Разберём Cardano, где применяется, свойства и действия.

Протокол Cardano Ouroboros — это революционный шаг в мире технологий ощущения. Описание его функций, таких как эпохи, VRF и пулы ставок, которые делают его более безопасным и эффективным, чем другие протоколы.

Cardano отличается от большинства других протоколов смарт-контрактов тем, что он не был разработан, чтобы напоминать или быть совместимым с Ethereum и его виртуальной машиной Ethereum (EVM). Cardano больше напоминает версию Биткойна с поддержкой смарт-контрактов POS, а не основанную на Ethereum. Ключевые отличия Cardano, помимо других проектов, включают базовый протокол Ouroboros, его уникальные многоуровневые решения, модель учета Extended Unspent Transaction Output (EUTxO) и использование Haskell в качестве базового языка программирования.

Механизм консенсуса

Чтобы децентрализованная сеть узлов/компьютеров функционировала должным образом, независимые участники сети должны прийти к соглашению об общем состоянии (например, кто чем владеет в блокчейне). И при этом сеть должна оставаться отказоустойчивой с действительным консенсусом, несмотря на несовершенную информацию или злоумышленников ( византийская отказоустойчивость ). Различные блокчейны реализуют разные методы для этого, но все они пытаются создать «алгоритм консенсуса», который лучше всего подходит для их цепочки.

Алгоритмы консенсуса используются в общедоступном блокчейне/распределенном компьютерном дизайне, чтобы убедить узлы в децентрализованной системе согласовать следующее допустимое состояние. В контексте общедоступных блокчейнов, таких как Биткойн и Эфириум, это сигнализирует о том, что по крайней мере 51% сетевых узлов согласны с глобальным состоянием сети. Кроме того, алгоритм консенсуса часто дает гарантию (вероятностную или детерминированную), что сетевые узлы могут достичь консенсуса в отношении следующего допустимого состояния, даже если минимальное количество узлов в системе является враждебным. В случае Биткойна алгоритмом консенсуса является Консенсус Накамото. Для Ethereum он известен как Ethhash.

Консенсус Накамото требует ожидания создания нескольких дополнительных блоков, чтобы гарантировать невозможность отмены транзакций. В результате цепочки Накамото имеют высокое время безотказной работы (они не выходят из строя и не зависают), но низкую скорость транзакций из-за их вероятностной гарантии финализации. Это связано с тем, что консенсус Накамото требует ожидания «достаточного количества» блоков, которые будут добыты поверх блока, включающего транзакцию пользователя, что реорганизация или откат блокчейна становится экономически непрактичной, обеспечивая некоторую «экономическую уверенность», но никогда теоретическую/детерминированную уверенность.

Одна из проблем, позволяющих любому участвовать в консенсусе открытой сети, заключается в том, что один злоумышленник может создавать бесконечные узлы, тем самым создавая множество идентичностей, как это видно из блокчейна. Если бы один человек мог создать достаточное количество узлов, он теоретически мог бы контролировать сеть, известную как атака Сивиллы . По этой причине блокчейны также нуждаются в механизме сопротивления Сибиллы в дополнение к алгоритму консенсуса.

С другой стороны, механизм сопротивления Сивиллы — это процесс, с помощью которого децентрализованная система сдерживает атаки Сивиллы. Атака Сивиллы происходит, когда один узел может наводнить сеть несколькими идентификаторами и использовать их для получения чрезмерного количества энергии.

В идеале каждый узел в децентрализованной системе будет представлять один голос. Если узел может выдавать себя за несколько других узлов и получить 100, 1000 или более 10 000 голосов вместо одного, то система уязвима для атаки. Атаки Сивиллы часто сдерживаются требованием к узлам предъявить доказательство ресурса, который трудно подделать (в отличие от онлайн-удостоверений, которые легко подделать).

Доказательство работы — хэш-мощность (например, Биткойн)

Proof of Stake — токены (например, Cosmos, Polkadot, Tezos)

Proof of Space-Time — место на диске (например, Chia, Filecoin и т. д.)

Подтверждение полномочий — (например, Algorand)

Cardano — это многоуровневый протокол, использующий консенсус Proof-of-Stake во всей системе: CSL, где передается значение, и CCL, где происходят вычисления. Разделение на расчетный уровень (CSL) и вычислительный уровень (CCL) было создано для повышения эффективности и масштабируемости, а также для увеличения пропускной способности сети для изменений протоколов и реализации программных форков. Разделяя слои , сеть теоретически может оптимизировать каждый из них без компромиссов, как это утверждается в других текущих блокчейнах. Однако оба уровня по-прежнему используют консенсусный протокол PoS, Ouroboros.. Он следует правилу «самой длинной цепочки» (консенсус в стиле Накамото), согласно которому узлы принимают любую цепочку блоков, которая является самой длинной, в качестве «истинного» состояния реестра транзакций. В цепочках PoS, таких как Cardano, цепочка с наибольшим количеством голосов валидатора считается «самой длинной».

Уроборос

Основная сеть Cardano 1.5.0 была выпущена в марте 2019 года, что позволяет поддерживать Ourobouros, использующий византийское отказоустойчивое доказательство доли (BFT-PoS). Протокол Уроборос разделяет течение времени на отдельные эпохи, каждая из которых охватывает пятидневный период. В каждой эпохе определено в общей сложности 21 600 слотов, каждый из которых имеет приблизительную продолжительность 20 секунд.

Ouroboros состоит из «лидеров слотов», субъектов, выбранных другими держателями токенов. Лидеры слотов подтверждают транзакции и создают новые блоки, подобно майнерам в биткойнах, но делают это в среднем каждые 20 секунд против 10 минут.

Используя проверяемую случайную функцию (VRF), каждый узел генерирует случайное число. Когда сгенерированное число падает ниже определенного порога, соответствующий узел назначается лидером слота и отвечает за предложение нового блока. «Вводные индоссанты» — это еще один набор заинтересованных сторон в сети Cardano, которые подтверждают блоки и транзакции, произведенные лидерами слотов.

В случае, если несколько узлов достигнут этого порога, все они будут создавать блоки, а следующий выбранный лидер слота будет строиться на основе наименьшего номера VRF среди них. Конкретное пороговое значение зависит от количества ADA, удерживаемого узлом, при этом более крупные пулы ставок имеют более высокую вероятность стать лидером слота. В своей текущей реализации Ouroboros позволяет операторам стейк-пулов заранее знать о слотах, в которых они будут лидировать, в то время как другие валидаторы и пользователи не имеют доступа к этой информации. Этот дополнительный уровень неопределенности служит для повышения безопасности протокола, эффективно предотвращая потенциальные распределенные атаки типа «отказ в обслуживании» (DDOS), нацеленные на лидеров слотов.

Ouroboros — это надежный и безопасный протокол PoS, защищенный от широкого спектра атак и проблем безопасности, включая размывание ставок. В дополнение к безопасности, дизайн Ouroboros улучшил пропускную способность по сравнению с базовым уровнем Ethereum (~ 25 TPS), при этом начальное тестирование достигло 257 TPS на базовом уровне. Эта сумма существенно ниже, чем у аналогов L1. Однако одна транзакция в Cardano способна выполнять более одной транзакции в других цепочках смарт-контрактов EVM (например, благодаря таким функциям, как связывание токенов).