Qtum量子链的起源及技术创新解析!Qtum量子链开始于2016年，正是区块链领域的技术创新迭出、项目百花齐放的时间。Qtum团队的成员早在2012年就开始接触、研究比特币和其他区块链项目的技术，并在这个领域进行了持续的深挖。
直到2016年，加密货币市场已经在小范围内经历了两轮周期，以比特币为代表的各色加密货币项目正如火如荼，以以太坊为代表的智能合约平台项目也呈追赶之势。然而，作为当时行业中最具技术创新性的两大社区，比特币和以太坊一直是割裂的，这在很大程度上阻碍了行业的进一步发展。Qtum量子链的初衷是在比特币这套精妙的符号体系之上，增加对智能合约的支持，兼容两个社区已有的技术积累和后续的技术创新，进一步实现更丰富的技术演进，最终实现公有链领域的突破。
Qtum量子链是首个成功在UTXO模型之上实现智能合约的公链项目，并且其核心协议可以在包括比特币在内的几乎所有基于UTXO的区块链项目中实施。
Qtum的设计中，最重要的几个关键词是安全、灵活、解耦、去中心化和自治。通过复用比特币的底层架构和以太坊虚拟机(EVM)，Qtum能够同时跟进比特币和EVM的所有技术更新，既具有比特币UTXO模型的安全性和稳定性，又具有图灵完备的EVM带来的无限灵活性以及丰富的配套开发工具。
为了打通原本互不兼容的两套体系，也为了未来的扩展与迭代，Qtum设计了账户抽象层(AccountAbstractionLayer,AAL)。AAL将UTXO的资金层与智能合约层完全解耦，一方面将UTXO抽象成EVM等虚拟机可用的账户形式，另一方面也为后续兼容多虚拟机并行(如WASM，Qtumx86虚拟机等)做好了准备。Qtum采用纯PoS共识机制，并进一步提升了共识机制的安全性。
参与共识的节点只需持有QTUM，无需特殊硬件，全节点就可以几乎无感地运行在普通家用电脑上，参与网络共识、竞争出块、获得奖励。这使得Qtum常年有数千个全节点在线，是全节点数量全球第三的去中心化公链网络。
在强调去中心化的同时，Qtum实现了60-70TPS的性能，高于比特币与以太坊。鉴于区块链领域社区共识的重要性，Qtum还提出了分布式治理协议(DGP)，使用智能合约对区块链进行链上治理，生态参与者可以通过DGP动态地修改区块大小、合约费用模型等重要参数，实现Qtum网络的无缝升级，同时可以有效避免由社区分歧引发的分裂。
Qtum是在比特币、以太坊等项目的基础上提出了自己的设计。一切开源项目，甚至可以说一切发明创造、科学探索都是踩在前人的肩膀上前行，就算比特币也不例外。
Qtum量子链成功复用了比特币和以太坊中最具创新性也是最有价值的部分：比特币底层的UTXO记账系统和以太坊的EVM虚拟机，将比特币的稳定、安全与智能合约的无限灵活性结合了起来，并以此为基础实现自身的创新和迭代。得益于与比特币、以太坊良好的兼容性，Qtum陆续发布了闪电网络、跨链原子交换、Qtum-IPFS，Qtum-Plasma等代表行业内最新技术进展的实现。
与此同时，Qtum也在不断对外进行技术输出，反哺比特币、以太坊等开源项目。Qtum核心团队曾发现并修复了比特币增发漏洞，改进了PoS共识机制的安全性问题，还提出了智能合约代付手续费机制以降低使用门槛。而团队正在研发的隐私资产、云链结合以及智能合约Staking等也将对行业的进一步发展提供技术基础。
如第一节所述，为了将比特币和智能合约结合起来，Qtum设计了账户抽象层(AAL)。AAL主要有两个作用：一是将比特币的UTXO模型抽象成EVM可用的账户模型，使EVM能在比特币的底层上运行，执行智能合约;二是将资金层与合约层分离、解耦，使各层的运行相对独立，为后续的迭代、扩展做好准备。依靠这种设计，Qtum后续的x86虚拟机可以与EVM并行地运行在量子链上，而无需对底层协议做大幅修改，保留了良好的功能扩展性。
甚至在未来，任何基于账户模型的虚拟机都可以适配运行在量子链上。为了实现AAL，Qtum针对智能合约操作和UTXO操作之间的对应与转换进行了大量调整与优化，并设计了三个新的操作码：
OP_CREATE：创建智能合约
OP_CALL：调用智能合约(向合约发送QTUM)
OP_SP：花费智能合约中的QTUM
在产生新区块时，除了对交易脚本做常规的检查外，还需要检查是否包含上述的操作码。OP_CREATE用于向虚拟机传递合约字节码。OP_CALL将data、gasPrice、gasLimit、VMversion等运行智能合约所需的关键参数通过交易脚本发送，最终传递到虚拟机中。
OP_SP则用于把合约执行结果转换为标准的UTXO。通过引入上述三个脚本，Qtum的UTXO模型具备了识别和处理智能合约相关交易的能力。为了保证合约状态以及UTXO的共识，Qtum的区块头除了包含与比特币相同的字段外，还需要额外加入hashStateRoot以及hashUTXORoot两个字段。更多技术细节可以参考这篇文章。
Qtum的另一项创新是MPoS共识机制。作为公有链最为核心的部分之一，共识机制是公有链能够去中心化地决定记账权归属、完成交易验证取得全局共识的依据。现有的主流共识规则都存在各自的问题：PoW算法没有进入门槛，任何人都可以使用PC等设备进行验证和挖矿，但以目前专业矿场的算力水平来看，普通设备在概率上几乎完全没有可能取得出块权。
而且PoW算法一直被诟病无谓的消耗大量能源，对环境不友好。DPoS、dBFT等算法由于对性能的追求，去中心化程度较低。而且此类网络需要高性能服务器才能成为全节点参与网络验证，想要成为出块节点的门槛极高。
Qtum的MPoS算法改进自PoS3.0.但传统的PoS共识机制和智能合约的结合会带来垃圾合约攻击等安全隐患，无法直接用于Qtum。对此，Qtum通过使出块节点和其他节点分享收益并将收益延迟化，增加攻击的成本。
每个区块奖励由10个矿工平分，其余奖励延迟500区块。即1/10区块奖励立刻获得，其余9/10奖励在500个区块之后连续9个块中获得。挖矿奖励=区块所得+手续费+运行智能合约gas费用。这个收益机制的改进在不改变PoS3.0的核心逻辑的前提下，使攻击者无法预测获得区块奖励的多少，也无法立即获得区块奖励，从而极大提高了发动上述垃圾合约攻击的成本(仅存在理论可能性，实际操作中完全无法实现)。
MPoS使Qtum在可扩展性与去中心化之间实现了一个平衡。MPoS共识对硬件要求低，可以在几乎所有家用电脑上运行，而对系统资源的占用不会影响电脑的正常操作，参与区块生成的抵押物不是算力(硬件成本与电费)，而是一定量的QTUM。
相比于现在PoW公链的算力集中程度和DPoS公链的低节点数，Qtum的设计可能更符合中本聪对去中心化网络的设想。在维持了去中心化的基础上，Qtum的可扩展性也远大于比特币和以太坊，能达到60-70TPS，有效缓解了网络拥堵问题，并随着费用模型的优化和x86虚拟机的应用，可扩展性可以进一步提高。
相对于别的有Staking功能的区块链，由于Qtum的共识算法为Staker带来了更灵活的参与与退出方式。首先参与Qtum的Staking，只需下载Qtum核心钱包，借助家用电脑即可成为全节点，参与Staking，无需信任各种服务商，也无需缴纳费用。
其次，UTXO模型使得参与者可以将Staking的QTUM分割成多笔UTXO，每笔UTXO在计算冻结时间时互相独立，所以质押投票更为灵活，只有取得出块权的UTXO会被冻结，而且冻结时间只有约17小时。因此，参与者的流动性风险也小于市面大多数Staking项目。
Qtum在未来还将对智能合约Staking等离线Staking手段进行研发，进一步降低用户参与网络的门槛，并保证收益的安全性。
区块链社区关于一个项目的发展方向产生不同意见而分裂、通过硬分叉产生新链的事件时有发生。此类不同意见大致可以分为三类：
对项目算法、功能等发展方向的分歧;
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