Qtum (pronuncia-se Quantum) ganhou atenção no   espaço criptográfico   . A Fundação Qtum está registrada em Cingapura e é um projeto global com uma equipe localizada na Ásia, América, África e Europa. A razão para sua ascensão na popularidade é a sua USP – fornecendo   Ethereum EVM   com    modelo UTXO seguro Bitcoin  . Além disso, garantem consenso com o algoritmo Proof of Stake 3.0 (POS 3.0). Neste guia, daremos uma olhada mais de perto no Qtum e ver por que os desenvolvedores devem começar a experimentar com sua plataforma.

Combine o melhor dos dois mundos

Os blockchains mais populares do mundo hoje são Bitcoin e Ethereum. Bitcoin, sendo o que começou tudo, ainda é o blockchain mais seguro no espaço. Seu modelo UTXO (Unspent Transaction Output) também contribui para a alta rastreabilidade das transações. Esta é a razão pela qual a Qtum decidiu que o blockchain Bitcoin seria a base para isso. Do outro lado da equação, temos o blockchain Ethereum. Ethereum inaugurou a era dos contratos inteligentes. De repente, um blockchain não era mais apenas uma forma sofisticada de transferir dinheiro. Ethereum tornou possível para desenvolvedores em todo o mundo construir seus aplicativos descentralizados (dApps) no topo da cadeia. Para integrar contratos inteligentes, com esta inovação simples, o Qtum oferece aos seus usuários um mecanismo de contrato inteligente e seguro que é interoperável com Bitcoin e Ethereum. Esta é uma proposta muito interessante para usuários regulares e desenvolvedores , já que as técnicas de escalabilidade sendo   processadas em Bitcoin (   Lightning Network  ) e Ethereum (Raiden Network, Plasma, etc.) podem funcionar no Qtum, desde que o consentimentos da comunidade. 

Por falar em interoperabilidade, existem dois outros aspectos fascinantes a considerar:

Compatibilidade com SegWit

Para uma compreensão completa do SegWit, verifique nosso   guia detalhado aqui   . Para lhe dar um breve entendimento, SegWit significa “testemunha separada”. Antes da implementação do SegWit, as transações de Bitcoin sofriam de um problema de escalabilidade porque eram desnecessariamente complicadas. Os dados da empresa adicionaram o volume adicional. Ao implementar o SegWit, os dados de assinatura foram retirados dos blocos e armazenados em uma cadeia lateral, que é executada junto com o blockchain principal do Bitcoin. Como o Qtum oferece suporte ao SegWit, você pode aproveitar seus benefícios.

Compatibilidade de contrato inteligente Ethereum

Qtum usa a Máquina Virtual Ethereum (EVM) para garantir que   os contratos inteligentes  Ethereum estejam  rodando no Qtum e vice-versa. Este é um recurso extremamente importante. Ethereum tem a comunidade de desenvolvedores mais forte do mundo. Graças a esse recurso, o Qtum pode desviar esses desenvolvedores para sua plataforma. Ethereum dApps também pode ser facilmente transferido para Qtum. Isso também significa que os desenvolvedores podem usar o   Solidity   , uma linguagem estabelecida, para criar contratos inteligentes no Qtum.

Qtum e UTXO

Para entender o UTXO, você precisa entender como as transações funcionam no Bitcoin (e funcionam da mesma forma para o Qtum). Para obter uma compreensão simples de como os UTXOs funcionam, pense sobre o funcionamento básico das transações em dinheiro. Suponha que seu amigo lhe deva $ 6. Ele enfia   a mão na bolsa, tira uma nota de $ 5 e $ 1 e devolve o dinheiro. 

Agora, se você deve $ 8 a alguém, retire os $ 5 e $ 1 que seu amigo já pagou e os $ 2 que outra pessoa já pagou.

É assim que as transações Bitcoin funcionam. As saídas de uma transação anterior tornam-se as entradas de uma transação futura. Portanto, mantenha isso em mente e vamos ver como as transações de Bitcoin funcionam.

Entrada de transação

Suponha que Alice precise enviar Bitcoins para Bob. Para completar esta transação, a carteira de Alice fará dos resultados de suas transações anteriores a entrada para a nova transação.

Portanto, suponha que Alice precise extrair bitcoins das seguintes transações que chamaremos de TX (0), TX (1) e TX (2). Essas três transações serão somadas e isso dará a você a transação de entrada que chamaremos de TX (Entrada).

Esquematicamente, terá a seguinte aparência:

Então, isso está no lado da entrada, vamos ver como será o lado da saída.

Saída de transação

Basicamente, a saída terá a quantidade de bitcoins que Bob possuirá após a transação e quaisquer alterações restantes que sobrarem, que serão enviadas para Alice. Essa alteração se torna o valor de entrada para uma transação futura.

Uma representação gráfica do lado da saída tem a seguinte aparência:

Agora é uma transação simples que tem apenas uma saída (além de CHANGE), algumas transações são possíveis com várias saídas.

Então, por que o Qtum adotou o modelo UTXO? Há duas razões principais:

• Primeiro, use um modelo de transação maduro, estável e seguro que seja amplamente conhecido na blockchain Bitcoin.
• Em segundo lugar, o modelo UTXO contribuiu para a implementação do Simple Payment Verification (SPV). O SPV permitirá que um nó fino interaja com contratos inteligentes e verifique as transações. Nós leves são nós que baixam apenas parte do blockchain em vez de todo o blockchain.

Qtum e EVM

Como mencionado acima, o Ethereum inaugurou a era dos contratos inteligentes. Contratos inteligentes são acordos automáticos e autoexecutáveis ​​entre duas ou mais partes, não exigindo intermediário legal. Parece incrível, certo?

No entanto, onde exatamente você executa esses contratos? Os contratos inteligentes podem ser executados em um de dois sistemas:

• Máquinas virtuais:   Ethereum usa.
• Docker:   Fabric usa.

Vamos comparar os dois e determinar qual é o melhor ecossistema. Para simplificar, compararemos Ethereum (Máquina Virtual) com Fabric (Docker).

Conseqüentemente, as máquinas virtuais fornecem um ambiente melhor determinístico, encerrável e isolado para contratos inteligentes. EVM incorpora um mecanismo de gás para evitar loops intermináveis ​​e spam (a execução termina quando a chamada do contrato fica sem gás).

Conexão UTXO e EVM

Visto que UTXO e EVM são conceitos muito diferentes, como a QTUM conseguiu conectá-los em sua plataforma? Adicionando a camada de Resumo da conta (AAL). AAL atua como uma camada de interface entre UTXO e EVM. A beleza do AAL é que ele não se limita ao EVM. Qualquer máquina virtual habilitada para AAL pode ser executada em AAL. 

Portanto, antes de nos aventurarmos mais no AAL, vamos entender o que significa abstração.

Abstração significa que qualquer pessoa pode usar qualquer sistema ou protocolo sem conhecer totalmente os meandros e todos os detalhes técnicos. Por exemplo. Ao usar seu iPhone, você não precisa ser um programador ou engenheiro para fazê-lo funcionar. Basta tocar na tela para ativar um aplicativo ou no botão de chamada para ligar para alguém. Você não precisa saber como o toque em certos aplicativos ativa o circuito do telefone ou como certos aplicativos foram programados. A abstração torna a tecnologia sofisticada acessível às massas enquanto oculta as complexidades.

Para plataformas de contrato e dApp inteligentes, a abstração é praticamente o Santo Graal. Se o objetivo for a adoção em massa, os dApps devem ter o mesmo desempenho de um aplicativo normal. Da mesma forma, Qtum deve integrar EVM e UTXO para que os usuários e desenvolvedores possam interagir facilmente com eles. 

Portanto, para entender melhor como o AAL funciona, vamos dar uma olhada em como uma transação simples de Bitcoin funciona no nível do código. Durante uma transação, sua carteira executará os seguintes opcodes em sua máquina. Basicamente, isso diz ao software para verificar se a chave pública da transação corresponde ou não à assinatura:

A coluna “Script” contém várias palavras-chave chamadas opcodes. As transações Bitcoin são gravadas pela combinação desses opcodes. O AAL adiciona mais três opcodes à lista Bitcoin original para habilitar o suporte para contratos inteligentes.

• OP_CREATE:   usado para criar novos contratos inteligentes. 

• OP_CALL:   usado para executar código em um contrato inteligente existente.
• OP_SPEND:  é   usado para gastar um valor de contrato inteligente.

Então, como esses opcodes são tratados?

• O software de validação analisa o script em transações Qtum.
• Quando encontram qualquer um desses três opcodes, eles os separam para processamento com EVM.
• As transações de contrato EVM são então processadas em uma “Lista de transações de contrato esperadas”, que é executada pelos nós validadores.
• Essas transações são executadas no EVM e a saída resultante é convertida em um Qtum tx utilizável. 
• Se, durante a execução de um contrato, o contrato chama outro contrato com um valor, esta transação também é convertida em um Qtum tx explícito e anexada ao bloco atual.

O tamanho do Qtum UTXO pode ser gerenciado muito bem, uma vez que as transações OP_CREATE, OP_CALL e OP_SPEND são dispensáveis. Quando um contrato se autodestrói, a transação OP_CREATE é gasta, removendo-o do grupo UTXO.

Se você for um desenvolvedor sólido, será fácil começar a codificar no Qtum, pois ele já tira proveito do EVM.

No entanto, como mencionado acima, EVM não é a única máquina virtual disponível no Qtum para executar contratos inteligentes. A equipe Qtum está desenvolvendo uma máquina virtual de contrato inteligente x86 para Qtum. Essa máquina virtual x86 dará aos desenvolvedores a capacidade de codificar contratos inteligentes em linguagens de programação populares como Rust e outras. 

Qtum e prova de participação (POS)

Como já foi mencionado várias vezes, o Qtum usa um modelo de consenso   POS   . Muitos blockchains modernos optaram por um modelo de ponto de venda devido às vantagens que tem sobre o modelo POW clássico. POW ou prova de trabalho era o modelo de consenso introduzido pelo Bitcoin, no qual nós especializados chamados de mineradores resolvem quebra-cabeças criptograficamente difíceis por meio do uso de ASICs. 

Problemas com prova de trabalho.

• A prova de trabalho é um processo extremamente ineficiente devido à grande quantidade de energia e energia que consome.
• Pessoas e organizações que podem pagar ASICs mais rápidos e poderosos geralmente têm uma chance melhor de mineração do que outras. Isso significa que a mineração de Bitcoins não é tão descentralizada quanto gostaríamos.
• Como a mineração POW consome recursos do mundo real, é muito prejudicial ao meio ambiente.

A prova de aposta, por outro lado, torna o processo de mineração totalmente virtual. Deixe-nos dar uma rápida visão geral de como funciona o ponto de venda:

• Os validadores / mineiros bloqueiam algumas de suas moedas como aposta.
• Depois disso, eles começarão a validar os blocos. Ou seja, quando eles descobrem um bloco que acham que pode ser adicionado à cadeia, eles o validam colocando um ou mais UTXOs para 500 commits.
• Se o bloco for adicionado, os validadores receberão uma recompensa do bloco, onde a frequência das recompensas do bloco é proporcional ao valor apostado por aquele validador.

Projetos diferentes usam variações diferentes do algoritmo POS. Ethereum usará o protocolo Casper, enquanto o Algorand usará POS puro. Depois, há projetos como o EOS que usam pontos de venda delegados.

Qtum usa POS versão 3 ou POSv3, que é projetado para blockchains baseado em UTXO. Vejamos as versões mais antigas antes de chegarmos ao POSv3.

POSv1:

“Idade da moeda” é um termo usado para descrever quanto tempo um UTXO não foi gasto no blockchain. POSv1 é altamente dependente da idade da peça. Quanto mais velha a peça, menor a dificuldade. No entanto, o problema com essa abordagem era que as pessoas simplesmente pararam de gastar suas moedas. As pessoas só abriam as carteiras quando precisavam para apostar. Se uma peça fosse velha o suficiente, ela produziria quase instantaneamente novos blocos de estaca. 

POSv2:

Esta versão melhora a versão anterior ao erradicar o conceito de era da moeda por consenso. Outra grande mudança que eles fizeram entre várias atualizações foi usar um mecanismo modificador de compartilhamento completamente diferente do v1. Este modificador de aposta incluiu o tempo de bloqueio anterior. Tenha isso em mente quando discutirmos a v3.

POSv3: 

O tempo de bloqueio incluído no POSv2 pode deixá-lo vulnerável a um ataque de “alcance próximo”, onde era possível minerar um blockchain alternativo iterando os tempos de bloqueio anteriores. Mudanças como essas tornam o POSv3 uma versão muito melhor do POSv2. 

O POSv2 também usou os tempos de bloqueio e transação para determinar a idade de um UTXO, que é diferente da idade da moeda. POSv3 determina a idade de um UTXO avaliando sua profundidade no blockchain (por exemplo, confirmações). 

NOTA:   Qtum adicionou recentemente suporte para o opcode OP_RETURN que permite que um comando contenha a chave pública para assinar o bloco sem exigir um script pay-to-pubkey completo. Isso significa que um provedor de dApp pode pagar o custo de novos usuários de dApp, tornando a integração mais fácil.

Saiba mais sobre POSv3 

Em um sistema POW, um nonce aleatório é adicionado ao hash do cabeçalho do bloco e o hash resultante é refeito. Esse hash, por sua vez, deve ser menor do que a dificuldade geral da rede. Só então o bloco é adicionado ao blockchain principal.

Por outro lado, POSv3 possui um hash de kernel, que é composto de vários dados que não podem ser facilmente alterados no bloco atual. Aqui estão alguns outros recursos a serem considerados no sistema Qtum POS: 

• A segunda transação em cada bloco é chamada de “transação de co-instalação”, enquanto a primeira transação é uma transação de base de moeda vazia.
• Cada bloco deve ter pelo menos uma transação de aposta.
• O carimbo de hora do bloco deve ter os quatro bits inferiores definidos como 0, de modo que a hora do bloco só pode ser representada em intervalos de 16 segundos.
• Uma vez a cada 500 blocos (aproximadamente 18 horas), um UTXO pode ser usado para produzir uma negociação de aposta.

Agora vamos ver do que é feito o hash do kernel POSv3:

• O modificador de compartilhamento do bloco anterior, que é um hash da transação anterior nos blocos PoS e o modificador de compartilhamento do bloco anterior.
• O carimbo de data / hora da transação anterior. 
• O hash da transação anterior.
• O número de saída da saída anterior (esta é a saída da transação que passa na transação de aposta).
• O tempo de trava atual em que os quatro bits inferiores são definidos como 0. Esta característica em particular muda durante o processo de piquetagem.

NOTA: Uma negociação anterior é o UTXO usado para criar uma negociação de aposta. A única maneira de alterar o hash do kernel atual é alterar o UTXO que você está usando para criar o bloco ou alterar o tempo de bloqueio atual.

Agora que sabemos como o POSv3 do Qtum funciona, vamos dar uma olhada em como ele alivia a maior falha do POS: o problema do nada.

Qual é o problema com “Nada em jogo”?

Considere a seguinte situação:

No diagrama acima, temos a cadeia principal (azul), que foi rastreada até o bloco 53.   No entanto, há uma ramificação paralela que vem do bloco 50 (vermelho). O que acontecerá se mineiros mal-intencionados se juntarem e continuarem explorando o canal vermelho até chegar ao azul? Todas as transações que ocorreram nos blocos azuis 51, 52 e 53 serão revertidas e revertidas instantaneamente.

Os blockchains POW são vulneráveis ​​a esse ataque de 51% porque o poder de hashing pode ser alugado em curto prazo.

Suponha que o mineiro malicioso Alice queira explorar a corrente vermelha. Mesmo se você dedicar todo o seu poder de hash a ele, nenhum outro mineiro se juntará a você no novo canal. Todos continuarão a operar a cadeia azul, pois é mais econômico e sem riscos operar a cadeia mais longa.

POW é fácil de montar um ataque de 51% com o poder hash alugado. Portanto, as divisões da cadeia são problemáticas para todos, exceto para o blockchain POW (bitcoin) maior.

No entanto, as coisas parecem um pouco diferentes quando você traz pontos de venda. Se você for um validador, pode simplesmente colocar seu dinheiro na corrente vermelha e na corrente azul sem medo de repercussões. Aconteça o que acontecer, você sempre vencerá e não terá nada a perder, por mais maliciosas que sejam suas ações. No entanto, a cadeia vermelha teria que apostar com um número maior de moedas (peso líquido) para ter sucesso e, ao contrário do POW, em que um invasor pode alugar o poder hash, o POS exige a posse real da moeda.

Isso é chamado de problema do “nada em jogo”.

O Protocolo Casper da Ethereum mitiga isso através do uso de um mecanismo de punição. Basicamente, os validadores maliciosos são punidos reduzindo sua participação. Qtum planeja   fornecer uma solução diferente   para o problema do   nada e nunca punirá os apostadores que se comportarem mal mais do que chutá-los para fora da rede. Eles acreditam que nenhum software pode ser aperfeiçoado, portanto, o risco de um erro causar mau comportamento do jogador e a perda de milhões de dólares é inaceitável para eles. Os seguintes pontos precisam ser levados em consideração para entender a mitigação do problema do nada da Qtum:

• Uso de pontos de verificação e expiração de 500 confirmações para transações de piquetagem. 
• Eles colocarão alguns dos dados no blockchain do Bitcoin que podem ser verificados por meio do SPV. Isso garante que um invasor não possa mentir sobre a criação de um bloco específico.

Além disso, deve-se notar que o Qtum considera o problema de nada em jogo um pouco forçado, especialmente em seu sistema porque:

• Pode ser muito caro criar a configuração para o ataque.
• Mesmo quando tudo está configurado, o resto dos nós ainda tem que seguir o exemplo, o que é muito tempo.
• Qualquer um pode identificá-lo facilmente verificando recursos fora da cadeia centralizados, como exploradores de blocos.
• Os pontos de verificação podem ser adicionados ao código em uma taxa mais frequente para inicializações mais rápidas. Isso garantirá que essas cadeias maliciosas de nada em jogo nunca tenham um poder significativo.
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Protocolo de governança descentralizada

Outro recurso do Qtum é o DGP (Protocolo do Governo Descentralizado) introduzido para alterar os parâmetros do blockchain de forma rápida e suave, sem a necessidade de um hard fork. O DGP é construído usando tecnologia de contrato inteligente e pode ajustar o tamanho do bloco (até 32 MB) e alterar as quantidades de gás para várias operações de contrato inteligente.

Portanto, o tamanho do bloco e os parâmetros de gás podem ser alterados por meio de um processo de governança de rede sem a necessidade de baixar um novo software, e nenhuma ação precisa ser tomada por parte das partes interessadas da rede e operadores de nós. Garfos rígidos ainda serão necessários para mudanças de consenso ou novas máquinas virtuais, por exemplo.

Qtum é um dos projetos mais interessantes do espaço. Ao combinar UTXO, EVM e POS, o Qtum fornece uma plataforma única, segura e naturalmente escalável. Devido à sua conexão com o EVM, Qtum pode facilmente atrair a já vibrante e forte comunidade de desenvolvedores e dar a eles a capacidade de transferir seus dApps para sua plataforma. Será muito interessante ver como esse projeto se desenvolverá em um futuro próximo.