【朋克智库】区块链3.0的明日之星Cardano(ADA)

如果说ETH开启了区块链2.0的时代,EOS则是很多人认为有机会成为区块链3.0的代表。然后,EOS并不是唯一的候选人。

今天「朋克」讲一讲ETH的另一个强有力的竞争对手,同样号称是区块链3.0的基础链,Cardano(ADA)。(更多精彩内容欢迎微信关注“区块链朋克”)

一 Cardano(ADA)由来

Cardano是由Charles Hoskinson带领的IOHK团队,在2017年9月份正式发布的新一代区块链智能合约平台。Charles Hoskinson曾是ETH的联合创始人,并于2015年成立了IOHK,专注于Cardano的开发,潜心研究后先发表了关于Cardano共识机制——Ouroboros的学术论文(注意,是学术论文,不是白皮书),之后在2017年发布了Cardano。

截止目前(2018年5月27日), Cardano的市值排名为第八位,总市值为51亿美金。

Cardano可以说是一个有非常多亮点的基础链,提出了很多方向的解决思路,也确实有成为区块链3.0时代的领军人物的潜质。

下面「朋克」就给大家好好解析一下Cardano的机制和设计。

二、Cardano的特点

分层

Cardano最大的一个特点是其提出的分层思路

之前「朋克」在之前的文章中,《比特币详解3.0 ——区块链的救赎》提到过一些解决btc、eth等公链拥堵的方案,其中一项很有潜力的方式就是分层。虽然在ada出现之前,已经有一些其它的底层公链有一些分层的概念,但是ada是第一个特别清晰的界定了其分层的概念,并且拿出了实质性方案的基础链

在现有的区块链1.0、甚至是2.0的架构中(例如比特币、以太坊等),进行的各种操作,不管是交易、还是运行代码、或是执行智能合约等,都是混合在一起完成的。

此外,例如ETH,现在执行一个智能合约的过程中,需要上传的大量数据,对应其实存在大量的手续费,并且占用了大量原本应该用于处理交易数据的资源。这对智能合约的发展来说其实是非常不利的。

因此,为了解决这种问题,分成的逻辑是,将不同的操作在不同的层级里去完成,层与层之间通过接口进行交互,每一个层本身也是一条或多条区块链。这样可以极大的提高整体的TPS能力,并且通过每一层的功能的区分,可以扩展运算能力及程序的处理效率及能力,并且降低对应的成本(费用)。此外将层与层之间隔离后,可以使得安全性更加提高。即使上一层出现了问题,也并不会影响下一层的安全性。

而Cardano就是其整个网络分成了计算层(CCL)和结算层(CSL)计算层即智能合约运行的平台,而结算层即交易处理和记录的平台。这样就可以极大的释放计算层的效率和降低费用,并且保证交易的处理仍然在一个高的安全性上。

Haskell语言

除了分层之外,Cardano另外一个亮点是,其使用的是Haskell语言。这是一种更加高级和现代化的语言,也有助于其上的dapp生态的开发。当然,也有人批评说Haskell对程序员来说,学习成本较高,不利于Cardano扩大生态的发展。

三、Cardano的共识机制

Cardano的共识机制采用的是一种名为Ouroboros的POS(proofof stake)算法。

首先「朋克」先介绍一下POS机制。各位小伙伴应该已经了解了POW的算法,即所有参与记账者是通过自己的算力(work)参与竞争,并且与其算力成正比的概率获得记账的权利及对应的收益。POW的两大问题是:

1. 浪费资源:因为所有人都在通过算力竞争,但是算力除了用于抢夺记账权之外并没有其他的实际用处,因此会造成大量电力和资源的浪费;

2. 效率不高:同样因为是竞争的本质,纯POW的算法(允许所有人参与记账),为了实现共识,会无法提升整体的TPS,这对成为一个完善的智能合约平台是一个制约。

因此,很多人提出了POS机制,即不通过算力来进行记账的竞争,而是根据每个人持有的Stake(即token或coin)来给与其对应概率的记账权分配。有些POS机制是直接根据持有的token的量来匹配对应的概率,有些POS机制是根据持有token的数量*持有token的天数(即币天)来匹配对应的概率。

各种开放给所有人参与记账的机会,并且是基于已有筹码,而非需要提供工作量的机制,都可以算作是POS的共识机制

POS的可以解决之前POW的核心问题: 1. 不耗费资源;2. 可以在一定程度上提升TPS;

不过POS最大的问题在于其天然的马太效应(富人治理)的属性。如果说POW是按劳分配的机制,那么POS就是按资本分配的机制。因此,POS最大的潜在问题是,拥有越多财富(筹码)的人会越来越有钱,而穷人会越来越穷

此外,早期POS机制还存在的一个隐患是,恶意攻击系统并需要额外的成本,只要持币就可以无额外成本的发起攻击。不过在后期的各种新的POS机制中,都对恶意攻击设立了一些惩罚机制,从而杜绝该情况的发生。

Cardano的Ouroboros共识机制,正是一种POS机制。该共识机制相比其它的POS机制,特点在于其是通过学术论文发表的,是在学术上被严谨证明的绝对安全的共识机制,而目前,除了Ouroboros之外,绝大部分的共识算法只是通过白皮书发布的,并没有被学术上广泛的证明。

下面简单阐述一下Ouroboros的共识机制。

Cardano的系统会内部设立一个时间段(slot),每隔一定的时间段,随机选出一个该时间段的记账者(slot leader),记账者被选中的概率与其持有的ada数量成正比(例如如果A持有占总量1%的ada币,那么其就有1%的概率会获得记账权)。记账者完成打包出块的工作后即可获得对应的手续费。

该模式既有POS的各种优势,例如不耗费电力及大量算力,同时因为是由系统进行随机筛选,不容易产生恶性分叉。

此外,Cardano及其共识机制还有更多亮点。

四、可规模化能力、跨链能力及可持续发展能力

除了分层之外,Cardano在推动实现的还有三大重点的能力:可规模化能力、交互能力及可持续发展的能力。

下面「朋克」就展开讲解一下。

可规模化能力(scalability)

首先可规模化能力,代表其是否能承载大量dapp运行的能力。这里面又可以细化为三个指标:TPS、带宽、存储空间。而Cardano在这三个指标上都进行了优化,保证其可以成为完善的智能合约及dapp平台。

首先是TPS。Cardano提升TPS的手段主要有两种。1.共识机制中会每个slot出一个块,而如果将slot缩短,就可以使得出块的速度提高,从而将TPS提升。2. Cardano支持并行处理,可以多条链同时出块,从而提升TPS。

在带宽方面,由于dapp的运行过程中可能涉及到大量的下载和传输,所以对带宽的要求很高。Cardano会使用一个RINA(RecursiveInterNetwork Architecture)的技术解决带宽的问题。即将网络分割成大量的小网络,大量的数据传输只在小网络内部完成,只有涉及到跨网络之间的数据才会在外部进行传输,从而将整个系统的带宽的能力大幅提升。这个处理模式与ETH的分片有一些类似。

而在存储空间方面,由于目前存储的数据量还较小,目前还未启用具体的处理办法。预计在2018年下半年至2019年,会启用类似于压缩、分区等技术提升存储空间使用的效率

交互能力(interoperability)

交互能力主要代表的跨链之间的能力。Cardano希望能够构建区块链网络(Internet of Blockchain),使得链与链之间都能形成跨链的交易及信息的互通。这方面目前也是Cardano在重点推进的方面。

可持续性(Sustainability)

目前很多区块链公链项目的问题在于,其筹措资金的方式只有ICO。一旦ICO来的资金消耗殆尽之后,该项目的技术研发及商业拓展等发展就会受限。即使是向windows、安卓这样的系统,都需要不断的更新和迭代,也意味着会需要有持续的资金来源。因此,任何一个成熟的系统都应该要考虑可持续发展的问题。

而Cardano解决这个问题的方式是,每一笔的手续费,会由非常小的一部分,流入到Cardano的基金会中。这笔钱就会用于社区的可持续发展,而资金的用途会由整个社区决定和发放。这也是一种比较合理的保证可持续发展的方法。

五、Cardano的Token经济学

Ada币的总量是450亿,其中预先生成的有300亿,250亿用于ICO,50亿由Cardano团队自留用于发展。剩余的150亿将在后续POS挖矿的过程中产生。

Ada的token设置是预挖与挖矿相结合的模式。既可以通过预挖的币进行ICO获取资金,又可以通过挖矿后续鼓励用户参与社区,提升积极性,可谓一举两得。

六、总结与展望

Cardano可以说是非常完善的一个底层公链,其非常严谨的作风,通过先发布学术论文,获得证明,再开始做事的理念值得所有团队学习。

Cardano的想象空间非常巨大,并不弱于eos,而且其完全去中心化的共识机制模式,可能相比eos会更有优势。

希望Cardano能够越走越远,尽快扛起真正去中心化的底层智能合约及dapp平台的职责。

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