Що таке Cardano (ADA)?

Експертні консультації для цього матеріалу надали представники російськомовної спільноти Cardano.

Головне

• Cardano — блокчейн-платформа на базі алгоритму Proof-Of-Stake, написана мовою програмування Haskell і призначена для створення децентралізованих додатків на основі смарт-контрактів.
• Cardano (ADA) — нативна криптовалюта блокчейна Cardano. Монети ADA можна делегувати в стейкінг-пули мережі, зокрема за допомогою найпопулярніших гаманців Daedalus і Yoroi.
• У Cardano реалізовано низку унікальних архітектурних рішень, що стало можливим завдяки великій дослідницькій спільноті. Її представники публікують велику кількість рецензованих наукових робіт, присвячених розвитку блокчейн-проєкту.

Хто і коли винайшов Cardano

У Cardano кілька засновників:

• Чарльз Хоскінсон — математик і підприємець, який стояв біля витоків Bitshares і Ethereum. Є гендиректором IOHK і "духовним лідером" Cardano.
• Джеремі Вуд — директор з питань стратегічного розвитку. Наприкінці 2013 року він обіймав посаду виконавчого директора Ethereum Foundation, після чого виступав консультантом у низці інших криптовалютних проектів.
• Аггелос Кіайас — головний науковий співробітник проекту, криптограф і професор Единбурзького університету.

У червні 2014 року Хоскінсон залишив Ethereum через розбіжності щодо подальшого розвитку проєкту, після чого спільно з Вудом заснував компанію Input Output Hong Kong (IOHK), яка у 2015 році почала займатися розробкою і розвитком Cardano.

7 лютого 2017 року розробники IOHK представили whitepaper блокчейн-протоколу Ouroboros.

Офіційний запуск платформи Cardano відбувся 29 вересня 2017 року. Торгівля токенами почалася 1 жовтня 2017 року.

Блокчейн вирішили назвати на честь Джероламо Кардано (1501 — 1576), видатного італійського математика, фізика, біолога, хіміка, астролога, філософа, письменника і любителя азартних ігор.

Творець Cardano математик Чарльз Хоскінсон назвав ім’ям Кардано проєкт, спрямований на створення гнучкого та інтероперабельного різновиду програмованих грошей за допомогою наукових методів, в основі яких лежать математичні докази і теорія ігор.

Хто займається розвитком Cardano

• Cardano Foundation — зареєстрована в Цузі, Швейцарія, некомерційна організація, головна функція якої — "стандартизувати, захищати і розвивати технологію Cardano". Вона відповідає за зв’язки з фінансовими регуляторами, державними структурами, громадськістю, а також розвиває стратегічне партнерство з іншими проектами.
• IOHK (абревіатура від "Input Output Hong Kong") — заснована Вудом і Хоскінсоном інженерна і технологічна компанія. IOHK займається розробкою криптовалюти і дослідницькою діяльністю. Компанія пов’язана з Cardano Foundation контрактом, за умовами якого вона залишиться головним розробником платформи до 2020 року.
• Emurgo — інвестиційний фонд з офісами в Сінгапурі, Японії, США, Індонезії та Індії. Його місія полягає в тому, щоб "розвивати і підтримувати комерційні підприємства, а також допомагати інтегрувати бізнеси в екосистему Cardano".

Однією з головних відмінностей Cardano від конкурентів є велика науково-дослідницька спільнота. Рішення завдань і проблем, що стоять перед проектом, пропонують автори в науково рецензованих публікаціях.

Архітектура блокчейна Cardano

Хоча Cardano спочатку використовував механізм Proof-of-Stake, у ньому також застосовували модель UTXO , яка прийшла з біткоїна. При цьому ера Shelley також допускала використання акаунт-моделі аналогічно Ethereum. Адреси такого формату використовуються для нарахування нагород. Cardano використовує переваги обох моделей.

Входи і виходи містять інформацію про походження і переміщення коштів. Входи повідомляють, з якої адреси походять кошти, а виходи — з якої адреси здійснюється переказ коштів.

Щоб запобігти подвійній витраті, кожна нода в мережі веде облік транзакцій. Коли нова транзакція стає доступною (з’являючись або в блоці, або в мемпулі), її аналізують, щоб з’ясувати, чи модифікує вона невитрачений вихід, пов’язаний з кожною адресою в мережі.

Модель UTXO не може оптимально підтримувати функціонал смарт-контрактів. Для вирішення цієї проблеми в Cardano випустили власну адаптовану версію UTXO під назвою Extended UTXO (EUTXO).

У ній використовуються механізми, що розділяють виконання смарт-контракту на безліч транзакцій. Кожен транзакційний вихід містить поле даних із довільно обраною інформацією, пов’язаною з певним смарт-контрактом. Модель EUTXO впровадили після активації в основній мережі Cardano смарт-контрактів.

Особливості роботи алгоритму Ouroborous

Як заявляють у Cardano, Ouroboros (варіація PoS) є першим алгоритмом з математичною доведеною стійкістю проти атак.

Процес створення блоків в Ouroboros розділений на епохи і слоти. Епоху утворює певна кількість слотів, протягом яких встановлено певний рівень розподілу стейків. Він або запрограмований, або на пізнішій стадії розробки обчислюється за снапшотом блоку.

На початку кожної епохи обирають лідерів, кожен з яких наділений правом обробляти транзакції і підписувати блоки в конкретних слотах. Для кожного слота з-поміж стейкхолдерів випадковим чином обирають лідера, який створює черговий блок, пов’язаний із попереднім у ланцюзі.

У той час як транзакції записуються в блоках, розподіл стейків, за допомогою яких обирається лідер, змінюється. У Cardano ймовірність визнання блоків "канонічними" зростає в міру того, як зростає кількість блоків, що створюються поверх них (як у механізмі Proof-of-Work).

Процеси вибору лідерів і призначення слотів засновані на розподілі стейків і лотереї. Однак виграє не будь-хто, хто першим отримує правильний хеш — лідера для кожного слота визначає число, згенероване за допомогою обчислень низки стейкхолдерів у попередню епоху. Шанси слота перемогти пропорційні сумі його стейка, відсотку монет, які він контролює або безпосередньо, або через делегатів.

Криптовалюта Cardano (ADA): функції та стейкінг

Нативна криптовалюта Cardano торгується під тикером ADA. Це скорочення імені Августи Ади Кінг, графині Лавлейс (1815 — 1852). Дочка поета Джорджа Байрона, Ада Лавлейс була математиком і автором опису першої обчислювальної машини, для якої склала першу у світі програму. Її вважають першим програмістом в історії. Субодиниця криптовалюти ADA (0,000001 ADA) носить назву Lovelace.

Головна функція ADA — перекази в блокчейні Cardano. За даними Messari, у вересні 2022 року середня комісія за переказ становила близько 0,33 ADA, що дорівнювало $0,15-$0,17.

Для ADA доступний стейкінг. Звичайні власники можуть делегувати свої монети операторам нод стейкінг-пулів, які беруть участь в алгоритмі консенсусу. У Cardano механізм делегування вбудований в офіційні гаманці: Daedalus (розроблений IOHK) і Yoroi (розроблений Emurgo). Поточна прибутковість при делегуванні ADA — від 3,7% до 4,2% річних.

В алгоритмі консенсусу мережі беруть участь стейкінг-пули — загалом їх зараз у Cardano близько 3200 (дані на вересень 2022-го). Крім розміру задіяного стейка, прибутковість пулу залежить від деяких інших параметрів. Серед них:

• Насиченість . Цей критерій залежить від ваги пулу порівняно з конкурентами і співвідношення загального числа пулів порівняно з цільовим значенням, яке розраховує протокол Cardano. Що більш "насичений" стейкінг-пул, то меншу прибутковість він має. Цей параметр є механізмом боротьби з централізацією мережі Cardano і запобігає появі домінуючих пулів.
• Індекс "бажаності" . Розраховується виходячи з розміру стейка, витрат і доходів пулу, а також від його рівня насиченості та історії роботи. За допомогою цього параметра гаманці Daedalus і Yoroi розподіляють монети ADA, які через них делегують власники.

Масштабування блокчейна Cardano

Поточна продуктивність блокчейна Cardano становить близько 250 транзакцій за секунду (TPS), що значно менше за показники в таких проєктів як Solana. Як ідеться в одній із публікацій IOHK, наразі у спільноті Cardano є одразу кілька напрямів розробки для підвищення швидкості роботи.

Конвеєрна обробка

Один зі способів підвищення масштабованості Cardano — впровадження конвеєрної обробки в алгоритм консенсусу Ouroboros, що дасть змогу прискорити так званий час поширення нового блоку. Останнє означає, за який час ноди здатні поширити інформацію про новий блок по всій мережі. Поточна мета розробників — довести швидкість поширення блоку до 5 секунд.

Індосанти входів

Впровадження так званих індосантів входу (Input Endorsers) у протокол Cardano також спрямоване на підвищення швидкості поширення блоків. Ці актори відстежують усі нові транзакції і розподіляють їх у попередньо зібрані блоки. Загалом планується створити два набори блоків — один для самих транзакцій і другий для досягнення консенсусу.

Багаторівневе ціноутворення

Розробники також планують додати в протокол Cardano принцип багаторівневого ціноутворення. У поточній імплементації Cardano всі транзакції виконують по черзі, без можливості зміни пріоритетності. Щойно мережа перестане справлятися з навантаженням, це може призвести до затримок у підтвердженні операцій, а також до потенційного успіху DoS-атак.

Багаторівневе ціноутворення має зробити цю систему гнучкішою за допомогою нового механізму формування мережевих комісій, де кожен блок буде поділений на три рівні: чесний, збалансований і негайний. У кожен із цих блоків включатимуться різні типи переказів, призначені відправниками.

Сайдчейни

Інша група рішень пов’язана з розгортанням протоколів другого рівня, що працюють "поверх" блокчейна. Вона охоплює сайдчейни, які мають з’явитися в одному з наступних оновлень Cardano у 2022-2023 роках. Зараз в IOHK уже працює альфа-версія першого сайдчейна.

Hydra

Ще один спосіб масштабування Cardano — так звані канали Hydra, названі на ім’я багатоголового чудовиська з грецької міфології. Це канали стану, що відкриваються між різними учасниками, за принципом роботи нагадують Lightning Network біткоїна. Транзакції в таких каналах можна проводити поза блокчейном, при цьому використовуючи смарт-контракти основної мережі.

Mithril

Метою проєкту Mithril, запропонованого 2021 року, є підвищення ефективності синхронізації даних між застосунками, що працюють на Cardano. Це рішення дає змогу знизити час, необхідний для валідації повідомлення, шляхом швидшої агрегації мультипідпису.

Дорожня карта Cardano

Довгострокова стратегія розвитку Cardano включає п’ять фаз (ер).

Byron

Цю еру названо на честь поета Байрона, батька Ади Лавлейс. Це початковий етап (стартував у вересні 2017 року), на якому було розроблено ключові компоненти, а розрахунковий рівень було підготовлено до децентралізації.

Shelley

Названа на честь англійського поета Персі Біші Шеллі, друга лорда Байрона і автора знаменитого сонета "Озімандія". За іншою версією, ця фаза носить ім’я англійської письменниці Мері Шеллі, відомої як авторка книги "Франкенштейн, або Сучасний Прометей".

На етапі Shelley, завдяки імплементації алгоритму консенсусу Ouroboros Genesis, платформу було повністю переведено в децентралізований режим. Зокрема, у липні 2020 року в Cardano додали стейкінг, після чого в цьому блокчейні з’явилася можливість створювати стейкінг-пули, яким можна делегувати криптовалюту ADA.

Goguen

Поточну фазу розвитку Cardano, Goguen, названо на честь американського математика Джозефа Гогена (1941 — 2006), професора Оксфордського і Каліфорнійського університетів, який займався розробками в галузі алгебраїчної семантики і формальної верифікації. Головне завдання цієї ери — створити в Cardano основу для розробки децентралізованих додатків.

У межах Goguen уже відбулося кілька великих оновлень. Зокрема, восени 2021 року в блокчейн Cardano імплементували власний стандарт для нативних токенів. Крім того, було створено обчислювальний рівень для виконання смарт-контрактів, який включає такі елементи:

• Plutus — платформа для розробки смарт-контрактів і виконання коду, заснована на функціональній мові програмування Haskell.
• Marlowe — предметно-орієнтована мова для написання смарт-контрактів фінансового характеру. За допомогою неї контракти в Cardano можуть створювати профільні експерти, які не мають глибоких знань у програмуванні. Для розробників на Marlowe відкрито спеціальний портал.

У вересні 2022 року в мейннеті Cardano успішно активували великий апгрейд під назвою Vasil. Він містив другу, більш продуктивну версію скриптів Plutus і нову модель витрат. Усе це покликане знизити ціну виконання смарт-контрактів і розмір транзакцій, а також підвищити швидкість мережі Cardano.

Basho

Четвертий етап дорожньої карти Cardano названо на честь японського поета Мацуо Басе, майстра поетичного жанру хайку. Головна мета цієї ери — значно підвищити масштабованість та інтероперабельність мережі. Передбачається, що на цьому етапі підвищиться базова продуктивність мережі і Cardano почнуть приймати додатки з високим обсягом транзакцій.

Одним із ключових нововведень Basho стануть сайдчейни, тобто автономні блокчейни, операційно сумісні з мейннетом Cardano. Їх можна буде використовувати для перенесення навантаження з основного блокчейна. Крім того, сайдчейни можуть слугувати як відповідне тестове середовище.

На стадії Basho відбудеться імплементація різних моделей облікових записів. Хоча основний блокчейн Cardano продовжить використовувати модель UTXO, з’явиться можливість переходу між UTXO і різними моделями облікового запису. У результаті підвищиться інтероперабельність і з’являться нові сценарії використання.

Voltaire

П’яту і фінальну на поточний момент еру Cardano назвали на честь французького філософа-просвітителя XVIII століття Вольтера (Франсуа-Марі Аруе). Цей етап передбачає імплементацію децентралізованого ончейн-управління (тобто прямої демократії, з якою асоціюють епоху Просвітництва і Вольтера) і казначейської системи.