Обзор потенциала скоростной блокчейн сети QuarkChain

QuarkChain ICO — одноранговая (P2P) блокчейн-сеть, способная обрабатывать до 1 млн транзакций в секунду. Она использует уникальный дизайн для достижения высокой пропускной способности, в том числе систему эффективного распределения данных.

Проект QuarkChain

Авторы проекта утверждают, что такой дизайн позволит достичь компромисса между тремя «китами» блочной технологии — децентрализацией, безопасностью и масштабируемостью.

Команда разработчиков QuarkChain

Информация о проекте впервые появилась в сети в феврале 2018 года. Ее разработкой занимается компания QuarkChain Foundation. Во вступительном видео создатели идеи описывают свою идею как «масштабируемую, децентрализованную, безопасную, общедоступную, бесступенчатую цепочку». Цель ее реализации — продвижение блочной технологии путем создания сети с повышенной скоростью обработки транзакций.

Над ее созданием работает команда из 15 человек, в том числе:

  • Ци Чжоу (основатель, окончил Технологический институт Джорджии, имеет научную степень кандидата технических наук, инженер-программист и эксперт в области высокопроизводительных систем, бывший сотрудник Google с 15-летним опытом работы).
  • Джаогуанг Ванг (инженер-программист, окончил Мичиганский университета, имеет научную степень магистра компьютерных наук, эксперт по крупномасштабным распределенным системам с шестилетним опытом работы в Facebook и Google).
  • Сяоли Ма (научный сотрудник, работает в компании Gatech & IEEE, профессор Технологического института Джорджии).
  • Яодонг Янг (научный сотрудник, профессор Сианьского университета Цзяо Тун, профессор Технологического университета Вирджинии, соучредитель Demo++, разработчик и исследователь технологии блокчейн).
  • Венсен Ву (научный сотрудник, кандидат технических наук Технологического института Джорджии).

Команда QuarkChain

Обзор целей проекта

Масштабируемость и безопасность не всегда идут рука об руку, когда дело доходит до технологии blockchain. Создатели QuarkChain решили найти выход из этой ситуации, который бы уравновешивал обе эти потребности путем разделения двух основных функций цепочки на отдельные слои.

Первый слой содержит все мелкие блок-цепи или шарды, которые обрабатывают подмножество транзакций независимо друг от друга. По мере увеличения количества шардов растет и пропускная способность сети.

Второй слой QuarkChain — корневая цепочка. Ее основная функция — подтверждение всех блоков, создаваемых шардами, но сама она в подтверждении транзакций не участвует. Среднее время создания блока — 10 секунд.

Проще говоря, QuarkChain допускает два типа транзакций — в шардах и кросс-шардах. Первый тип операций осуществляется между адресами одного и того же шарда. Однако помимо других высокопроизводительных решений уникальной особенностью сети является способность проводить транзакции в перекрестных шардах. Во втором варианте пропускная способность системы масштабируется линейно по мере увеличения количества шардов.

Чтобы упростить работу с системой кросс-шардов разработчики проекта создали смарт-кошелек. Все адреса, принадлежащие пользователю в любом из шардов, доступны через один приватный ключ.

Теоретически, у пользователя может быть много адресов, связанных с разрозненными шардами. Чтобы решить эту проблему, QuarkChain использует как основную, так и вторичную учетную запись в кошельке. Первая содержит адрес пользователя по умолчанию, в то время как вторая управляет остальными адресами в других шардах.


Для упрощения процесса управления средствами любая транзакция, выполненная на вторичном счете, вернет оставшийся остаток обратно в основную учетную запись. Пользовательский баланс после этого останется в основной учетной записи, что устраняет путаницу из-за использования множества балансов на нескольких шардах.Еще одна уникальная особенность QuarkChain — гарантия безопасности, которая обеспечивается распределением хеш-мощности сети. Половина ее приходится на корневую блок-цепочку, чтобы предотвратить атаки двойного расходования. Кроме того, несколько менее приоритетных узлов с низким уровнем ресурсов могут образовывать кластер для формирования суперузла.

Какие проблемы может решить QuarkChain?

Что может предложить пользователям QuarkChain? Какие проблемы не способны решить текущие варианты блочных цепочек? Авторы проекта утверждают, что их идея позволит преодолеть такие проблемы экосистемы блокчейна, как:

  • Проблемы безопасности. Несмотря на многочисленные подтверждения в безопасности блокчейна, он имеет ряд серьезных проблем. В «Белой книге» QuarkChain отмечается, что наибольшую угрозу небольших блочных цепочек представляет собой атака 51%.
  • Децентрализация. Изначально утверждалось, что биткоин и другие криптовалюты на базе блочной технологии полностью децентрализованы, причем каждый узел имел только один голос. Никакого внешнего контроля узлов не могло быть. В реальности после развития блокчейна началось формирование майнинг-пулов и других коллективных сообществ, которые представляют собой угрозу децентрализованной сущности блокчейна.Децентрализация и масштабируемость
  • Масштабируемость. Блочные цепочки, которые лежат в таких монетах, как Биткоин, изо всех сил пытаются масштабироваться. По мере увеличения пропускной способности транзакций размер блочной цепи растет, что приводит к еще большим требованиям к хранению данных, пропускной способности и вычислительной мощности.
  • Lightning Network. В техническом документе QuarkChain специально упоминается Lightning Network как проблема многих действующих сегодня блочных цепочек. Авторы проекта повторяют наиболее распространенную критику Lightning Network — централизованную обработку платежей в децентрализованной сети, угрожающую будущему Биткоину как символу децентрализованного платежного средства.

Основные технические особенности

Проект QuarkChain предусматривает реализацию нескольких ключевых технических особенностей, часть из которых является уникальными.

Двухслойные цепочки

Сеть QuarkChain состоит из двух слоев блоков. В качестве первого слоя применяются эластичные шарды. Второй слой — корневая блок-цепочка, которая подтверждает блоки, создаваемые шардами.

Структура QuarkChain

Перекрестные транзакции

Перекрестные транзакции осуществляются в сети постоянно. Пропускная способность транзакций с участием перекрестных шардов увеличивается линейно по мере роста количества шардов.

Равномерное распределение

Разработанная теоретическая схема работы сети предусматривает стимулы для равномерного распределения нагрузки среди шардов. На корневую цепочку приходится минимум 50% общей хеш-мощности для предотвращения двойного расходования.

Корневая цепь и шарды

Простое управление учетной записью

Для всех шардов пользователя имеется одна общая учетная запись. Все транзакции из разных шардов хранятся в одном смарт-кошельке.

Горизонтальная масштабируемость

Поскольку «суперполный» узел может стать чрезвычайно дорогим при существенном росте количества транзакций в секунду, сеть допускает создание множественных «честных» узлов. Они образуют кластер, функционирующий как «суперполный» узел.

Преимущества и развитие QuarkChain

Запуск первой версии тестовой сети начался в конце апреля 2018 года с пропускной способностью 2 000 транзакций в секунду. Согласно дорожной карте разработчики намерены достичь 10 тысяч транзакций в секунду в качестве следующего этапа и продолжить масштабирование сети. Ее код ранее появился в свободном доступе на Github.

Такой потрясающий прогресс может привести к жизнеспособному и даже ошеломительному решению по сравнению с оригинальной версией блокчейна Ethereum.

Если QuarkChain достигнет запланированной пропускной способности, она станет одним из немногочисленных первопроходцев, предложив жизнеспособные решения этой насущной проблемы.

QuarkChain также совместим с виртуальной машиной Ethereum. DApps-приложения, которые получат выгоду от увеличения пропускной способности сети, смогут переключаться на работу в рамках QuarkChain в любой момент.

Управление аккаунтом

Слабые стороны и риски

Конкуренция в сфере создания высокопроизводительных решений на базе блокчейна довольно высокая. Zilliqa — первая криптовалюта, которая приходит на ум при упоминании подобной системы масштабирования. Существует также Fusion, тестовый запуск которого намечен на второй квартал 2018 года, и, конечно же, Ethereum.

Пока авторы QuarkChain еще не установили никаких официальных партнерских отношений, отметив, что усилия в этом направлении продолжаются. Разработчики указали в «Белой книге» несколько целевых отраслей, которые могут извлечь выгоду из использования их продукта. Один из таких рынков — развитие децентрализованных мобильных приложений. Для ускорения развития в этом направлении они намерены выпустить набор инструментов разработчика для Android-устройств.

Токен QKC

Токен системы QuarkChain носит название QKC и соответствует стандарту ERC-20 блокчейна Ethereum. После запуска основной сети, намеченного на четвертый квартал 2018 года, все токены, купленные инвесторами в ходе проведения ICO, будут преобразованы в монеты основной сети. Впоследствии остальные токены QKC будут вводиться в оборот путем майнинга.

Схема транзакции

QKC станет единственным средством обеспечения ценности в рамках системы и будет выплачиваться майнерам в качестве вознаграждения за участие в поддержании работы сети и проверку транзакций.

QuarkChain будет поддерживать смарт-контракты через виртуальную машину Ethereum (EVM), чтобы обеспечить совместимость с существующими DApps-приложениям. Это будет способствовать повышению масштабируемости сети.

Часть токенов будет направлена на вознаграждение разработчиков, которые будут создавать DApps-приложения на QuarkChain.

Дорожная карта

2018 год:

  • II квартал — запуск тестовой сети и смарт-контрактов (Testnet0 Smart Contract 0.1);
  • IV квартал — релиз основной сети и смарт-кошелька (QuarkChain Core0 Mainnet 1.0 SmartWallet 1.0).

2019 год:

II квартал — старт новой блочной цепочки и второй версии «умного» кошелька (QuarkChain Core 2.0 SmartWallet 2.0).

Roadmap

Код ревью QuarkChain

Начав изучение кода с pyquarkchain, можно заметить, что авторы проекта просто клонировали pyethereum. Хорошо это или нет, но на сегодняшний день существует огромное количество проектов, для которых клонирование — это норма.

Репозиторий содержит ряд импортированных файлов для EVM и P2P из блокчейна Ethereum, но это всего лишь «сырой» импорт.

Основная статистика по репозиторию на момент написания статьи:

  • коммиты — 2 984;
  • ветки — 31;
  • вкладчики — 75.

Особого внимания заслуживает количество вкладчиков и веток. Столь пристальное внимание к проекту можно рассматривать, как хорошее начало. Не менее важным является и наличие трех десятков пулл-реквестов.

В настоящее время тестовая сеть (testnet) работает с использованием 8 шардов. Работа цепочек осуществляется с использованием алгоритма доказательство выполнения работы (PoW). Каждый отдельный шард способен обработать от 100 до 200 транзакций в секунду, а общая пропускная способность сети уже превышает 2 270 транзакций в секунду.

Кошелек QuarkChain является прямолинейным и не использует HTTPS. Его синхронизация с сетью занимает 10 минут. В бумажнике применяется инструмент ethereumjs-util. Применяются и некоторые функции getNodes и selectNode, но они пока остаются закрытыми.

Результаты майнинга

Использование единой учетной записи для токенов в разных шардах обеспечивается связкой клонов блокчейна Ethereum (WanChain, POA, DAppChains и других). Дело в том, что все они имеют одну и ту же архитектуру приватных/публичных ключей. Это означает, что наличие такой пары ключей в сети Ethereum позволяет использовать ее на всех клонах его блочной цепочки.

Может ли это привести к каким-либо проблемам? Нет. Пользователь, например, не может отправить 10 WAN на адрес POA, но в сети QuarkChain это становится возможным. Все дело в именовании внутри сети. Каждая боковая цепочка/токен будет иметь собственное имя.

Кроме того, QuarkChain предусматривает создание своего рода параллельной сети. В отличие от обычных боковых цепочек, такой подход больше напоминает параллельные цепочки Ethereum, которые работают рядом друг с другом. Все шарды на самом деле являются не частью целого, а его копиями, работающими одновременно, но изолировано друг от друга.

Приватный ключ позволяет легко перемещать средства между цепочками Ethereum A, Ethereum B, Ethereum C и т. д. Почему это не вызовет конфликта? Все очень просто. Публичный ключ имеет дополнение, которое зависит от того, в какой цепочке он находится (идентификатор ключа + ID шарда). То есть при наличии базового адреса 0x1 адреса параллельных цепочек будут выглядеть следующим образом: 0x1a, 0x1b, 0x1c и так далее. Для перевода средства с 0x1a на 0x1b нужно просто использовать соответствующий адрес.

Единственной проблемой является невозможность консенсуса между параллельными цепочками. Поэтому им необходимо полагаться на корневую блок-цепь, которая отвечает за транзакции между перекрестными цепочками.

При перегрузке одной из боковых цепочек она начнет терпеть пропускную способность, что приведет к росту комиссии. В этом случае для поиска более низких комиссионных просто необходимо выбрать другую цепочку.

Кластеры с 2 шардами

Период и условия проведения ICO

Официальный сайт: https://quarkchain.io

От этапа пресейла авторы проекта решили отказаться. ICO будет состоять из приватной и публичной распродажи. Первая из них начнется 7 мая 2018 года.

Условия приватной распродажи:

  • общее количество токенов — 10 млн;
  • hard cap — $16 млн;
  • принимаемые валюты — ETH;
  • курс — 1 ETH = 39 416 QKC;
  • бонусное вознаграждение — 25%;
  • применение принципа KYC («знай своего клиента») — да.

Выпуск токенов будет осуществляться партиями по 10% ежемесячно в течение первых четырех месяцев и по 20% ежемесячно в последующие четыре месяца.

Условия публичной распродажи:

  • hard cap — $4 млн;
  • принимаемые валюты — ETH;
  • курс — 1 ETH = 31 533 QKC;
  • применение принципа KYC («знай своего клиента») — да.

Распределение токенов:

  • краудсейл — 20%;
  • команда разработчиков — 15%;
  • QuarkChain Foundation — 15%;
  • советники — 5%;
  • майнинг, развитие сообщества и маркетинг — 45%.

Заключение

QuarkChain выглядит серьезным претендентом среди всех имеющихся на данный момент на предоставление реального решения проблемы масштабируемости блочной технологии. Команда проекта сделала ставку на то, чтобы сосредоточиться на разработке продукта, прежде чем перейти к созданию сообщества и налаживанию партнерских отношений.

Потенциал своей сети разработчики уже продемонстрировали запуском тестовой версии QuarkChain и намерены достичь заявленной цели в 1 млн транзакций в секунду благодаря использованию уникальной системы шардов, суб-цепочек и основной корневой цепочки. Насколько жизнеспособной будет такое сочетание, покажет время.

Ссылка на основную публикацию