏈上的隨機塊的哈希信息作為問題)。這樣的問題將鼓勵節點存儲全網的賬本,因為短時間從網絡上按問題下載隨機塊來回答將是低效的。

最后從安全性來看,頻發的黑客事件已經成為整個區塊鏈行業揮之不去的陰影,公鏈本身的安全性是一個亟待解決的問題。

QuarkChain網絡中的所有交易都受到全網50%算力的保護,而雙花攻擊需要至少25%的全網算力。這雖然比單根區塊鏈的50%小,但由于QuarkChain的礦工更加分散,惡意礦工在QuarkChain網絡中得到25%的全網算力是很困難的。

QuarkChain兼顧安全,可擴展和去中心三大重要特征。

QuarkChain的生態系統與執行團隊

QuarkChain的主要目標是解決目前的區塊鏈系統的可擴展性問題,并最終建立起用底層架構技術支撐應用場景的無縫平臺。其中,QuarkChain關鍵應用場景將集中在金融科技領域和游戲產業。

在這個生態系統里,QuarkChain的代幣將扮演非常重要的角色,它體現QuarkChain的價值。

與以太坊類似,QuarkChain上的每筆交易都需要支付交易費用。由于QuarkChain具有強大的事務處理能力,交易費用將非常低。交易費用只能由代幣支付。 QuarkChain還將支持智能合約,合約也需要QuarkChain代幣來調用。

作為一個點對點系統,利用經濟手段產生積極的反饋可以促進系統的不斷發展。 代幣將是激勵社區持續為系統做出貢獻的激勵手段。

除了良好的底層技術和代幣激勵,任何一個前景再好的項目,沒有強有力的技術團隊去執行,仍然都是紙上談兵。

QuarkChain的團隊由來自頂級科技公司(Facebook、Google)的技術人員和高等學府的教授組成,技術人員在集中式大型系統方面擁有豐富的經驗。

創始人ZhouQi(周期,音譯)是佐治亞理工學院博士,他專注于高性能系統。曾就職于google公司,有著長達15年的開發經驗。其余研究人員也均來自于弗吉尼亞理工大學、喬治亞理工學院等國際知名院校,擁有多年的研發經驗。

在運營團隊方面,商業拓展負責人DuTing(杜挺,音譯)在產品管理領域建樹頗深,擔任Demo++孵化器創始人、六禾資本投委會成員,專注于區塊鏈產品與商業應用。市場負責人Authurine Xiang(向亞貞,音譯)具有金融、咨詢與技術背景,在華爾街與硅谷擁有六年工作經驗,負責商業合作和品牌策劃。綜合來看,團隊成員在區塊鏈、金融管理、互聯網產品等方面積累了豐富的運營經驗。

從技術能力和運營能力兩個維度來看,QuarkChain都擁有足夠的實力去構建一個高性能點對點交易網絡,突破原有區塊鏈項目的諸多限制,真正實現區塊鏈的商業化應用。

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