1 QUANTUM WHITE PAPER Value Transfer Protocol and DAPP Platform 量子链白皮书量子链白皮书 价值传输协议及去中心化应用平台价值传输协议及去中心化应用平台 2 目录目录 摘要 Abstract . 3 量子链白皮书 . 4 价值传输协议及去中心化应用平台 . 4 第一部分 量子链设计原则和理念 Principles 4 1.1 区块链出现的背景和意义 . 4 1.2 为什么设计量子链 . 5 1.3 量子链的设计原则 . 6 1.3.1 量子链兼容性设计 . 6 1.3.2 量子链模块化设计思想 . 6 1.3.3 量子链安全性策略 . 6 1.3.4 量子链易用性策略 . 7 第二部分 量子链实现方案 Implementation 9 2.1 量子链公链 QtumChain 9 2.2 UTXO Vs Account Model . 9 2.2.1 UTXO 模型剖析 9 2.2.2 Account 模型剖析 . 12 2.3 共识机制 Consensus . 13 2.4 合约和虚拟机 Contract and VM . 14 2.5 VM on Qtum UTXO Blockchain . 15 2.5.1 Qtum 标准交易类型和合约交易类型 . 15 2.5.2 Qtum 系统存储合约代码 . 16 2.5.3 Qtum 系统中合约的创建 . 16 2.5.4 Qtum 合约花费量子币 16 2.5.5 Qtum 系统中合约状态的保存 17 2.5.6 Qtum 系统中的密码学公钥方案 17 2.5.7 Gas 机制的变化 17 2.5.8 合约账本（Contract Ledger）和合约的可读性（Contract Readability） . 18 2.5.9 Qtum 系统合约地址 18 2.6 Oracle 和 Data Feed . 18 2.6.1 通过 Oracle 实现链下合约的执行 . 19 2.6.2 Qtum 系统中 DataFeed 实现思路 . 19 2.6.3 随机数方案 . 21 2.7 Identity and Privacy . 21 第三部分 量子链应用 Applications . 23 3.1 去中心化应用（DAPP） . 23 3.2 多个行业的支持（Industry oriented ） . 23 3.3 移动端策略 （Go Mobile） . 23 参考文献： . 25 版本变更记录 . 27 3 摘要摘要 Abstract Quantum Blockchain （简称Qtum kwntm，量子链量子链）致力于开发比特币和以太坊之外的第 三种区块链生态系统， 并致力于拓展区块链技术的应用边界和技术边界应用边界和技术边界， 使普通互联网用户普通互联网用户能感受 到区块链技术的价值。 在 Qtum 系统中，可以通过价值传输协议（Value Transfer Protocol）来实现点对点的价值转移， 并根据此协议，构建一个支持多个行业的（金融、物联网、供应链、社交游戏等）去中心化的应用 开发平台（DAPP Platform）。 Qtum 系统通过良好的设计原则和设计策略来实现，例如兼容性原则、模块化设计策略、安全性策 略和易用性策略。 从技术角度分析，Qtum 致力于实现首个兼容首个兼容BIP（基于（基于UTXO模型模型 ）的）的POS 智能合约平台，并通过智能合约平台，并通过Identity，Oracle 和和Data feeds 的引入的引入。在合规性在合规性方方面，符合不同行业的面，符合不同行业的 监管需求。监管需求。在 Qtum 的公链（Public Blockchain）系统中，在共识机制上，从去中心化程度、实用 性、 技术可靠性考虑， 我们将以 Proof of Stake 为基础， 加入节点在线激励因素 （Incentive Factor） ， 形成 IPOS（Incentive POS）的共识协议。在 Qtum 的联盟链中（Permissioned Blockchain）， 我们将采用 Qtum 开发者提出的与 Raft 融合的 Proof of Time 共识协议， 使得在联盟链或者私链中， 达成共识的时间大大缩短（BlockTime:250ms，Confirmation Time：750ms-3s）。 Qtum 系统将基于 UTXO 模型来实现基于区块链的合约，主要考虑以下因素：（1）与比特币生态 的兼容性； （2）BIP 长期演进协议的兼容性 ；（3）交易的并行处理能力/隐私性/可追溯性。 在 Qtum 系统中，我们把区块链合约区块链合约（Blockchain Contract）分成 智能合约智能合约（Smart Contract）和 简单合约简单合约（Simple Contract），除了支持智能合约外，我们将通过链下因素的引入，形成符合现 实世界商业逻辑的区块链简单合约。 另外在虚拟机方面， 在 Qtum 的测试网络中， 我们将兼容 EVM， 后期通过标记不同的虚拟机类型，可以支持更多的虚拟机，包括 LLVM 和 Lua 以及 EVM2.0. 以及 为 VM 开发的更严格的编程语言。 在 Qtum 系统中，我们通过 Oracle 和 Data Feed 的设计，可以让区块链的智能合约更落地和更符 合商业规则，搭建了现实世界到区块链世界的桥梁。另外 Qtum 系统中，可以通过智能合约来管理 参与者的身份信息，将为基于 Qtum 系统的金融服务提供更好的支持。 最后面向移动端策略（Go Mobile）也是 Qtum 特别重视的一个战略，在量子链的生态系统中，我 们将会与第三方开发者， 一起从技术架构支持提供移动端的服务， 包括： 移动端钱包、 移动端 DAPP 应用、移动端智能合约服务。 我们也鼓励第三方的开发者，加入我们，一起开发区块链的移动端 服务，共同推动区块链技术的落地。 4 量子链白皮书量子链白皮书 价值传输协议及去中心化应用平台价值传输协议及去中心化应用平台 帅初 shuaichuqtum.org 第一部分第一部分 量子链设计原则和理念量子链设计原则和理念 Principles 1.1 区块链出现的背景和意义区块链出现的背景和意义 在 2008 年 10 月 31 日，Satoshi Nakamoto 通过 一个密码学小 组（gmane.comp.encryption.general）发送了一封邮箱，并第一次公布了比特币的白皮书 Bitcoin: A Peer to Peer Electronic Cash System，并提出了比特币网络的一些特点： 1. Double-spending is prevented with a peer-to-peer network 防止双花 2. No mint or other trusted parties 无铸币厂或其他信任方 3. Participates can be anonymous 参与者可匿名 4. New coins are made from Hashcash style Proof-of-work 通过工作量证明方式发行新币 5. The proof-of-work for new coin generation also powers the network to prevent double-spending 基于工作量证明的新币发行过程中，也同时阻止了双花的发生 在 2009 年 1 月 3 号，比特币的创始区块被挖出，并在第 170 个区块发生了第一笔比特币的 转账交易（从 Satoshi 到 Hal Finney，发生在 2009 年 1 月 12 号），从此开启了比特币网络 作为一种点对点的价值交换网络蓬勃发展的时代，虽然中间经历了各种危机，但是比特币网 络的价值从零开始，到今天已经成为一个价值约 100 亿美金的点对点支付网络。 点对点价值传输网络的出现有其历史必然性，而 Satoshi 则是加速这个历史进程的人。从上 个世纪 80 年代，TCP/IP 协议的开发，到 90 年代，网页浏览器的应用和服务器的应用，一 直到今天，互联网技术从不同侧面和维度改变了数据交换的模式和人类的生活。互联网技术 的发展得益于基础设施的完善，从早期的 信息高速公路（Information Super Highway ）和 各种智能终端的普及，这些也构成了互联网 OSI 七层模型中，应用层无限拓展的基础。 在互联网的各种协议栈中， 我们用的较多有 TCP/IP， HTTP， HTTPS， FTP， TELNET， SSH， SMTP，POP3 等网络层，传输层，应用层的协议，并且借助这些协议，我们已经比较完美 了搭建了各种各样的互联网服务。但是如果我们深思，我们会发现，在比特币网络出现之前， 我们一直无法互联网上面，在不借助于第三方的情况下，较好的进行点对点的价值的转移和 传输。 其实我们并不是缺少一种特定的方法， 而是缺少基于信息高速公路 （Information Super Highway） 的价值高速公路 （Value Super Highway） ， 以及如何实现 Value Super Highway 的 Value Transfer Protocol （VTP 协议），而比特币网络则是运行于 信息高速公路上面的 第一个 VTP 协议。在量子链的白皮书中，我们也第一次归纳和提出了互联网应用层 Value Transfer Protocol 的概念。 随着互联互通技术的发展（互联网、物联网、VR/AR），人与物体、人与信息的交互方式更 加多样化，更多的实体被数字化（Digitalize）和令牌化或者代币化（Tokenize）和符号化 （Symbolize） ，一旦实体被数字化或者代币化之后，就完成了实体资产在互联网上面的映 射和切分，马上面临的一个问题就是：如何点对点传输这些资产和价值？ 5 因此可以推测，随着互联网服务的进一步深入，实体和虚拟的边界也会开始模糊，点对点价 值转移的需求会被凸显出来，因此在互联网上面的 Value Super Highway 和 Value Transfer Protocol 必然会出现，而比特币网络加速了这一历史进程。 1.2 为什么设计量子链为什么设计量子链 自从 2009 年比特币代码开源以来，社区里面出现了很多 Altcoin 和其他区块链项目，有意义 的 Altcoin 项目成为了区块链技术的试验田（一些毫无意义的