Prehľad základného výskumu spoločnosti Cardano
Tu je prvý zo série blogových príspevkov, v ktorých sa bližšie pozrieme na výskum, na ktorom je založené Cardano
Projekt Cardano mal od svojho vzniku v roku 2015 jeden jasný cieľ: zmeniť spôsob navrhovania a vývoja kryptomien. Namiesto jednej autoritatívnej bielej knihy projekt spojil celý rad vedeckých princípov návrhu a osvedčených inžinierskych postupov, aby vytvoril solídny, priekopnícky, na výskume založený blockchain. Kľúčové myšlienky vývoja Cardano boli predstavené v eseji “Why Cardano” a vo videu “Cardano whiteboard”, ktoré vytvoril Charles Hoskinson. Tento prístup založený na výskume stavia Cardano do jedinečnej pozície medzi ostatnými blockchainovými platformami.
Súbor osvedčených postupov, nápadov a príspevkov vytvoril základ pre vybudovanie bezpečnej, decentralizovanej a škálovateľnej účtovnej knihy Cardano. V súčasnosti existuje značný objem výskumu, ktorý predstavuje rozsiahla knižnica dokumentov spoločnosti Input Output Global, ktorá v čase písania tohto článku číta 139 dokumentov. Mnohé z nich boli recenzované a prijaté na špičkových akademických konferenciách. Podľa Google Scholar bol pôvodný dokument Ouroboros citovaný viac ako 1 200-krát.
Výskumné práce
Charles Hoskinson, generálny riaditeľ IOG, povedal:
Decentralizácia kladie pred finančné systémy na celom svete veľké technické výzvy a spoločnosť IOG Research sa zaujíma o každú z nich.
Víziou spoločnosti IOG Research je byť vedúcou inštitúciou v oblasti akademického štúdia blockchainových infraštruktúr a fintech a v širšom zmysle distribuovaných systémov zabezpečených kryptografickými technikami a motivovaných prostredníctvom ekonomickej teórie hier. IOG si vybudovala reputáciu vďaka riešeniu náročných výskumných otázok vo všeobecnosti a najmä vďaka budovaniu formálnych a spoľahlivých základov pre odvetvie fintech blockchainových infraštruktúr.
V tomto blogovom príspevku sa pozrieme na niektoré výskumné práce, ktoré položili základy spoločnosti Cardano.
Ouroboros
Prvotným dokumentom, ktorý bol hnacím motorom výskumu projektu, bol dokument “Ouroboros: A Provably Secure Proof-of-Stake Blockchain Protocol”, ktorý bol akademicky recenzovaný a publikovaný na konferencii Crypto 2017.
Základom blockchainových sietí je konsenzus. Ouroboros je proof-of-stake konsenzuálny protokol pre Cardano. Názov “Ouroboros” pochádza zo starovekého symbolu, ktorý predstavuje večnosť a nekonečný návrat. Pre Cardano Ouroboros symbolizuje teoretickú večnosť blockchainu.
Od roku 2017 bolo vytvorených niekoľko verzií protokolu Ouroboros. Každá “príchuť” Ouroboros pridáva rôzne vlastnosti a funkcie na podporu vývoja Cardano. Počnúc Ouroboros Classic prechádza účtovná kniha pravidelnými aktualizáciami. Ouroboros Classic vytvoril základ pre energeticky efektívny konsenzuálny protokol proof-of-stake vo federatívnom prostredí (téma vývoja Cardano Byron). Protokoly Praos, Genesis a Chronos boli navrhnuté tak, aby zabezpečili zvýšenú bezpečnosť v prostredí plne bez oprávnení. Zatiaľ čo Genesis vylepšil protokol Praos, Chronos po implementácii urobí Genesis ešte robustnejším. Tento príspevok na blogu podrobnejšie opisuje vývoj systému Ouroboros.
V spojení s unikátnou technológiou a matematicky overenými mechanizmami realizuje Ouroboros “konsenzus v Nakamotovom štýle” prispôsobený na dôkaz kolku. Ouroboros poskytuje záruky bezpečnosti a robustnosti, ako ich poznáme z konsenzu proof-of-work Bitcoinu, a zároveň zabezpečuje vyššiu efektívnosť z hľadiska spotreby energie. Namiesto toho, aby sa účastníci proof-of-stake spoliehali na baníkov pri riešení výpočtovo zložitých problémov na vytvorenie bloku, vytvárajú a overujú bloky na základe podielu, ktorý v sieti kontrolujú.
V príspevku na svojom blogu The Ouroboros path to decentralization profesor Aggelos Kiayias, hlavný vedecký pracovník IOG a vedúci katedry kybernetickej bezpečnosti a ochrany súkromia na Edinburskej univerzite, uvádza: "V súčasnosti je možné, že sa v tejto oblasti budeme zaoberať aj otázkou, či je možné, aby sme sa v budúcnosti rozhodli pre tento systém:
Ouroboros je decentralizovaný protokol účtovnej knihy, ktorý je analyzovaný v kontexte byzantského aj racionálneho správania. To, čo robí tento protokol jedinečným, je kombinácia takých konštrukčných prvkov, ako sú podiel, dynamická dostupnosť, nastavenie bez dôvery a motivačná schéma zdieľania odmien.
Delegovanie a fondy podielov
Prechod z federatívneho nastavenia na úplnú decentralizáciu si vyžiadal určité úpravy protokolu. Bolo nevyhnutné poskytnúť prostriedky na správnu správu účtov (umožniť techniku delegovania podielov) a motivovanú účasť.
V dokumente “Account Management in Proof of Stake Ledgers” - uverejnenom v roku 2020 - sa skúmajú spôsoby maximalizácie účasti zainteresovaných strán na činnostiach údržby siete.
Blokové reťazce proof-of-stake zvyčajne závisia - zo svojej podstaty - od aktívnej účasti zainteresovaných strán. Zainteresované strany musia byť neustále online, aby mohli overovať sieťové transakcie a vytvárať nové bloky. Nie každá zainteresovaná strana však má možnosť alebo chuť byť neustále online. Aby sa zabezpečila robustnosť systému a jeho bezpečnosť aj za takýchto podmienok, je dôležité umožniť rôzne typy účasti zainteresovaných strán.
Delegovanie podielov rieši tento problém a umožňuje používateľovi zúčastňovať sa na činnostiach siete delegovaním svojho podielu na iných účastníkov. Delegovanie podielov vedie k vzniku stake pools - serverových uzlov, ktoré majú práva na podiely viacerých zainteresovaných strán. V článku sa matematicky analyzuje a definuje technika delegovania a implementujú sa aj základné vlastnosti peňaženky na spracovanie bezpečných platieb.
V dokumente “Reward Sharing Schemes for Stake Pools”, ktorý bol tiež uverejnený v roku 2020, sa uvádzajú mechanizmy na motiváciu zainteresovaných strán za ich aktivity.
Sila poolu podielov pochádza z akumulácie podielov, ktoré sú naň delegované. Aby sa predišlo monopolizácii činností overovania siete jediným združením, je nevyhnutné, aby boli účastníci siete motivovaní delegovať na veľký súbor rôznych združení.
Schéma zdieľania odmien opisuje spôsob vhodnej motivácie prevádzkovateľov poolov podielov (SPO) a delegátov za ich činnosti, ako je overovanie transakcií, vytváranie blokov atď. Výskum ukazuje, že navrhovaný mechanizmus odmeňovania usmerňuje sieť na požadovanú úroveň decentralizácie a najmä ponúka ochranu pred Sybilovými útokmi. Umožňuje to tzv. mechanizmus pledging mechanism, ktorý výrazne demotivuje vytváranie viacerých stake poolov kontrolovaných jedným reálnym subjektom.
Motivačný model Cardano vytvoril ekosystém, v ktorom racionálni účastníci profitujú z dodržiavania protokolu, čím umožňuje bezpečné a efektívne fungovanie blockchainu Cardano. Výsledkom je spoľahlivo fungujúca decentralizovaná účtovná kniha zabezpečená kryptografickými technikami a herno-teoretickými mechanizmami odmeňovania.
Zostávajte naladení! V ďalších príspevkoch sa bližšie pozrieme na niektoré výskumné práce, ktoré vytvorili základy funkčnej platformy inteligentných zmlúv. Konkrétne začneme výskumom, ktorý umožnil rozšírený model UTxO, vysvetlíme, čo to vlastne znamená a ako to umožňuje účtovnej knihe spracovať viacero aktív a poplatkov s rôznymi výhodami pre používateľov.
(Napísala Olga Hryniuk) - preklad @Martin.M
Pôvodný článok: Cardano’s foundational research overview - IOHK Blog