为 Qubic 稳定币辩护 - 第四部分：快，更快，Qubic
我们解释转账和交易之间的区别，并带领读者了解各种转账场景，以展示Qubic 令人印象深刻的吞吐量。通过突出现实世界的速度测试，我们展示了 Qubic 与其他区块链的不同之处。
Qsilver，2024年8月22日。
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在本系列的前三部分中，我们为基于 Qubic 的稳定币愿景奠定了基础。我们强调了目前缺乏对"为什么要在 Qubic 上构建？"这个关键问题的令人信服的答案，SteCo 当前的营销努力如何不匹配，以及提出了一个战略转变，将 Qubic 定位为"超高性能"，作为生态系统增长和长期成功的催化剂。
引言
现在，我们将注意力转向一个关键的技术问题：Qubic 有多快？这个问题并不简单。为了充分理解 Qubic 的性能及其对我们稳定币愿景的影响，我们必须首先澄清一些关键概念。请耐心听我们解释交易和转账之间的区别、转账场景和转账生成方法。到本文结束时，你应该能清楚地了解 Qubic 的速度如何与竞争对手相比，以及我们计划如何利用 Qubic 构建世界上最快的稳定币。
开始之前
关键概念
协议层指的是区块链系统的核心层，定义其规则和机制。在这里：
- 一个交易是一个单一的操作，涉及账本状态的改变。
- 一个转账是交易内的子操作，将资产从一个地址移动到另一个地址。
应用层指的是用户通过应用程序（用户界面、去中心化应用和智能合约）与区块链交互的层。在这里：
- 一个加密货币转账是最常见的交易类型，一个用户将一定数量的加密货币转移给另一个用户。
- 其他类型的交易包括智能合约执行、预言机数据请求、状态通道结算、代币转移、代币铸造/销毁、非同质化代币（NFT）创建/转移、质押、借贷、交易所订单、投票/治理行为、链治理更新、奖励/股息分配、身份验证、数据存储/修改、跨链操作……这是一个开放的列表，仅受开发者想象力的限制，因此根据每个区块链的不同而有所变化。
"转账"可能会引起混淆，因为它的含义随上下文而变：
- 在协议层面，转账是交易内的一个子操作。
- 在应用层面，转账是多种交易类型中的一种。
为了增加混淆，单个交易（如智能合约执行）可能触发多个转账。例如，一个向100名员工每人分发1 QU的工资智能合约涉及100次转账，所有这些都由单个交易发起。
不同区块链之间的设计差异也增加了这种混淆。例如，在以太坊上借款需要一个智能合约，但在Celo上，它是协议层面的原生交易类型。
这种复杂性让终端用户感到困惑。由于加密货币转账是最常见的交易类型，他们最终将两者等同（如"交易就是用来转移加密货币的！"）。不要介意交易实际上能做更多事情。用户使用协议层面的术语来描述应用层面的好处。
转账场景
让我们区分以下转账场景：
- 一对一（1对1）：单笔交易将资产从一个地址发送到另一个地址。例如，账户之间的转账、电子商务支付。
- 一对多（1对多）：单笔交易将资产从一个地址发送到多个地址。例如，福利发放、工资支付。
- 一对全体（1对全体）：单笔交易将资产从一个地址发送到链上的所有地址。例如，全民基本收入（UBI）、空投。
转账生成
考虑到它们对性能的影响，让我们区分转账的生成方式：
- 交易生成：由交易（Tx）生成的转账。
- 智能合约生成：由智能合约（SC）生成的转账。生成的转账数量将取决于智能合约的类型。
网络参数
最后，让我们定义影响性能的关键网络参数：
- 时刻持续时间（tDur）：处理和确认一组交易的时间单位。当前时刻持续时间约为2.5秒。
- 每时刻交易数（TxPT）：在单个时刻内可以处理的最大交易数。当前每时刻交易数为1,024。
确定要测量什么
在加密世界中，区块链性能通常在协议层面使用每秒交易数（TPS或TxPS）指标来衡量。这衡量的是区块链在一秒内可以处理的交易数量——账本状态的变更。例如，TON通过利用分片技术实现了104,715 TxPS，而以太坊则旨在使用rollups技术超过100k TxPS。
Qubic在TxPS方面并不出色，但这没关系。从营销角度来看，TxPS是一个内向型指标——更适合那些喜欢在加密货币争论中炫耀其区块链能力的加密团队和投资者。然而，对终端用户真正重要的是他们是否能够即时完成支付，即使在同一时刻有成千上万的其他人也在尝试同样的操作。换句话说，他们不关心每秒交易数（TxPS），而是关心每秒转账数（TfPS）。而在这里，对于无缝支付体验——应用层面的加密货币转账——，在真正重要的地方，Qubic戴上了王冠。是这样吗？
当前性能
在理解了关键概念（交易与转账）、指标（TxPS与TfPS）、转账场景（1对1、1对多、1对全体）、转账生成方法（交易生成与智能合约生成）以及网络参数（时刻持续时间和每时刻交易数）后，我们现在可以探讨Qubic在应用层面的运行速度。在检查各种组合时，我们鼓励你将Qubic视为一个在不同档位间切换的引擎。
这个表格总结了我们的性能测试结果。为了清晰起见，我们在表格中使用了恒定的网络参数，尽管在实践中，tDur在不同测试间有所变化：
档位 | tDur | TxPT | 场景 | 生成 | 智能合约 | 交易数 | TfPS |
#1 | 2.5 | 1024 | 1对1 | Tx | 不适用 | 410 | 410 |
#2 | 2.5 | 1024 | 1对多 | SC | QUTIL-1 | ~10,250 | 410 |
#2 | 2.5 | 1024 | 1对多 | SC | QUTIL-2 | ~16,525 | 410 |
#3 | 2.5 | 1024 | 1对多 | SC | AIRDROP-1 | 1,024 | 150k |
#3 | 2.5 | 1024 | 1对多 | SC | AIRDROP-2 | 1,024 | 1M |
#4 | 2.5 | 1024 | 1对全体 | SC | AIRDROP-3 | 4 | 20M |
#5 | 2.5 | 1024 | 1对多 | SC | QUTIL-3 | 1 | 55M |
第一档
在第一档，不涉及智能合约，每个交易直接生成一个转账。为了最大化转账数量，我们需要最大化交易数量。在当前网络参数下，Qubic可以处理410 TxPS（1,024 TxPT / 2.5 tDur）。这个性能显著高于比特币（3-7）和以太坊（15-30），但与Algorand（1,200）、Avalanche（4,500）或Solana（65,000）相比仍然较为适中。
第二档
在第二档，我们使用QUTIL SC（前身为Sendmany SC），它允许您在单个交易中批量处理25个1对多的转账。这将TfPS提高到10,250（410 TfPS * 25），使Qubic与大多数其他链相当，但仅限于1对多的转账场景。
第二档的一个变体（见上表中的QUTIL-2）涉及链式执行QUTIL SC。初始交易触发一个QUTIL SC调用，用于25笔支付，生成25笔转账。每笔转账又触发另外25次QUTIL执行，形成级联效应。经过三次迭代（25 x 25 x 25），这个过程产生15,625笔转账。然而，由于每笔转账都必须在一个交易内处理，我们仍然受到1024 TxPT限制的约束。因此，在最佳条件下，需要16个完全饱和的时刻（15,625 Txs / 1,024 TxPS），或40秒（16个时刻 * 2.5 tDur）来完成整个过程。总之，这种方法并不能提高整体吞吐量，而且仅适用于1对多的转账场景。
第三档
在第三档，我们使用AIRDROP SC，它允许您向spectrum中的每个地址发送相同数量的金额——spectrum是存储在计算节点RAM中的所有Qubic地址列表。由于几乎没有用例（如果有的话）需要向所有Qubic地址（约45万个）发送相同数量的金额，1对全体转账场景在现实世界中的适用性有限。然而，它仍然有助于在现实世界条件下测试Qubic引擎，因为我们测量总处理时间（时刻处理 + SC处理）。
在我们在测试网上的初始测试中（上表中的AIRDROP-1），我们每个时刻创建1,024个空投（每个空投发送给约45万个地址），充分利用了每个时刻允许的1,024笔交易。理论目标460.8M TfPS（1,024 TxPT * 45万个地址）结果只达到了15万 TfPS。虽然这个结果可能看起来令人失望，但它揭示了我们要么发现了一个bug，要么Qubic没有针对同时处理多个相同智能合约的情况进行优化，特别是在测试网上。然而，这些结果很有价值，因为它们突出了在这种条件下的性能影响。
为了进行适当的第三档测试（AIRDROP-2），我们将AIRDROP SC改为转移1 QU而不是代币。这仅产生了100万 TfPS，再次是由于使用了测试网虚拟机（而不是裸机）和过多的SC开销。
第四档
在第四档，我们进行了一个定制的、完全人工的测试（AIRDROP-3），其中创建了四个空投，每个空投都有处理100个不同转账的spectrum地址，以确定可达到的最大性能。通常，主网的性能优于测试网，因为它使用更高性能的系统和多个节点，而不仅仅是一两个。为了更接近模拟主网条件，我们使用了裸机测试网。针对1.8亿TfPS的理论目标（4个空投 45万个地址 每个地址100笔转账），我们实现了2000万 TfPS。这个转账率在整个epoch内都是可持续的，而不仅仅是峰值性能，表明了Qubic吞吐能力的稳健性。虽然这个吞吐量令人惊叹（只需几个小时就能向世界上的每个人发送一些QU），但它特定于1对全体转账场景，缺乏现实世界的适用性。
第五档
Qubic核心开发团队最近的一次测试记录了5500万 TfPS。这是通过另一个定制的、完全人工的测试（QUTIL-3）实现的，使用了一个自定义QUTIL智能合约循环，仅关注CPU时间。从技术上讲，第五档是1对多（而非1对全体）转账场景。然而，由于地址是从SC内部生成的预定义池中获取的（而不是来自实际交易），且要转移的金额是在SC内部随机生成的（而不是来自实际交易），这个测试也缺乏现实世界的适用性。
要理解我们的2000万和他们的5500万结果之间的差异，您可以从"飞行时间"的角度来思考这些测试。Valis的测试测量了从登机口到登机口所需的时间（时刻处理 + 智能合约处理），而Qubic核心团队仅测量了实际空中时间（智能合约处理）。
一顶不均匀的王冠
Qubic在1对多/全体转账场景中的当前转账性能是独一无二的。这种差距如此显著，以至于Come-from-Beyond公开推测Qubic的智能合约引擎是否比所有其他加密货币的引擎加起来都更高效。当其他人讨论扩展解决方案以达到数千次交易时，Qubic轻松处理数百万次转账，无需第1层（分片）或第2层（rollups、侧链或状态通道）扩展解决方案。然而，Qubic在最常见的1对1转账场景中的当前转账性能，即大多数现实世界案例场景（包括稳定币）所需的性能，并不值得夸耀（410 TfPS）。
到目前为止，不太懂技术的读者可能会感到被"数百万"TfPS的宏大声明所欺骗，只发现这些指标在第四和第五档中属于人工条件、有限测量和不太可能的转账场景，没有现实世界的适用性。重要的是要理解性能测试对系统优化是必要的。此外，在Qubic上工作的不同团队有不同的目标，因此有不同的测试需求。Valis专注于应用层面，测试更接近现实世界性能（约2000万）。Qubic核心开发团队专注于协议层面，测试内部时间（约5500万）。
明日的性能
为什么Valis要提倡将Qubic重新定位为"超高性能"链，体现在Qubic稳定币中，如果在1对1转账场景中的性能是适中的？因为我们有信心，在不久的将来，Qubic的1对1性能将会有巨大的提升，这要归功于两个团队的贡献。
Qubic核心团队
Qubic以其非传统的、以性能为导向的选择而闻名，例如裸机服务器、完全运行在RAM上，以及避免使用操作系统和虚拟机。这些决策，加上不断增加的硬件要求，使Qubic与众不同。
Qubic核心团队路线图的首要任务是实现稳定的1-2秒时刻时间。最终，时刻可能加速到每秒5个，通过将时刻持续时间从2.5秒减少到0.2秒，实现12.5倍的性能提升。
计算节点的RAM要求将在9月4日增加到1TB，12月4日增加到2TB。随着RAM的增加，考虑4,096 TxPT并非不切实际。
随着更快和更大的时刻，情况开始变得不同。Qubic将从410 TxPS（1,024 TxPT / 2.5 tDur）提升到20,480 TxPS（4,096 TxPT / 0.2 tDur）。这些是乐观的估计；随着吞吐量的增加，可能会出现其他瓶颈，但你能理解大概意思：
档位 | tDur | TxPT | 场景 | 生成 | 智能合约 | 交易 | TfPS |
#1 | 0.2 | 4096 | 1对1 | Tx | 不适用 | 20,480 | 20,480 |
#2 | 0.2 | 4096 | 1对多 | SC | QUTIL | ~10,250 | 20,480 |
#3 | 0.2 | 4096 | 1对多 | SC | AIRDROP | 1 | 百万? |
#4 | 0.2 | 4096 | 1对全体 | SC | AIRDROP | 1 | 百万? |
你认为这够快吗？准备好迎接更快的速度吧。
Valis团队
Qubic在SC生成的TfPS方面实现了令人惊叹的性能，但到目前为止，所有SC都集中在1对多转账场景。如果我们能够在最具挑战性的基准测试中利用Qubic SC来获得最大速度，即1对1转账场景，会发生什么呢？
Qubic | 不使用SC | 使用SC |
1对1 | 适中 | 未知 |
1对多 | 不适用 | 最快 |
就像以太坊通过L2 rollups降低了gas成本，类似的方法也可以应用于Qubic。虽然Qubic没有gas成本需要最小化，但我们的目标是最大化可以编码到单个交易中的1对1转账数量。
我们已经确定了一种方法，能够在当前1,024 TxPT限制下，每个SC Tx可以打包26到95个1对1转账。由于Qubic高效的地址重用，我们预计这个容量将很快从26倍上升到95倍。使用90倍的保守估计，在当前网络参数下，这相当于~40k TxPS。随着12.5倍的网络容量提升，在1对1转账场景中，这可能达到180万 TxPS。
档位 | tDur | TxPT | 场景 | 生成 | 智能合约 | 交易 | TfPS |
#2 | 2.5 | 1024 | 1对1 | SC | VROLLUP-26 | 410 | 10,660 |
#2 | 2.5 | 1024 | 1对1 | SC | VROLLUP-90 | 410 | 38,950 |
#2 | 0.2 | 4096 | 1对1 | SC | VROLLUP-26 | 20,480 | 532,480 |
#2 | 0.2 | 4096 | 1对1 | SC | VROLLUP-90 | 20,480 | 1,843,200 |
向王冠致敬
Qubic 的贡献将使其成为所有转账场景和链条中无可争议的 TfPS 领导者。 “最快” 是一个简短、直接且强有力的市场宣传语，在加密世界中具有广泛的吸引力。
“超高性能”的定位回答了 关键的为什么问题，如此响亮而清晰，以至于可以单枪匹马地吸引各个领域的创业者在 Qubic 上构建。再加上世界上第一个安全、透明、一致、即时、可扩展且免费的稳定币，它有真正的机会使 Qubic 成为经济稳定性、流动性和 DeFi 的强大力量。
“AI 的 uPoW” 是新颖而闪亮的，但闪亮并不持久。要成功，Qubic 需要实际的客户，愿意并有能力购买我们的产品。
如果你认为 Qubic 很漂亮，你应该看看它戴上皇冠的样子。
即将推出：Valis提案
在我们系列的最后一部分，我们将概述我们的计划，以使基于Qubic的稳定币成为现实。我们将涵盖我们的筹资策略、潜在的资金来源，以及我们计划如何使用这些资金。我们将设定明确的目标，并解释这一倡议将如何推动Qubic生态系统的长期价值和增长。
阅读"Qubic稳定币的案例"系列
- 关于Qubic稳定币的案例 - 第一部分：为什么的问题
- 关于Qubic稳定币的案例 - 第二部分：市场营销Qubic
- 关于Qubic稳定币的案例 - 第三部分：最佳选择
- 关于Qubic稳定币的案例 - 第四部分：快，更快，Qubic
- 关于Qubic稳定币的案例 - 第五部分：发展生态系统
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