🇹🇭 ภาพรวมการวิจัยพื้นฐานของ Cardano

นับตั้งแต่ Cardano ก่อตั้งเมื่อปี 2558 เป็นต้นมา เป้าหมายที่ชัดเจนประการหนึ่งของ Cardano ก็คือ การปรับเปลี่ยนวิธีการออกแบบและพัฒนาสกุลเงินดิจิทัล แทนที่จะมี white paper ที่เชื่อถือได้เพียงฉบับเดียว โปรเจค Cardano ได้รวมหลักการออกแบบทางวิทยาศาสตร์ที่หลากหลายและแนวปฏิบัติที่ดีที่สุดทางวิศวกรรมเพื่อผลิตบล็อกเชนที่มีพื้นฐานมาจากการวิจัยที่แข็งแกร่งและเป็นผู้บุกเบิก แนวคิดหลักของการพัฒนา Cardano ถูกนำเสนอในบทความ ‘Why Cardano’ และวิดีโอ ‘Cardano whiteboard’ โดยชาร์ลส์ ฮอสกินสัน

แนวทางที่ขับเคลื่อนด้วยการวิจัยนี้ ทำให้ Cardano แตกต่างจากแพลตฟอร์มบล็อกเชนอื่นๆ

แนวทางปฏิบัติ แนวคิด และการสนับสนุนที่ยอดเยี่ยม ก่อให้เกิดรากฐานของ Cardano ในการสร้างบัญชีแยกประเภทที่ปลอดภัย กระจายอำนาจ และปรับขนาดได้ ปัจจุบันนี้มีจำนวนงานวิจัยหลายฉบับซึ่งถูกจัดไว้ในห้องสมุดเอกสารของ Input Output Global (IGO) โดยที่หลายๆ ฉบับได้รับการตรวจสอบโดยผู้เชี่ยวชาญ (peer-reviewed) และได้รับการยอมรับในการประชุมทางวิชาการระดับสูง ข้อมูลจาก Google Scholar ซึ่งใช้ในการค้นหางานเขียนทางวิชาการ พบว่ามีการค้นหาเอกสาร Ouroboros ดั้งเดิมมากกว่า 1,200 ครั้ง

เอกสารวิจัย

ชาร์ลส์ ฮอสกินสัน CEO ของ Input Output Global (IOG) กล่าวว่า:

การกระจายอำนาจทำให้เกิดความท้าทายทางเทคนิคที่สำคัญต่อระบบการเงินทั่วโลก และ IOG Research ให้ความสนใจในทุกระบบ

วิสัยทัศน์ของ IOG Research คือการเป็นสถาบันชั้นนำในการศึกษาเชิงวิชาการเกี่ยวกับโครงสร้างพื้นฐานของบล็อกเชนและฟินเทค และระบบที่กระจายในวงกว้างซึ่งมีความปลอดภัยด้วยเทคนิคทางคริปโตกราฟิก (วิทยาการเข้ารหัสลับ ซึ่งคือการแปลงข้อความปกติให้กลายเป็นข้อความลับ) และสร้างแรงจูงใจผ่านทฤษฎีเกมทางเศรษฐศาสตร์

IOG ได้สร้างชื่อเสียงในการจัดการกับคำถามยากๆ ทางการวิจัย และจากการสร้างรากฐานที่เป็นทางการและเชื่อถือได้สำหรับอุตสาหกรรมบล็อกเชนฟินเทคโดยเฉพาะ

ในบล็อกนี้ เราจะมาดูงานวิจัยบางฉบับที่เป็นรากฐานของ Cardano กัน

Ouroboros (อูโรโบรอส)

งานวิจัยเริ่มต้นในการขับเคลื่อนการวิจัยของ Cardano คือ ‘Ouroboros: A Provably Secure Proof-of-Stake Blockchain Protocol’ ซึ่งได้รับการตรวจสอบจากผู้เชี่ยวชาญ (peer-reviewed) และเผยแพร่ทางวิชาการในปี 2017

ฉันทามติ (Consensus) เป็นหัวใจของเครือข่ายบล็อกเชน ซึ่ง Ouroboros นั้นเป็นโปรโตคอลฉันทามติระบบ proof-of-stake สำหรับ Cardano โดยที่ชื่อ ‘Ouroboros’ มาจากสัญลักษณ์โบราณที่แสดงถึงความเป็นนิรันดร์และการกลับมาอย่างไม่รู้จบ สำหรับ Cardano นั้น Ouroboros เป็นสัญลักษณ์ของความเป็นนิรันดร์ทางทฤษฎีของบล็อกเชน

ตั้งแต่ปี 2017 เป็นต้นมา มีการสร้างโปรโตคอล Ouroboros หลายเวอร์ชั่น โดยแต่ละ ‘รสชาติ’ ของ Ouroboros นั้น เพิ่มคุณสมบัติและฟังก์ชันการทำงานที่แตกต่างกันเพื่อรองรับวิวัฒนาการของ Cardano เริ่มต้นด้วย Ouroboros Classic ซึ่งเป็นเลดเจอร์ที่ได้รับการอัพเกรดเป็นประจำ Ouroboros Classic ได้สร้างรากฐานสำหรับโปรโตคอลระบบ proof-of-stake ที่ประหยัดพลังงานในสภาพแวดล้อมแบบรวมศูนย์ (ในยุค Byron ของ Cardano) และยังมี Praos, Genesis และ Chronos ซึ่งได้รับการออกแบบมาเพื่อเพิ่มความปลอดภัยในสภาพแวดล้อมที่ไม่ได้รับอนุญาตอย่างสมบูรณ์ (fully permissionless setting) ในขณะที่ Genesis จัดการปรับปรุงโปรโตคอล Praos นั้น Chronos ก็จะทำให้ Genesis แข็งแกร่งยิ่งขึ้นเมื่อใช้งาน ซึ่งในบล็อกนี้จะอธิบายวิวัฒนาการของ Ouroboros โดยละเอียดยิ่งขึ้น

ควบคู่ไปกับเทคโนโลยีที่เป็นเอกลักษณ์และกลไกที่ตรวจสอบแล้วทางคณิตศาสตร์ Ouroboros ตระหนักถึง ‘ฉันทามติแบบนากาโมโตะ’ (Nakamoto-style consensus) ที่ดัดแปลงเพื่อระบบ proof-of-stake
Ouroboros ให้การค้ำประกันความปลอดภัยและความทนทาน เหมือนดังที่เรารู้จักจากฉันทามติระบบ proof-of-work ของ Bitcoin ในขณะเดียวกันก็รับประกันประสิทธิภาพที่ดีขึ้นในแง่ของการใช้พลังงาน แทนที่จะพึ่งพาการขุด (mining)ในการแก้ปัญหาที่ซับซ้อนทางคอมพิวเตอร์เพื่อสร้างบล็อก ระบบ Proof-of-stake จะสร้างและตรวจสอบบล็อกตามการ stake ที่ยูสเซอร์ดำเนินการในเครือข่าย

ศาสตราจารย์ Aggelos Kiayias หัวหน้านักวิทยาศาสตร์ที่ IOG และประธานด้านความปลอดภัยในโลกไซเบอร์และความเป็นส่วนตัวที่มหาวิทยาลัยเอดินบะระ ได้เขียนบล็อกในหัวข้อ “The Ouroboros path to decentralization” (เส้นทาง Ouroboros สู่การกระจายอำนาจ) ว่า:

“Ouroboros เป็นโปรโตคอลเลดเจอร์แบบกระจายอำนาจ ที่ได้รับการวิเคราะห์ในบริบทของพฤติกรรมแบบไบแซนไทน์ (Byzantine) และ rational สิ่งที่ทำให้โปรโตคอลมีเอกลักษณ์เฉพาะตัวคือการผสมผสานระหว่างองค์ประกอบการออกแบบ เช่น การ stake ความพร้อมในการใช้งานแบบไดนามิก การตั้งค่าในแบบที่ไม่ต้องเชื่อใจผู้อื่น (trustless setting) และรูปแบบในการจ่ายรีวอร์ด”

การ stake และ stake pool

การเปลี่ยนจากการตั้งค่าแบบรวมศูนย์เป็นการกระจายอำนาจแบบสมบูรณ์จำเป็นต้องมีการปรับเปลี่ยนโปรโตคอลบางอย่าง และจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องจัดเตรียมวิธีการสำหรับการจัดการบัญชีที่เหมาะสม (เพื่อเทคนิคในการ stake) และการมีส่วนร่วมเพื่อรับรีวอร์ด

งานวิจัยเรื่อง “การจัดการบัญชีในเลดเจอร์ระบบ proof-of-stake” (Account Management in Proof of Stake Ledgers) ซึ่งเผยแพร่ในปี 2020 เป็นการสำรวจวิธีการเพิ่มการมีส่วนร่วมของผู้มีส่วนได้ส่วนเสีย (stakeholders) ในกิจกรรมการบำรุงรักษาเครือข่าย

โดยทั่วไปแล้ว บล็อกเชนระบบ proof-of-stake ขึ้นอยู่กับการมีส่วนร่วมของผู้มีส่วนได้ส่วนเสีย (ในที่นี้คือ stake pool) ผู้มีส่วนได้ส่วนเสียต้องออนไลน์อย่างต่อเนื่องเพื่อตรวจสอบความถูกต้องของธุรกรรมเครือข่ายและสร้างบล็อกใหม่ อย่างไรก็ตาม ไม่ใช่ผู้มีส่วนได้ส่วนเสียทุกรายที่มีความสามารถหรือต้องการออนไลน์ตลอดเวลา เพื่อให้แน่ใจว่าระบบมีความแข็งแกร่งและปลอดภัยในสภาวะดังกล่าว สิ่งสำคัญคือต้องจัดให้มีรูปแบบการมีส่วนร่วมของผู้มีส่วนได้ส่วนเสียประเภทต่างๆ

การ stake เป็นการจัดการปัญหานี้และยังอนุญาตให้ยูสเซอร์มีส่วนร่วมในกิจกรรมในเครือข่ายโดยการ stake ซึ่งการ stake จะก่อให้เกิด stake pool ซึ่งเป็นโหนดเซิร์ฟเวอร์ที่ถือสิทธิ์การ stake ของผู้ stake หลากหลายราย ในงานวิจัยนี้ได้วิเคราะห์และกำหนดเทคนิคการ stake ทางคณิตศาสตร์และยังใช้คุณสมบัติของกระเป๋าเงิน (wallet) เพื่อประมวลผลการชำระเงินที่ปลอดภัย

งานวิจัยเรื่อง ‘Reward Sharing Schemes for Stake Pools’ ซึ่งตีพิมพ์ในปี 2020 เช่นเดียวกัน ได้กล่าวถึงกลไกการให้รีวอร์ดแก่ผู้มีส่วนได้ส่วนเสียที่มีกิจกรรมบนเครือข่ายของพวกเขา

ความแข็งแรงของ stake pool มาจากการที่ผู้ทำการ stake สะสมการ stake ต่อเนื่อง ดังนั้น เพื่อหลีกเลี่ยงการผูกขาดของกิจกรรมการตรวจสอบความถูกต้องของเครือข่ายโดยกลุ่มเดียว จำเป็นที่ผู้เข้าร่วมเครือข่ายจะต้อง stake ไปยัง stake pool ต่างๆ ที่มีในเครือข่าย

รูปแบบการแบ่งปันรีวอร์ดนั้น อธิบายวิธีการที่เหมาะสมของการให้รีวอร์ดแก่ stake pool และผู้ stake อย่างเหมาะสมต่อกิจกรรมบนบล็อกเชนที่เขามีส่วนร่วม เช่น การตรวจสอบความถูกต้องของธุรกรรม การสร้างบล็อก ฯลฯ งานวิจัยแสดงให้เห็นว่ากลไกการให้รางวัลนั้นนำเครือข่ายไปสู่ระดับการกระจายอำนาจที่เหมาะสม และโดยเฉพาะอย่างยิ่งให้การป้องกันการโจมตีแบบ Sybil (การโจมตีแบบซีบิล เป็นการจู่โจมที่ผู้โจมตีแสร้งทำเป็นว่าเป็นคนจำนวนมากในเวลาเดียวกัน เป็นหนึ่งในปัญหาที่ใหญ่ที่สุดเมื่อเชื่อมต่อกับเครือข่าย P2P มันจัดการเครือข่ายและควบคุมเครือข่ายทั้งหมดโดยการสร้างข้อมูลประจำตัวปลอมหลายตัว) กลไกการกู้ยืมลดการก่อให้เกิดกลุ่ม stake pool (มีหลาย pool แต่เจ้าของเดียว) ได้

โมเดลการให้รีวอร์ดของ Cardano ได้สร้างระบบนิเวศที่ยูสเซอร์จะได้รับประโยชน์จากการปฏิบัติตามโปรโตคอล ซึ่งจะช่วยให้การดำเนินการของบล็อกเชน Cardano มีความปลอดภัยและมีประสิทธิภาพ ผลลัพธ์ที่ได้คือเลดเจอร์ที่กระจายอำนาจและปฏิบัติการได้อย่างน่าเชื่อถือ โดยมีเทคนิคการเข้ารหัสลับและกลไกการให้รางวัลตามทฤษฎีเกม

ที่มา: Cardano's foundational research overview - IOHK Blog