Обзор QuarkChain – Новый масштабируемый высокоскоростной блокчейн

QuarkChain - это высокоскоростной блокчейн, целью которой является достижение 1 млн
транзакций в секунду (TPS)», используя новую архитектуру блокчейна, которая состоит из двух слоев: эластичной осколочной блокчейн-цепи и корневой блокчейн-цепи, которые подтверждают блоки из первого слоя.
QuarkChain стремится привлечь более широкую аудиторию к криптографии и будет поддерживать смарт-контракты с виртуальной машиной Ethereum (EVM). Это означает, что разработчики смогут легко переносить и развертывать dApps, построенные на Ethereum, на QuarkChain, когда их главная сеть будет запущена, что может сделать QuarkChain серьезным конкурентом существующих блокчейнов. Приложения (dApps) типа Crypto Kitties для которых важно масштабирование сети, смогут перейти на Quarkchain в будущем, если Ethereum не решит свои проблемы с масштабированием. Это одна из наиболее горячих тем, которая обсуждается в крипто сообществе, но что же такое масштабирование блокчейна? 

Масштабирование блокчейна - это потенциал сети блокчейна обрабатывать большие объемы транзакций без возникновения негативных побочных эффектов.

Давайте рассмотрим футбольный стадион, способный удерживать 40 000 человек на секунду. Можно сказать, что на стадионе получится разместить до 40 000 человек, однако превышение пропускной способности стадиона, скажем до 60 000 человек оказало бы серьезное влияние на безопасность и работу сотрудников стадиона. Было бы больше очередей, чем обычно, в пункты продажи еды, напитков и туалеты, и посетители испытали бы негативный опыт. 

Масштабирование блокчейна сводится к транзакциям.Транзакция для блокчейна может просто считаться одним пользователем, отправляющим криптовалюту другому пользователю.

Биткойн может поддерживать примерно 6-7 транзакций в секунду, Ethereum примерно 15 транзакций в секунду.

Это означает, что масштабирование Bitcoin и Ethereum имеет очень низкую транзакционную пропускную способность и, как показано на примере стадиона выше, приведет к негативному опыту для посетителей и работников стадиона.

Транзакции останавливались бы на полпути и потребовались бы минуты, а не секунды, чтобы доставить их, комиссии за транзакции взлетели бы, и это было бы не самым приятным временем для всех участников, кроме майнеров конечно.

Вопрос в том, как блокчейны могут добиться более высокого уровня пропускной способности транзакций?

Сравнение блокчейнов и финансовых платежных систем.

Давайте сравним Bitcoin и Ethereum с популярными платежными системами.  На сегодняшний день, Visa может обрабатывать от 45 000 до 60 000 транзакций в секунду во время пиковых периодов Рождества, тогда как AliPay способен обрабатывать гигантские 200 000 транзакций в секунду.

Для криптографии, имеющей шанс раскрыть свой потенциал в использовании во многих существующих в мире отраслей, очевидно, что в первую очередь должно быть найдено решение в снятии ограничений масштабируемости блокчейна.

QuarkChain

QuarkChain стремится создать удобный, децентрализованный и надежный блокчейн, который в конечном итоге сможет обрабатывать миллионы транзакций в секунду.

Масштабируемость была интегрирована в дизайн QuarkChain с самого начала, и с учетом этого они решили построить платформу, способную поддерживать многие отрасли, от финансовых инструментов до игр и социальных сетей.

QuarkChain и многие другие проекты в крипто сообществе пытаются решить проблемы масштабируемости, используя разные пути.

Трёхмерная цепочка выглядит так:

Централизованный блокчейн может обеспечить масштабируемость и безопасность, однако теряет все следы децентрализации. Централизованные блокчейны аналогичны централизованным системам в обычном мире, таким как банки, Visa, а также PayPal.

Выбор отказоустойчивого(децентрализованного) блокчейна, такого как Bitcoin или Ethereum, обеспечивает безопасность и распределенную сеть, однако масштабируемость приносится в жертву, это было очевидно при использовании приложения CryptoKitties и повышенных комиссий, когда спрос на сеть Bitcoin'а был высоким.

Таким образом, реальная проблема заключается в том, чтобы выяснить, как блокчейн сможет обеспечить 3 компонента :

Децентрализация

Масштабируемость

Безопасность

Кто сможет решить эту  проблему, скорее всего, получит «односторонний билет на луну»!

Но прежде чем мы перейдем к размышлениям о том, чтобы попасть на Луну, давайте сделаем шаг назад и рассмотрим, почему именно децентрализация, безопасность и масштабируемость являются важными компонентами блокчейна...

БЕЗОПАСНОСТЬ БЛОКЧЕЙНА

Двумя основными компонентами, обеспечивающими безопасность блокчейна являются:

- подтверждение что сделаны только действительные транзакции; 

- то, что сеть безопасна и устойчива к вредоносным атакам и пользователям.

Обеспечение того, чтобы выполнялись только действительные транзакции, позволяет пользователям криптовалют поддерживать высокий уровень доверия и уверенности в ценности криптографии.

Если пользователи смогут легко отправлять токены, которыми они не владеют и выпускать новые токены из воздуха, это значительно подорвет ценность криптовалют.

Это было бы похоже на то, чтобы печатать деньги из воздуха, что является регулярной практикой для многих резервных банков по всему миру в течение нескольких лет. Чем больше денег будет введено в любую экономику, тем выше будет инфляция, что приведет к падению стоимости валюты.

Когда дело доходит до крайностей, гиперинфляция может иметь место, как это было в Зимбабве, и это может вызвать всевозможные хаос, беспорядки и хаос.

Децентрализация

Поскольку термин подразумевает децентрализацию, это противоположность централизации, а в случае криптографии экстремальный уровень централизации будет иметь единственного майнера для блокчейна.

Любой, кто совершает сделку по этой цепочке, должен будет иметь большую веру и доверие к тому, что этот единственный майнер не будет делать ничего хитрого, такого как подделка транзакций.

Даже если бы люди доверяли этому майнеру, сеть по-прежнему подвергалась бы большому риску, так как теперь у кого-то, кто заинтересован в снятии блокировки, есть одна цель для атаки. Они могут начать атаку на отказ в обслуживании майнера, снимающего всю сеть, или попробовать пойти на взятку, шантаж или манипулировать майнером в выполнении своих целей.

Масштабируемость

Как указано выше, децентрализация и безопасность необходимы для экосистемы, они обеспечивают надежное и дорогостоящее пространство для дальнейшего развития в будущем. С другой стороны, как показано на следующей диаграмме, по мере роста безопасности и децентрализации, с ней растет огромное количество данных, требования к хранению и пропускной способности, что по своей сути подразумевает уменьшение масштабируемости системы.

Решение

Как показано на диаграмме ниже, существует три предложения для решения проблемы масштабируемости:

Многоблочные цепи → Они могут страдать от проблем с уязвимостью, двойных расходов, обратных транзакций или стратегических атак.

Сеть молнии → Вариант BTC для этой проблемы кажется неэффективным. Цели транзакций пользователя являются случайными и происходят спонтанно.

Sharding → решение Omniledger для решения проблемы, с замысловатым консенсусом. Это может быть ограничено транзакциями с кросс шардами, а одинарными шардами.

Но частичные решения не обеспечивают полной эффективности, особенно во время экспоненциальной эволюции. QuarkChain нацелен на достижение конечной цели любого блокчейна: расширение масштабируемости далеко за пределы современных технических ограничений, при сохранении баланса как для безопасности, так и для децентрализации.

Подход к масштабируемости QuarkChain начинается с рассмотрения двух основных функций: блокчейн служит публичным регистром, который:

Отслеживает «состояния» книги и всех транзакций, которые сделаны; 

Обеспечивает подтверждения и регистрации только достоверных транзакций в регистре.

1. «Состояние» регистра

Если вы не знаете, что такое регистр, вы можете думать об этом как о том, что нужно отслеживать и записывать все, что происходит на вашем банковском счете.

У вашей учетной записи есть бегущий список дебетов (когда деньги уходят из вашей учетной записи) И кредиты (когда деньги поступают на ваш счет ), которые записываются всякий раз, когда деньги отправляются или принимаются на ваш счет.

«Состояние» регистра - это просто снимок того, что находится на вашем банковском счете в любой момент времени, что иначе известно как ваш банковский баланс! Когда друг отправляет 50 долларов в свою учетную запись, у которой есть 100 долларов США, новое «состояние» вашей учетной записи будет составлять 150 долларов США.

2. Подтверждение сделок

Если сделка совершена, это не обязательно означает, что транзакция будет проходить, и это то, что подтверждает транзакцию.

Отправка $ 100 другу с 50 долларами в вашем аккаунте приведет к отклонению вашей транзакции! Транзакция не будет обработана и подтверждена, так как это недействительная транзакция из-за нехватки средств в вашем аккаунте.

Двухслойная система Blockchain от QuarkChain

QuarkChain отделяет эти две основные функции с использованием двухслойной системы, которая обеспечивает большую масштабируемость:

Первый слой состоит из «эластичных шардов» блокчейна;

Второй слой имеет корневую цепочку.

Первый слой с «эластичными шардами» может быть разбит следующим образом:

Elastic: осколочные (мелкие) цепочки на этом слое эластичны, потому что количество может быть увеличено или уменьшено по мере необходимости.

Sharded - каждый малый блок-блок только обрабатывает небольшое подмножество всех транзакций, которые происходят, поэтому они считаются «очерченными», поскольку они представляют собой небольшой фрагмент всех транзакций, происходящих по всей сети. (Это обеспечивает масштабируемость QuarkChain).

Blockchains - второстепенные цепочки отслеживают текущее состояние регистратуры путем обработки и записи соответствующих данных, таких как учетные записи пользователей и транзакции между учетными записями

Второй слой и корневая цепь

Второй уровень служит для подтверждения транзакций, которые происходят по всей сети. Это делается путем отправки заголовков блоков второстепенных блоков, содержащих все транзакции, в корневую блок-цепочку, корневая блок-цепочка затем подтверждает эти транзакции, создавая новый блок со всеми заголовками блоков.

Система 2-го уровня QuarkChain предлагает более высокий объем транзакций в секунду, в то время как учет узких мест, возникающих из-за увеличения пропускной способности, таких как вычислительная мощность, хранение данных и пропускная способность интернета.

Структура 2го слоя блокчейна Quarkchain.

Основные характеристики Quarkchain - Обзор технологий

Смарт-контракты

QuarkChain поддерживает интеллектуальные контракты с использованием виртуальной машины Ethereum (EVM), поэтому уровни шардов блокчейна запускают собственные смарт-контракты локально через EVM.

Шарды блокчейнов можно рассматривать как мини-Ethereum или клоны Ethereum, одновременно и параллельно друг другу с уникальными индивидуальными кошельками, связанными с ними.

Таким образом, для шарда блокчейна 1 у вас также будет кошелек 1, а на шарде блокчейна 2 есть кошелек 2 и т. д. Как вы можете себе представить, было бы много хлопот следить за этими кошельками, особенно если есть сто или даже тысячи этих шардов блокчейна, поэтому QuarkChain предлагает следующие две функции:

Простое управление учетной записью

Умный кошелек

В QuarkChain пользователи могут использовать одну «Первичную учетную запись», в которой большая часть средств пользователя будет использоваться для управления всеми другими кошельками. Когда пользователь хочет отправить деньги другому шарду блокчейна, пользователь просто отправляет его из своей первичной учетной записи.

Первичная отправка транзакций в кошельки, расположенные в другие шарды блокчейна

Первичная учетная запись объединяется с «Умным кошельком», чтобы автоматически обрабатывать транзакции «cross» shard, эти транзакции могут быть сделаны в любое время и подтверждены в течение нескольких минут.

(Транзакция с перекрестным соединением - это транзакция, выполненная из одного шард блокчейна блокчейна на другой шард блокчейн, например, отправка средств из Кошелька 1 в Кошелек 2 будет представлять собой транзакцию с перекрестными помехами, тогда как транзакция, сделанная из одного кошелька в другой кошелек в пределах тот же осколок, например Shard 1, считается транзакцией «в шарде»).

Перекрестная транзакция в действии: Shard 1 делает транзакцию в Shard n.

Совместная разработка

QuarkChain - это гибридная блок-цепь Proof-of-Work (PoW), которая использует устойчивый к ASIC PoW. Корневой стержень достигает консенсуса через PoW с каждой очерченной блочной цепью, следуя «конвейерному первому» консенсусу, касающемуся вилок.

Из-за двухуровневой системы советник должен сначала вернуть транзакции (или заголовки блоков) на корневую + цепочку на втором уровне, прежде чем они смогут попытаться вернуть транзакции, выполненные на уровне блокированных блоков.

В раннем прототипе QuarkChain шарды блокчейна смогли подтвердить блоки за 10 секунд, а корневой стержень подтвердил блоки в течение 2,5 минут.

Хэш-мощность

Поскольку каждый блок-цепочка в сети предлагает различный уровень вознаграждения и сложности в добыче, это позволяет майнерам выбирать, какой блок-ключ для моего, чтобы достичь наилучшего уровня отдачи, учитывая их хэш-мощность.

Это создает открытый рынок для добычи, где блокирующие компании выступают в качестве продавцов, рекламирующих бонусные вознаграждения, а шахтеры покупают блоки с хешированием + власть в качестве своей валюты.

Алгоритмы сложности QuarkChain сконструированы таким образом, что на корневой блок-цепочке всегда должно быть не менее 50% общей хэш-мощности, при этом оставшиеся 50% распределяются равномерно распределенными блочными цепочками.

50% общей хэш-мощности от шахтеров выделяется корневой блок-цепи, а оставшиеся 50% равномерно распределяются между оштукатуренными блок-цепями

Злоумышленник, который хочет атаковать QuarkChain, требует не менее 25% общей хэш-мощности сети, что меньше, чем 51%, требуемое для биткойнов.

Кластеризация

Запись и отслеживание ВСЕХ транзакций для цепочки блоков является ресурсоемкой; сделать это для высокопроизводительной блок-цепи еще более затратно.

К сожалению, это связано с тем, что большинство блокчейнов, таких как Биткойн и Эфириум, работают с майнерами, которые берут на себя роль «полных узлов».

Для высокопроизводительной блок-цепи, выполняющей 500 000 транзакций в секунду, эти транзакции должны будут содержать до 10 Тбайт данных, которые будут храниться каждый день майнерами с пропускной способностью Интернета не менее 1 ГБ в секунду.

Майнеры, способные удовлетворить такие требовательные требования, скорее всего, будут коммерчески запускать добычу криптовалюты, и поэтому высокая пропускная способность приведет к централизации майнеров с меньшими узлами, которые будут использовать свою хеширующую силу в других местах.

Вот почему QuarkChain включает концепцию «кластеризации» майнеров, чтобы мини-узлы могли работать вместе, чтобы создать полный узел.

Полные узлы (представленные блоками слева) заменяются кластером мини-узлов

Каждый мини-узел в кластере работает для проверки подмножества блок-цепочек, а затем объединяется вместе, чтобы поделиться тем, что они проверили, чтобы сформировать полную картину всех транзакций, которые произошли по всей сети.

Возвращаясь к аналогии с банковским счетом, полный узел можно рассматривать как имеющую полную картину всех банковских счетов, находящихся в банке, включая все транзакции, которые были сделаны для каждой учетной записи.

Однако на мини-узле есть только моментальный снимок первых сотен банковских счетов и связанных с ними транзакций, а второй мини-узел охватывает следующие сотни и так далее.

Чтобы мини-узлы понимали, что происходит на всех банковских счетах, они должны собраться вместе и поделиться тем, что они знают, чтобы сформировать полную картину и составить полный узел.

Вы можете себе представить, насколько сложно бы одному бухгалтеру отслеживать все различные банковские счета и транзакции, происходящие повсюду. Разделение счетов и распространение их по нескольким бухгалтерам, тем не менее, делает задачу намного более управляемой.

В случае майнеров это означает, что общий объем данных, которые должен хранить майнер, намного меньше того, что они должны были бы хранить, если бы им приходилось работать как полный узел.

Слева: кластер мини-узлов A, B и C каждый проверяет транзакции из подмножества R: rootchain, : Shard 0 blockchain и S1: Shard 1 blockchain.

Справа: мини-узлы работают вместе в кластере для создания полного узла. Даже если один из мини-узлов отключен, кластер все еще может сформировать полную картину R, S0 и S1.

Testnet

QuarkChain в настоящее время имеет приватную запущенную тестовую сеть, которая работает с 8 шардами блокчейна с каждым шардом, выполняющим от 100 до 200 транзакций в секунду (TPS). Общий TPS для сети в настоящее время составляет от 1000 до 2000+ транзакций в секунду.

Дорожная карта

Q1 2018 - Вайтпейпер и разработка кода проверки. 0.1 доказательство концепции.

Q2 2018 - Код подтверждения выпуска 0.2 и реализовать Testnet 0.1 с помощью кошелька 0.1.

Testnet 0.1 поддерживает базовые транзакции, включая транзакции с шардами и кросс-шардами

Q3 2018 - Release Testnet 0.2 и Wallet 0.2.

Testnet 0.2 поддерживает дополнительные функции, такие как интеллектуальные контракты, reshard и т. Д.

Q4 2018 - выпуск QuarkChain Core 1.0, Mainnet 1.0 вместе с Smart Wallet 1.0

Core 1.0 обеспечит базовую функциональность и базовую оптимизацию (например, поддержку GPU) для QuarkChain.

Q2 2019 - выпуск QuarkChain Core 2.0, Mainnet 2.0 вместе с Smart Wallet 2.0

Code 2.0 дополнительно оптимизирует Core Core 1.0 и обеспечивает возможность кластеризации для мини-узлов для создания кластера и запускается как полный узел.

Экономика Token

Название токена: QKC

Hard Cap: 20 миллионов долларов США

Маркер QuarkChain (QKC) будет маркером ERC-20 до тех пор, пока Mainnet 1.0 не будет запусщен в Q4 2018, QKC (ERC-20) затем будет преобразован в токены  QuarkChain.

Crowdsale будет проведен в конце мая или начале июня

2-летний лок токенов для команды с расширенным периодом лока для Фонда QuarkChain

QKC будет использоваться для оплаты транзакционных сборов и вознаграждения участников сообщества, которые помогут улучшить систему QuarkChain

Значительное количество QKC будет посвящено стимулированию разработчиков к созданию dApps на платформе QuarkChain

Потенциальные соображения

QuarkChain поддерживает интеллектуальные контракты EVM, и это не следует недооценивать. Если QuarkChain может обеспечить безопасную масштабируемую блок-цепочку, прежде чем Ethereum решит свои проблемы с масштабируемостью, мы увидим, что dApps требуют масштабируемости для перехода на QuarkChain, что приводит к большему количеству пользователей и разработчиков.

Существует множество конкурентов, предлагающих решение для масштабируемости блоксейнов, включая Rchain, Zilliqa, Kadena, Thunder Token, Algorand, Ethereum, Bitcoin и другие. Маловероятно, что один блокчейн будет управлять ими всеми, однако также маловероятно, чтобы все эти проекты получили широкое распространение.

Открытая прозрачность транзакций может заглушить потенциальные партнерские отношения, поскольку коммерческие организации не хотят, чтобы транзакции были общедоступными.

Для запуска атаки на сеть QuarkChain требуется 25% общей мощности хэширования. Этот процент намного меньше, чем другие блок-цепи, и это серьезная причина для беспокойства, поскольку успешная атака сильно исказит ценность и уверенность в сети.

На сегодняшний день не объявлено ни одного партнерства предприятия.

Команда разработчиков

Ци Чжоу - Основатель

Чи Джоу достиг 10 млн транзакций в секунду в качестве члена команды инфраструктуры реального времени в Facebook

Эксперт по масштабируемости и был ключевым разработчиком в достижении 10млн IOPS с кластеризацией для EMC

5 лет в качестве инженера-программиста. Краткие задания с ключевыми ролями в Facebook (1 год), Dell EMC (2,5 года), Google (9 месяцев) и Ratrix Technologies (10 месяцев).

PHD из Технологического института Джорджии

Заоганг Ванг - инженер-программист

Zhaouang имеет 6-летний опыт работы в качестве системного бэкэнд-инженера, работающего на больших комплексных распределенных системах

Основные роли в Facebook (1 год), Instagram (4 месяца), Google (5 лет)

PhD и магистра в области компьютерных наук и инженерии, Мичиганский университет

Сяоли Ма - научный сотрудник

Профессор Технологического института Джорджии (Объединенные 7 лет, 10 месяцев)

Ранее - технический директор и основатель Ratrix Technologies (6 лет, 5 месяцев)

Яодун Ян - научный сотрудник

Заместитель председателя по образованию в Университете Сиань-Цзяотун, Пограничный институт науки и техники

Соучредитель Demo ++ (Tech Incubator)

Yaodong написал 50+ статей в рецензируемых журналах и имеет более 600 цитат от его имени.

Wencen Wu - Исследователь

Уэнкен был доцентом в Политехническом институте Ренсселера (4 года и 6 месяцев).

Имеет MSC и PHD в области электротехники и вычислительной техники

Anturine Xiang - маркетинг и сообщество

Anturine имеет 6-летний опыт работы в сфере финансов и технологий на Уолл-стрит и Силиконовой долине

Ключевые роли в качестве ведущей платформы Analytics в Wish, Business Development и Marketing в Beepi, Consumer Marketing and Analytics в LinkedIn