什么是QTUM？必须阅读指南– Blockgeeks

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Qtum（发音为Quantum）在加密货币领域一直处于领先地位。 Qtum基金会在新加坡注册，是一个全球项目，团队遍布亚洲，美洲，非洲和欧洲。其受欢迎程度飙升的原因在于其USP –为以太坊的EVM提供比特币的安全UTXO模型。最重要的是，他们通过股权证明3.0（POS 3.0）算法确保了共识。在本指南中，我们将更深入地研究Qtum，并了解开发人员为何应开始尝试使用其平台。

• 结合两全其美
• Qtum和UTXO
• Qtum和EVM
• 连接UTXO和EVM
• Qtum和权益证明（POS）
• 去中心化治理协议
• 结论

结合两全其美

目前，世界上最受欢迎的区块链是比特币和以太坊。作为开始一切的比特币，仍然是该领域中最安全的区块链。其UTXO（未用交易输出）模型还有助于提高交易的可追溯性。这就是Qtum决定以比特币区块链为基础的原因。在等式的另一侧，我们有以太坊区块链。以太坊迎来了智能合约的时代。突然，区块链不再只是一种转移资金的理想方式。以太坊允许来自世界各地的开发人员在链的顶部构建其去中心化应用程序（dApp）。为了整合智能合约，Qtum开发人员创建了一个称为“帐户抽象层（AAL）”的抽象层，以允许以太坊虚拟机（EVM）存在于Qtum的UTXO区块链之上。通过这一简单的创新，Qtum为用户提供了可与比特币和以太坊互操作的安全智能合约机制。对于普通用户和开发人员来说，这都是一个非常令人兴奋的建议，因为只要社区能够在比特币（闪电网络）和以太坊（雷电网络，等离子等）上使用的可伸缩性技术都可以在Qtum上使用同意。说到互操作性，还有两个有趣的方面必须牢记：

SegWit兼容性

要全面了解SegWit，请在此处查看我们的深入指南。为使您有一个简短的了解，SegWit代表“隔离见证”。在实施SegWit之前，比特币交易由于不必要的庞大而遭受可伸缩性问题的困扰。签名数据增加了额外的成交量。通过实施SegWit，签名数据被从区块中取出并保存在侧链中，与主比特币区块链平行运行。由于Qtum与SegWit兼容，因此可以受益匪浅。

以太坊智能合约兼容性

Qtum使用以太坊虚拟机（EVM）来确保以太坊智能合约在Qtum上运行，反之亦然。这是非常重要的功能。以太坊拥有世界上最强大的开发者社区。通过此功能，Qtum可以吸引这些开发人员进入其平台。以太坊dApp也可以轻松移植到Qtum。这也意味着开发人员可以使用已经建立的语言Solidity在Qtum上创建智能合约。

Qtum和UTXO

要了解UTXO，您需要了解交易在比特币中的工作方式（对于Qtum也是如此）。为了使外行人了解UTXO的工作原理，请考虑一下基本现金交易的工作原理。假设您的朋友欠您6美元。她伸手拿钱包，取出5美元和1美元的钞票，然后还给您。

现在，如果您欠某人8美元，您将取出您朋友先前已向您支付的5美元和1美元，以及其他人先前已向您支付的2美元。

这就是交易在比特币中的工作方式。先前交易的输出成为期货交易的输入。因此，请记住这一点，让我们看一下比特币交易的工作方式。

交易输入

假设爱丽丝需要向鲍勃发送一些比特币。要进行此交易，爱丽丝的钱包会将其先前交易的输出作为新交易的输入。

因此，假设爱丽丝需要从以下交易中提取比特币，我们将其命名为TX（0），TX（1）和TX（2）。这三个事务将加在一起，这将为您提供输入事务，我们将其称为TX（Input）。

以K线走势图形式，它看起来像这样：

因此，就是从输入端开始，让我们检查一下输出端的外观。

交易输出

输出基本上将包含鲍勃将拥有的交易后处理的比特币数量以及任何剩余的剩余零钱，然后将其发送回爱丽丝。然后，此更改将成为她期货交易的输入值。

输出端的图形表示如下所示：

现在，这是一个简单的事务，只有一个输出（除了CHANGE），有些事务可能具有多个输出。

那么，为什么Qtum采用了UTXO模型？主要有两个原因：

• 首先，使用成熟，稳定和安全的交易模型，这是比特币区块链广泛理解的。
• 其次，UTXO模型有助于实现简单付款验证（SPV）。 SPV将允许轻型节点与智能合约进行交互并验证交易。轻节点是仅下载一部分区块链而不是整个区块链的节点。

Qtum和EVM

如上所述，以太坊迎来了智能合约时代。智能合约是两方或多方之间的自执行和自动化协议，不需要任何法律中介。听起来很棒，对吧？

但是，您究竟在哪里执行这些合约？可以在以下两个系统之一中执行智能合约：

• 虚拟机：以太坊使用它。
• Docker：Fabric使用此。

让我们比较一下这两个因素，并确定哪个因素可以改善生态系统。为了简单起见，我们将比较以太坊（虚拟机）和Fabric（Docker）。

因此，虚拟机为智能合约提供了更好的确定性，可终止性和隔离性的环境。 EVM集成了一种气体机制，以防止无限循环和垃圾邮件（当合约调用耗尽气体时，执行将终止）。想更多地了解天然气？点击这里。

连接UTXO和EVM

由于UTXO和EVM是截然不同的概念，因此QTUM如何在它们的平台上进行连接？通过添加帐户抽象层（AAL）。 AAL充当UTXO和EVM之间的接口层。 AAL的优点在于它不仅限于EVM。与AAL兼容的任何虚拟机都可以在AAL之上执行。

因此，在我们进一步探索AAL之前，让我们了解抽象的含义。

抽象意味着任何人都可以使用任何系统或协议，而无需完全了解其来龙去脉以及所有技术细节。例如。使用iPhone时，您无需成为程序员或工程师即可操作它。您只需按屏幕上的以激活应用程序，或按通话按钮以呼叫某人。您无需了解如何按某些应用程序即可激活手机内部电路或如何对某些应用程序进行编程。通过隐藏复杂性，抽​​象使大众可以使用复杂的技术。

对于智能合约平台和dApps，抽象几乎是圣杯。如果真正的目标是大规模采用，那么dApps需要与普通应用程序类似地运行。同样，Qtum应该以一种易于用户和开发人员与其交互的方式集成EVM和UTXO。

因此，为了更好地了解AAL的工作原理，让我们看看一个简单的比特币交易在代码级如何工作。在交易期间，您的钱包将在您的机器上执行以下操作码。这基本上指示软件检查交易的公钥是否与签名匹配：

“脚本”列中有一堆关键字，称为操作码。比特币交易由这些操作码的组合编写脚本。 AAL在原始比特币列表中又添加了三个操作码，以支持智能合约。

• OP_CREATE：用于创建新的智能合约。

• OP_CALL：用于在现有智能合约中执行代码。
• OP_SPEND：用于将价值花费在智能合约中。

那么，这些操作码如何处理？让我们来看看。

• 验证者的软件会解析Qtum交易中的脚本。
• 当他们遇到这三个操作码之一时，会将它们放在一旁，以供EVM处理。
• 然后，将EVM合约交易处理成特殊的“预期合约交易清单”，由验证程序节点执行。
• 然后针对EVM运行这些事务，将结果输出转换为可支出的Qtum tx。
• 如果在合约执行期间，该合约调用了另一个有价合约，则该交易也将转换为显式Qtum tx并附加到当前块。

Qtum UTXO的大小可以很好地管理，因为OP_CREATE，OP_CALL和OP_SPEND事务都可以使用。当合约自毁时，将花费OP_CREATE事务，这会将其从UTXO矿池中删除。

如果您是一名扎实的开发人员，那么开始在Qtum上进行编码将非常简单，因为它已经利用了EVM。如果您有兴趣，我们建议您开始阅读他们全面的开发人员指南。

但是，如前所述，EVM不是Qtum上唯一可用于智能合约执行的虚拟机。 Qtum团队正在为Qtum开发x86智能合约虚拟机。该x86 VM将使开发人员能够灵活地使用Rust等流行的编程语言编写智能合约。

Qtum和权益证明（POS）

如前所述，Qtum使用了POS共识模型。许多现代区块链都选择了POS模型，因为它比经典的POW模型具有优势。 POW或工作量证明是比特币引入的共识模型，其中称为矿工的专门节点通过使用ASIC解决了密码难题。

工作证明的问题。

• 由于工作量巨大，因此工作量证明是极其低效的过程。
• 负担得起更快，功能更强大的ASIC的人和组织通常比其他人有更好的挖矿机会。这意味着比特币挖矿并没有我们希望的那样去中心化。
• 由于POW挖矿会消耗现实世界的资源，因此对环境造成极大损害。

另一方面，股权证明使挖矿过程完全虚拟化。让我们简要介绍一下POS的工作方式：

• 验证者/矿工将他们的一些硬币锁定为股份。
• 之后，他们将开始验证块。这意味着，当他们发现自己认为可以添加到链中的区块时，将通过对一个或多个UTXO进行500次确认来对其进行验证。
• 如果追加了块，则验证者将获得块奖励，其中块奖励的频率与该验证者下注的金额成比例。

不同的项目使用POS算法的不同变体。以太坊将使用Casper协议，而Algorand将使用纯POS。然后有像EOS这样的项目使用委托POS

Qtum使用POS版本3或POSv3，后者是为基于UTXO的区块链而构建的。在进入POSv3之前，让我们先看一下以前的版本。

POSv1：

“硬币时代”是一个术语，用于描述UTXO尚未花在区块链上的时间。 POSv1在很大程度上取决于硬币的年龄。硬币年龄越高，难度降低越多。但是，这种方法的问题在于人们只是停止花钱了人们只有在需要质押时才打开钱包。如果一枚硬币足够旧，它将几乎立即产生新的筹码块。

POSv2：

通过从共识中消除硬币时代的概念，此版本对以前的版本进行了改进。他们在大量更新中进行的另一个重大更改是使用了与v1完全不同的权益修饰符机制。该质押修饰符恰好包含上一个出块时间。在讨论v3时，请记住这一点。

POSv3：

POSv2中包含的出块时间可能使其容易受到“短距离”攻击，在这种情况下，可以通过遍历先前的出块时间来挖矿备用区块链。像这样的更改使POSv3成为POSv2的更好版本。

POSv2还使用冻结和交易时间来确定UTXO的年龄，该时间不同于硬币的年龄。 POSv3通过判断UTXO在区块链中的深度来确定其年龄（例如确认）。

注意：Qtum最近添加了对OP_RETURN操作码的支持，该操作码允许vout包含用于签名块的公共密钥，而无需完整的“付费到公用”脚本。这意味着dApp提供商可以为新的dApp用户支付汽油费，从而简化了注册流程。

深入研究POSv3

在POW系统中，将随机随机数添加到块头的哈希中，然后再次对结果进行哈希处理。反过来，此哈希值应小于整个网络的难度。只有这样，该块才被添加到主区块链中。

另一方面，POSv3具有内核哈希，该哈希由几个在当前块中不容易修改的数据组成。关于Qtum的POS系统，还有一些其他功能必须牢记：

• 每个区块中的第二笔交易称为“ coinstake交易”，而第一笔交易为空的coinbase交易。
• 每个区块必须至少有一个质押交易。
• 块时间戳必须将底部的四位设置为0，以便只能以16秒的间隔表示块时间。
• 每500个区块（约18小时）只能使用一次UTXO来进行质押交易。

现在，让我们看看POSv3的内核哈希是基于什么构建的：

• 前一个区块的股份修改器（即PoS块中的预防交易的哈希值）和前一个区块的股份修改器。
• prevout事务中的时间戳。
• prevout事务的哈希。
• prevout的输出编号（这是交易的输出，由质押交易花费）。
• 当前块时间，其中最低的四个位设置为0。此特殊功能在质押过程中更改。

注意：prevout事务是用于创建权益交易的UTXO。更改当前内核哈希的唯一方法是更改​​用于创建块的UTXO或更改当前块时间。

现在，我们知道了Qtum的POSv3的工作原理，下面让我们看一下它如何缓解POS的最大缺陷-无所不能的问题。

什么是“一无所获”问题？

请考虑以下情况：

在上图中，我们有主链（蓝色），已开采到第53块。但是，有一个并行分支源自块＃50（红色）。如果一些恶意矿工聚在一起并继续在红色链上进行挖矿，直到超过蓝色链，将会发生什么？蓝色区块51、52和53中发生的所有交易将立即无效。

POW区块链很容易受到这种51％攻击的攻击，因为可以短期租用散列功能。

假设恶意矿工爱丽丝（Alice）想在红色链条上开采。即使她将所有的哈希算力都献给了它，她也不会再有其他矿工加入她的新链条中。其他所有人仍将继续在蓝链上进行挖矿，因为在更长的链上进行挖矿更有利可图且无风险。

POW很容易通过租用的散列能力发动51％的攻击。因此，除了最大的POW区块链（比特币）外，链条分割对于所有其他问题都是有问题的。

但是，带POS时情况看起来有些不同。如果您是验证人，那么您只需将钱放入红色链和蓝色链中，根本不用担心会受到打击。无论发生什么情况，尽管您的行为可能多么恶意，但您始终会赢，却不会输。但是，红色链必须投入大量硬币（网络权重）才能成功，并且与POW（攻击者可以租用散列功率）不同，POS需要实际拥有硬币。

这就是所谓的“一无所获”问题。

以太坊的Casper协议通过使用惩罚机制来缓解这种情况。基本上，恶意验证者会因削减其股份而受到惩罚。 Qtum计划为“一无所获”问题提供不同的解决方案，并且将不会惩罚行为不端的涉众，除非将他们踢出网络。他们认为，没有软件能完美无缺，因此，他们可能无法承担导致放心者行为不当并损失数百万美元的错误风险。必须牢记以下几点，以了解Qtum缓解“一无所获”问题的方法：

• 使用检查点和500个确认期限进行质押交易。
• 他们会将一些数据放在比特币区块链上，随后可以通过SPV进行验证。这样可以确保创建特定块时攻击者不会撒谎。

另外，必须指出的是，Qtum认为“一无所获”问题有些夸大其词，尤其是对他们的系统而言，原因是：

• 构建攻击的安装程序可能会非常昂贵。
• 即使已完成所有设置，其余节点仍需要遵循您的指导，这是一个漫长的尝试。
• 任何人都可以通过检查中心化链下资源（例如区块浏览器）轻松地检测到它。
• 可以更频繁地将检查点添加到代码中，以加快发布速度。这将确保这些恶意的“一无所获”链永远不会拥有任何强大的功能。

去中心化治理协议

Qtum的另一个功能是引入了DGP（去中心化治理协议），可快速，无缝地修改区块链参数，而无需硬分叉。 DGP是使用智能合约技术构建的，能够调整块大小（最大32 MB）并更改各种智能合约操作的气体量。

因此，可以通过网络上的管理流程来更改块大小和气体参数，而无需下载新软件，并且无需从网络涉众和节点运营商那里采取任何措施。例如，对于共识或新虚拟机的更改，仍然需要硬分叉。

结论

Qtum是该领域最令人兴奋的项目之一。通过结合UTXO，EVM和POS，Qtum提供了一个独特，安全且天生可扩展的平台。由于与EVM的连接，Qtum可以轻松吸引早已充满活力的Solidity开发人员社区，并为他们提供了将dApp移植到其平台上的选择。看到这个项目在不久的将来将如何发展将是非常有趣的。