Quarkchain Quiz - Resumen

Comparto mis apuntes y resumen del whitepaper de Quarckchain traducidos al español para el quiz de la ICO.

link: https://www.quarkchain.io

QuarkChain ofrece una solución segura, escalable y descentralizada para entregar mas de 100,000+ on-chain TPS: Las principales características son:

• Reshardable two-layered blockchain. QuarkChain se compone de dos capas de bloques. Aplicamos bloques de fragmentos elasticos (elastid shards) como la primera capa (root blockchain) y una segunda capa que confirma los bloques de la primera. La primera capa es flexible para ser modificada sin necesidad de cambiar la root layer.
• Seguridad garantizada por minería cooperativa. 50% of overall hash se destina a la root chain para evitar ataques de doble gasto/fee en las transacciones
• Escalabilidad horizontal anticentralizada (anti-centralized horizontal scalability): Quark permite múltiples nodos baratos que forman un cluster para reemplazar un super-full node.
• Efficient cross-shard transactions
• Simple account management: Solo una cuenta para todas las blockchains en QuarkChain. Todas las criptomonedas de diferentes shards se almacenan en una misma smart wallet.
• Turing-complete smart contract platform: admite Turings complete smart contract y ha adaptado Ethereum Virtual - Machine (EVM) para permitir la migración fácil de las EVM aplicaciones descentralizadas (dapp?) existentes a la plataforma de QuarkChain.

1.3 Vision
The QuarkChain Network ayuda a mover blockchain a la proxima generacion a incrementar TPS a 100,000TPS. Destinados industrias que demandan mas TPS. QC busca construir una red de alto rendimiento para admitir aplicaciones como asdistributed social media, high frequency trading, internet of things, gaming and payment.

2. The Challenges of Blockchain
2.1 Security Issue (Problemas de seguridad)

2.2 Decentralization Issue (Problemas de descentralización)
El grupo de minería fomenta la centralización y se convierte en un riesgo para las decentralized POW blockchain. A partir del 2013 los 6 grupos principales de minería consisten en el 75% del Bitcoin hash power.
**2.3 Scalability Issue - Cómo resolverian los problemas de escalabilidad **
2.3.1 Multiples Blockchains
Utilizar varias blockchains genera una menor demanda transaccional, pues hacerlo en layerblockchains resulta más rápido, también significa menor potencia de hash que opera cada blockchain. Los usuarios necesitan tener una dirección en cada una de las redes, esto generaria problemas de administración de redes privadas y otras preocupaciones de seguridad.
2.3.2 Lightning Network
Otra propuesta sería Lightning Network, que consiste en: diferir las transacciones frecuentes entre un grupo fijo de partes, hasta que todas ellas estén finalizadas con las transacciones. Solo una de ellas publicará el resultado sin interferir en en múltiples transacciones historicas en la blockchain. Lightning Network requiere de dos transacciones: crear(create)/destruir(destroy). El número de TPS fuera de la cadena podría ser infinito en teoría. Sin embargo, Lightning Network solo es adecuado para transacciones frecuentes entre un grupo fijo de partes, mientras que es ineficiente si el objetivo de transacción de un usuario es aleatorio y ocurre esporádicamente.Otras soluciones dependen de terceros. Probablemente no sea eficiente.

2.3.3 Sharding - Tecnología Sharding
Si bien la tecnología sharding, es uno de los problemas más comunes de centralización. BigTable y Cassandra proponen ejemplos de no-blockchain soluciones de rendimiento. Apesar de que Ethereum haya adoptado esta tecnología y que este a punto de terminar su fase uno. Incorporar fragmentación en una blockchain es complicado, y se estima que tardaría unos 3 años. Los principales desafíos para la fragmentación incluyen transacciones con varios fragmentos, problemas de seguridad como la absorción de un solo fragmento y otros problemas de escalabilidad. También hay diferentes propuestas, como OmniLedger, que afirma alcanzar unos 100.000 TPS divididos mediante la introducción de fragmentación; como resultado, los usuarios pueden terminar teniendo múltiples cuentas para hacer transacciones con otros.

**2.4 Tradeoff - **
Si bien la descentralización, la seguridad y la escalabilidad son importantes en una blockchain. Incrementar más seguridad y privacidad requiere una mayor cantidad de datos. Lo que generaría lentitud y más datos para almacenar

3. La tecnología de la red de Quarkchain
3.1 Diseño principal
Quarkchain se basa en los siguientes principios:
Mejora de escalabilidad al mismo tiempo que garantiza seguridad y privacidad
Habilitar la transacción de fragmentos cruzados para la calidad de experiencia (QoE) del usuario e Gestión simple de cuentas
Manejo simple de cuentas para clientes
Soporte abierto para Dapps (aplicaciones decentralizadas)
Incentivos

Como consecuencia de la fuerte demanda, el objetivo final de blockchain es extender la escalabilidad lo más alto posible manteniendo la seguridad y la descentralización en un nivel apropiado.

Para la tecnología actual de blockchain hay dos funcionalidades básicas dentro de la cadena:
Ledger: que incluye el estado del libro mayor actual, realiza transacciones y registra los resultados. El tamaño limitado de los datos que se pueden empaquetar en un bloque es uno de los cuellos de botella de las cadenas de bloques actuales. Confirmación, que confirma el resultado de las transacciones del libro mayor y luego mina el bloque para alcanzar la dificultad deseada (POW).
La red QuarkChain adopta la idea de dividir y conquistar para separar las dos funciones principales en dos capas y así mejorar la escalabilidad al tiempo que se garantiza la seguridad.
La red QuarkChain contiene una capa de cadena de bloques de fragmentación elástica, que contiene una lista de cadenas de bloques menores (fragmentos). Cada fragmento procesa un subconjunto de todas las transacciones de forma independiente. Por lo tanto, a medida que aumenta el número de fragmentos, los fragmentos pueden procesar más transacciones al mismo tiempo. Como resultado, la capacidad del sistema aumenta a medida que aumenta el número de fragmentos. La red QuarkChain tiene una cadena de bloques raíz (rootchain) que confirma todos los bloques de blockchains fragmentados. El rootchain no procesa ninguna transacción (ya que no es económicamente eficiente), pero su bloque tiene una dificultad suficientemente fuerte como para revertir cualquier transacción, es decir, las transacciones en rootchain blockchain, no es económicamente eficiente. QuarkChain Networks también está diseñado para admitir fragmentos adicionales en una red activa. Agregar más fragmentos es fácil y rápido, mientras que los usuarios apenas lo perciben (los usuarios pueden sentir un procesamiento más rápido de las transacciones si la red está congestionada antes de agregar fragmentos).

3.3. Minado colaborativo.
La minería colaborativa consiste en diseñar mecanismos e incentivos cuya dificultad de Hash Power se distribuyan de manera uniforme. Esto quiere decir que la dificultad se adapte a la capacidad de hardware del minero. Cada blockchain ofrece diferentes incentivos y dificultades. Los mineros podían elegir cualquier blockchain a un precio óptimo de su poder de hash. Esto crea un modelo económico de mercado abierto, donde un blockchain es un vendedor con bienes que son la recompensa del bloque, mientras que un minero es un comprador con el poder del hash como moneda. Es deseable que un modelo de mercadotecnia esté diseñado con características que aseguren que aunque cada parte en el mercado persiga sus propios intereses, los comportamientos colectivos de cada parte puedan beneficiar a todos.

3.4 Algoritmo de consenso
Para proteger la red de Quarkchain se ejecuta el algoritmo POW, que es el mismo que bitcoin y ethereum. Esto significa que cuando dos forks se ejecuten en la rootchain, el más largo sobrevivirá. Antes de determinar cual, un nodo comparará sus correspondientes rootchains para comparar los forks. Con un conseus algoritmo el double-spend attack tendría que crear bloques menores que reviertan la transacción y una rootchain más larga que incluya los bloques. Lo que sería más dificil de crear porque el atacante debería tener el 50% del hash power.

3.5 Verificación temprana de la red QuarkChain
Dado que el sistema de QuarkChain Network es sofisticado y altamente dinámico, una solución analítica podría estar apenas disponible. Para diseñar dicho sistema para alcanzar los objetivos, el equipo de QuarkChain ha recurrido al uso de la simulación de red para simular una red de 18 nodos y 8 fragmentos. Esto potencialmente permite la verificación del mecanismo de incentivo y el algoritmo de dificultad en una etapa temprana.
El sistema de la Red QuarkChain tiene 8 cadenas de bloques menores con una duración de bloque objetivo 1 Os y una cadena de bloques raíz con una duración de bloque objetivo de 150s. Algunos comentarios interesantes se discuten de la siguiente manera:
Las alturas de todas las cadenas de bloques menores son aproximadamente 3800, y están muy cerca una de la otra. Además, todos ellos tienen un trabajo similar (es decir, los hash esperados para generar un bloque), y sus intervalos de bloque están muy cerca de 1 Os. Esto significa que todas las cadenas de bloques menores se extraen de manera uniforme y, por lo tanto, el rendimiento del sistema es aproximadamente 8 veces mayor que el caso de fragmentos individuales.
La guerra de la cadena de bloques raíz es aproximadamente 1.6M, que está cerca del valor esperado 1.8M (la mitad de la potencia de hash de la red porque todas las cadenas menores tienen 1 SK trabaja cada 10 segundos, y una tasa de bloque raíz de blockchain es de aproximadamente 15 veces más larga que las cadenas menores).

4. El posicionamiento de la red QuarkChain en Blockchain Society
4.1 La asignación de potencia de hash del 50% en la cadena raíz de la red QuarkChain es reconfigurable (por ejemplo, 25% o 75%). Al ajustar la potencia hash, la red QuarkChain puede parecerse a los sistemas blockchain existentes. Si el poder de hash de la cadena de raíz es 100%, entonces el sistema de QuarkChain Network se convierte en un sistema de cadena simple porque no hay minero en los fragmentos y todos los mineros solo extraen la cadena raíz y los mineros débiles pueden unirse al grupo de minería. Además, la cadena raíz podría incluir tantos bloques menores como sea posible, y por lo tanto, un bloque raíz es esencialmente un bloque de tamaño ilimitado como un sistema de cadena simple
Si la potencia de hash de la cadena raíz es 0%, entonces el sistema de la red QuarkChain se convierte en un sistema de cadena de bloques independiente y múltiple. Es más escalable, y descentralizado ya que un minero débil puede no necesitar unirse a un grupo de minería. Sin embargo, es muy inseguro debido a la dilución del poder hash, por ejemplo, un atacante malintencionado podría realizar fácilmente un ataque de doble gasto en una de las cadenas de bloques en un sistema de 100 fragmentos con solo 1/200 de potencia hash de red en general.

4.2 Seguridad, decentralización, y escalabilidad
0 escalabilidad drástica del rendimiento de la red debido a la tecnología sharding.
Más descentralizada que una single-blockchain. Asimismo un minero debil no necesita unirse a un pool de minado.
Seguridad pues todas las transacciones están protegidas por el 50% de la potencia total del hash.

5. Caracteristicas principales de Quarkchain Network
A diferencia de las network peer-to-peer que requieren que los nodos validen cada bloque, y rechacen aquellos no válidos. El nodo de quarkchain valida todos los bloques menores y los bloques de la cadena raíz se llama nodo supercompleto. Sin embargo, ejecutar un nodo súper completo podría ser muy costoso en un sistema blockchain de alto rendimiento.

La red QuarkChain aborda la preocupación al permitir que múltiples nodos honestos en un clúster se ejecuten como un nodo súper completo. Cada nodo en el cluster solo valida un subconjunto de cadenas. Siempre que la unión de sus subconjuntos cubra la cadena de bloques de la raíz y
blockchains menores, se puede demostrar que son capaces de validar completamente las blockchains completas sin adquirir una máquina costosa. Además, si uno de los nodos se bloquea en el clúster, los nodos restantes todavía pueden validar completamente cualquier bloque
ya que dos de ellos forman otro grupo, lo que permite una alta disponibilidad de tales
racimos.
La red Quarkchain tendrá incentivos para que los mineros respondan un acertijo sobre la información de bloques aleatorios (por ejemplo, xor de 64 bits en bloques aleatorios en una cadena de bloques de raíz o fragmento seleccionada aleatoriamente). El rompecabezas funcionará en una gran cantidad de bloques y es memoria o almacenamiento intensivo, y por lo tanto la descarga de los bloques aleatorios ondemand de la red será ineficaz.

5.2 Transacción Cross-Shard eficientes y seguras
En el sistema de Quarkchain network, las transacciones se pueden clasificar en dos tipos:
In-Shard: las direcciones de entrada/salida se encuentran en el mismo shard. Estas suelen ser más simples porque un shard ya contiene información.
Cross-Shard: donde la dirección de entrada/salida están en diferentes shard. Estas son más complejas debido a la sincronización entre ambos shards. Cualquier usuario puede emitir este tipo de transacciones, y pueden ser confirmadas en minutos. El rendimiento de las transacciones entre shards se puede escalar linealmente a medida que aumenta el número de ellas.

5.3 Simple Account Manager
El sistema de QuarkChain Network simplifica en gran medida la administración de cuentas: un usuario solo necesita tener una cuenta para administrar todas las direcciones en todos los shards y puede interactuar con todos los usuarios sin problemas. Además, se creará una aplicación de billetera inteligente que automáticamente realizará transacciones con cross-shard o en fragmentos (incluido el contrato inteligente).

5.4 CrossChain Transaction
Con esta arquitectura de diseño, la transacción entre cadenas se vuelve accesible. Dado que la red QuarkChain solo mantiene una cadena de raíz, la transacción de otra cadena de bloques se puede implementar convirtiendo los tokens mediante un adaptador y luego realizando la transacción como una transacción de cross-shard desde el punto de vista de la red QuarkChain. Otra forma es acomodar la otra cadena como una subcadena (o fragmento) para que la cadena cruzada se convierta en una transacción de cross shards

6. Aspectos operacionales del sistema de la red QuarkChain
6.1 Transacciones en cadena y fuera de cadena
Es posible acomodar transacciones fuera de la cadena. Algunas aplicaciones necesitan manejo en cadena y fuera de cadena. Por ejemplo, algunas transacciones necesitan acceder a datos externos (no en la cadena de bloques). La estructura de fragmentación de dos capas de QuarkChain Network hace que este manejo en cadena y fuera de cadena sea muy flexible. Esto abre más oportunidades y aplicaciones.

6.2 Contratos inteligentes
La red QuarkChain apoyará los contratos inteligentes a través de la máquina virtual Ethereum
(EVM) EVM es el motor de ejecución más utilizado para contratos inteligentes. La mayoría de las dApps existentes construidas sobre EVM se pueden implementar directamente en la plataforma de QuarkChain Network. Se proporcionará una interfaz adicional compatible con la escalabilidad con características tales como qué fragmento de contrato se está ejecutando y el envío de datos específicos del contrato inteligente a través de diferentes fragmentos.

6.3 Gestión de cuentas
Dado que un usuario puede gestionar todas las direcciones en todos los fragmentos a través de una clave privada, el usuario tendrá esencialmente el mismo número de direcciones que la cantidad de fragmentos. Si el número de fragmentos es grande (por ejemplo, miles o decenas de miles), un usuario puede tener múltiples saldos en múltiples fragmentos, y por lo tanto, administrar todo el saldo en todos los fragmentos puede ser inconveniente. La administración de la cuenta de QuarkChain Network se ha simplificado aún más al definir los siguientes dos tipos de cuentas:
Cuenta principal: la cuenta principal es la dirección del usuario en un fragmento predeterminado
Cuenta secundaria: la cuenta secundaria administra el resto de las direcciones del usuario en el resto de los fragmentos.

Para simplificar la administración, la mayoría de las transacciones de un usuario se iniciarán desde la cuenta principal, se moverá temporalmente a una dirección en la cuenta secundaria si la transacción lo requiere (por ejemplo, contrato inteligente en diferentes fragmentos) y si queda saldo en cuenta secundaria después de la transacción, el saldo se volverá a mover a la cuenta principal. Esto asegura que el saldo del usuario debe estar en la cuenta principal la mayor parte del tiempo y, por lo tanto, el usuario no necesita administrar los saldos en las direcciones de la cuenta secundaria. Esta característica está habilitada por el monedero inteligente, que será proporcionado por el equipo de QuarkChain como un proyecto de código abierto.

6.4 Monedero Inteligente
Hay dos transacciones típicas en la red QuarkChain:
Transfiere algunos tokens asociados con una dirección a otra dirección que puede estar en el mismo fragmento o no
Ejecutar un contrato inteligente en un fragmento específico El monedero inteligente simplificará la administración de la cuenta cuando se utilizan estas transacciones, de modo que un usuario no necesita conocer las operaciones subyacentes detalladas dentro de fragmentos / cruzados:
Para una transacción de transferencia, el monedero inteligente detectará automáticamente la cuenta principal de un usuario (la dirección del usuario en un fragmento predeterminado) y realizará la transacción inservible / de fragmento cruzado en consecuencia;
Para una transacción de contrato inteligente, si el contrato inteligente no existe en el mismo fragmento de la cuenta principal de un usuario, el monedero inteligente transferirá automáticamente el token a la cuenta secundaria del usuario en el fragmento al que pertenece el contrato inteligente. La billetera inteligente llevará a cabo la transacción del contrato inteligente en el shard. Si hay saldo restante en la cuenta secundaria, el monedero inteligente (opcionalmente) transferirá automáticamente el saldo de la cuenta secundaria a la cuenta principal del usuario.

A medida que resuma actualizo. :)