區(qū)塊鏈3.0 ada Cardano卡爾達(dá)諾如何獲得一致好評(píng)?

EOS 的直接競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手是以太坊。

文章介紹的卡爾達(dá)諾(Cardano)的目標(biāo)就更加遠(yuǎn)大了，他要同時(shí)鎖定比特幣和以太坊。但大家去網(wǎng)上搜索卡爾達(dá)諾相關(guān)資料時(shí)就會(huì)發(fā)現(xiàn)基本沒(méi)有吐槽點(diǎn)，一致的信任與好評(píng)。到底是什么樣的項(xiàng)目得到大家這么高的認(rèn)可度呢? 這篇文章為大家揭開(kāi)其神秘的面紗。

卡爾達(dá)諾對(duì)標(biāo)比特幣與以太坊，從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，針對(duì)的是數(shù)字貨幣和智能合約，也就是現(xiàn)在圈子里說(shuō)的很多的區(qū)塊鏈 1.0 及 2.0。未來(lái)的互聯(lián)網(wǎng)是價(jià)值互聯(lián)網(wǎng)，在其上流通的不是信息的拷貝，而是真實(shí)價(jià)值的轉(zhuǎn)移。比特幣的出現(xiàn)使我們能夠?qū)①Y產(chǎn)數(shù)字化以及點(diǎn)對(duì)點(diǎn)轉(zhuǎn)讓，以太坊在比特幣的基礎(chǔ)上更近一步，能夠以合同的形式進(jìn)行自動(dòng)化資產(chǎn)轉(zhuǎn)移等操作，可以說(shuō)我們已經(jīng)在向價(jià)值網(wǎng)絡(luò)邁進(jìn)了。但正如同計(jì)算機(jī)剛有了 UI，新奇但是簡(jiǎn)陋。比特幣和以太坊在面臨大規(guī)模使用的時(shí)候，就開(kāi)始歇菜擺爛了，規(guī)?；潭群艿?。而且基于 PoW 共識(shí)算法的平臺(tái)也會(huì)經(jīng)常因?yàn)樯?jí)、意見(jiàn)不同而產(chǎn)生分叉，破壞社區(qū)團(tuán)結(jié)。

這些都是比特幣和以太坊面臨的主要問(wèn)題，卡爾達(dá)諾(Cardano)就是為解決諸如區(qū)塊鏈規(guī)模化、可持續(xù)發(fā)展等問(wèn)題而出現(xiàn)的區(qū)塊鏈 3.0 解決方案。卡爾達(dá)諾(Cardano)的研發(fā)流程非常嚴(yán)謹(jǐn)，它沒(méi)有如其他區(qū)塊鏈平臺(tái)使用白皮書(shū)定義技術(shù)路線，而是由一群科學(xué)家們帶頭發(fā)起，先有論文之后再同行審閱，在數(shù)理邏輯層次上趨近完美，之后由 IOHK 的工程師們編寫(xiě)代碼，而且為了避免程序 Bug 引起的程序崩潰或者區(qū)塊鏈分叉，軟件開(kāi)發(fā)人員使用函數(shù)式編程語(yǔ)言 Haskell 構(gòu)建平臺(tái)，可見(jiàn)團(tuán)隊(duì)對(duì)項(xiàng)目的用心程度。

卡爾達(dá)諾團(tuán)隊(duì)

現(xiàn)階段，主要有三個(gè)組織支持卡爾達(dá)諾的發(fā)展，卡爾達(dá)諾基金會(huì)、Emurgo 以及 IOHK?；饡?huì)的主要工作是規(guī)范，保護(hù)和推廣卡爾達(dá)諾協(xié)議，也就是制定生態(tài)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)以及社區(qū)建設(shè)等。Emurgo 公司的主要工作是孵化基于卡爾達(dá)諾生態(tài)的初創(chuàng)企業(yè)以及協(xié)助商業(yè)企業(yè)接入卡爾達(dá)諾生態(tài)圈。最后的 IOHK 是由前以太坊核心開(kāi)發(fā)人員 Charles Hoskinson 成立的區(qū)塊鏈技術(shù)公司，主要負(fù)責(zé)卡爾達(dá)諾平臺(tái)的搭建。

卡爾達(dá)諾技術(shù)

為了更精準(zhǔn)的對(duì)標(biāo)比特幣和以太坊，卡爾達(dá)諾將項(xiàng)目進(jìn)行拆分，主要分成了結(jié)算層(數(shù)字貨幣)和計(jì)算層(智能合約)?？栠_(dá)諾結(jié)算層(Cardano SL)是由 IOHK 聯(lián)合愛(ài)丁堡大學(xué)，雅典大學(xué)和康涅狄格大學(xué)共同設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的一種加密貨幣，代號(hào) ADA。而卡爾達(dá)諾計(jì)算層(Cardano CL)還在研發(fā)中，因此這里我們著重介紹結(jié)算層的相關(guān)知識(shí)。

卡爾達(dá)諾結(jié)算層(ADA)

卡爾達(dá)諾結(jié)算層對(duì)飚的是比特幣，雖同屬于數(shù)字加密貨幣，但是二者之間有很多不同之處。最重要的區(qū)別就是 BTC 是基于工作量證明(PoW)的數(shù)字貨幣，而 ADA 使用權(quán)益證明(PoS)。BTC 采用的 PoW 共識(shí)以及競(jìng)爭(zhēng)出塊機(jī)制使得能源消耗越來(lái)越多，礦工挖礦難度越來(lái)越大，這也是為什么最近大家熱衷于研究 BFT 類(lèi)以及 PoS 類(lèi)共識(shí)算法的原因。

ADA 采用的 PoS 共識(shí)算法被稱為烏洛波洛斯(Ouroboros)，是目前為止唯一一個(gè)基于科學(xué)證明的安全的區(qū)塊鏈權(quán)益證明算法，它不需要浪費(fèi)電力資源，而是隨機(jī)選取任意節(jié)點(diǎn)作為區(qū)塊生產(chǎn)者，被選中的概率跟該節(jié)點(diǎn)權(quán)益成正比。在 ADA 中，所謂權(quán)益是指節(jié)點(diǎn)持幣的相對(duì)價(jià)值，可簡(jiǎn)單的認(rèn)為是節(jié)點(diǎn)持幣價(jià)值 / 全網(wǎng)總價(jià)值。如果某個(gè)節(jié)點(diǎn)的權(quán)益>0，則被稱為是權(quán)益所有人，而如果被選作為區(qū)塊生產(chǎn)者，該節(jié)點(diǎn)也被稱為 SLOT 領(lǐng)導(dǎo)者，也就相當(dāng)于比特幣的礦工。

烏洛波洛斯(Ouroboros)協(xié)議

烏洛波洛斯協(xié)議將時(shí)間分片，稱為 epochs。每個(gè) epoch 又劃分為多個(gè) slot，在一個(gè) slot 時(shí)間段(20 秒)內(nèi)，有且只有一個(gè)領(lǐng)導(dǎo)者，由他負(fù)責(zé)產(chǎn)生一個(gè)區(qū)塊。如果領(lǐng)導(dǎo)者在他的 slot 期間因?yàn)橐恍┰蛭茨墚a(chǎn)生區(qū)塊，那么他就浪費(fèi)了這次機(jī)會(huì)，除非再次被選做領(lǐng)導(dǎo)者。也就是說(shuō)可以有一個(gè)或多個(gè) slot 是空的(不產(chǎn)生區(qū)塊)，但是在一個(gè) epoch 期間，必須由大部分的 slot(50%+1)都有區(qū)塊產(chǎn)生，也就是需要大部分的節(jié)點(diǎn)都是誠(chéng)實(shí)的。

那么 slot 領(lǐng)導(dǎo)者是怎么被選出來(lái)的呢?基本條件是權(quán)益所有人，但并不是所有的權(quán)益所有人都能被選舉，有準(zhǔn)入門(mén)檻，比如節(jié)點(diǎn)權(quán)益占比全網(wǎng)權(quán)益的 2%。如果按 2% 的準(zhǔn)入門(mén)檻，那么整個(gè) ADA 網(wǎng)絡(luò)中，能夠成為候選人的節(jié)點(diǎn)不會(huì)超過(guò) 50 個(gè)。隨著權(quán)益分散，候選人會(huì)越來(lái)越少，權(quán)利會(huì)更加集中，而且權(quán)益所有人擁有的權(quán)益越多，它被選舉為 slot 領(lǐng)導(dǎo)者的可能性也就越大，所以也可以說(shuō) PoS 是富人的游戲，但是 ADA 中又有一個(gè)權(quán)益委派的功能，簡(jiǎn)單的說(shuō)可以將多個(gè)賬戶的權(quán)益集中起來(lái)使之成為候選人，每個(gè)賬戶可以按照比例獲得分紅。

在確立了候選人之后，如何選舉出在下一個(gè) epoch 階段的 slot 領(lǐng)導(dǎo)者呢?選舉的根本是隨機(jī)性，在 ADA 中，采用多方計(jì)算(multiparty computation)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)選舉的隨機(jī)性，每個(gè)候選人都獨(dú)立的產(chǎn)生自己的隨機(jī)結(jié)果，但經(jīng)過(guò)多方協(xié)調(diào)后，他們最終得到相同的隨機(jī)種子。在對(duì)應(yīng)的 epoch 開(kāi)始后，所有的候選人節(jié)點(diǎn)根據(jù)“追隨中本聰(follow-the-satoshi)”算法，輸入隨機(jī)種子和 slot 的索引，就可以知道當(dāng)前對(duì)應(yīng) slot 的領(lǐng)導(dǎo)者了。如果是節(jié)點(diǎn)自己，那么就將自己收到的交易打包成塊，跟比特幣類(lèi)似;而如果當(dāng)前 slot 的領(lǐng)導(dǎo)者不是自己，那就等待著區(qū)塊廣播，如果超過(guò) slot 時(shí)間后還未收到區(qū)塊，則認(rèn)為該區(qū)塊跳過(guò)。以上就是 ADA 的出塊流程，這里描述的很淺顯，感興趣的朋友可以閱讀參考列表中的資料，深入理解其精髓。

賬戶模型

因?yàn)榻Y(jié)算層對(duì)標(biāo)的是比特幣，相對(duì)來(lái)說(shuō)是比較單純的數(shù)字貨幣(所謂單純是指未附加智能合約之類(lèi)的設(shè)計(jì))，所以很多設(shè)計(jì)沿用了比特幣的做法，比如賬戶模型就采用了 UTXO 模型。所謂 UTXO，就是指未花費(fèi)的交易輸出，每一筆交易都應(yīng)該有 N 個(gè)交易輸入，同時(shí)產(chǎn)生 M 個(gè)交易輸出(N 與 M 可以不等)。其中交易輸入是前序任意交易的未花費(fèi)的交易輸出，如果當(dāng)前交易成交，該前序交易的輸出也就變成了成交的交易輸出，也就失去了成為交易輸入的資格。因此在網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè) slot 領(lǐng)導(dǎo)者不僅僅接收交易，還會(huì)驗(yàn)證交易輸入的合法性。為了驗(yàn)證交易，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都必須保持對(duì)未花費(fèi)交易輸出的跟蹤，這樣就可以驗(yàn)證當(dāng)前交易中的輸入是否還未被花費(fèi)，如果所有的交易輸入都是未花費(fèi)的，那么該交易就被證明是合法的，會(huì)被當(dāng)前領(lǐng)導(dǎo)者接收，打包成塊。UTXO 模型能夠追蹤數(shù)字貨幣的流向： 未花費(fèi)的交易輸入告知貨幣是從哪里來(lái)的，未花費(fèi)的交易輸出告知貨幣往哪里去。

網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

典型的區(qū)塊鏈中的節(jié)點(diǎn)間是對(duì)等的，隨著數(shù)據(jù)量的增多，才漸漸出現(xiàn)了全節(jié)點(diǎn)輕節(jié)點(diǎn)的區(qū)別。而 ADA 在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)層次上就對(duì)節(jié)點(diǎn)分了層，現(xiàn)階段，主要有以下三組節(jié)點(diǎn)：

核心節(jié)點(diǎn)，是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的重中之重，所有的權(quán)益都集中在核心節(jié)點(diǎn)，只有核心節(jié)點(diǎn)才可以是權(quán)益所有人。也可以說(shuō)這么說(shuō)，只有核心節(jié)點(diǎn)是區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)，其余兩種節(jié)點(diǎn)只是輔助節(jié)點(diǎn)。而且為了加強(qiáng)核心節(jié)點(diǎn)的安全性，完全可以將核心節(jié)點(diǎn)與公網(wǎng)隔離，只通過(guò)中繼節(jié)點(diǎn)與外界通信;

中繼節(jié)點(diǎn)，是公網(wǎng)與核心節(jié)點(diǎn)的通信代理，由于中繼節(jié)點(diǎn)是不隔離的，所以他可能被攻擊。但是中繼節(jié)點(diǎn)被設(shè)計(jì)成無(wú)狀態(tài)的，因此可以使用負(fù)載均衡分散流量。中繼節(jié)點(diǎn)即便被攻擊，對(duì)核心節(jié)點(diǎn)的影響幾乎為零;

邊緣節(jié)點(diǎn)，可簡(jiǎn)單的認(rèn)為是與區(qū)塊鏈交互的客戶端，主要負(fù)責(zé)發(fā)起交易，而核心節(jié)點(diǎn)和中繼節(jié)點(diǎn)沒(méi)有權(quán)利創(chuàng)建交易。從名字就可以看出來(lái)，邊緣節(jié)點(diǎn)是沒(méi)有機(jī)會(huì)直接與核心節(jié)點(diǎn)交流的，必須通過(guò)中繼節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)接。

交易確認(rèn)

在 ADA 中，領(lǐng)導(dǎo)者出塊因?yàn)橛袇^(qū)塊擴(kuò)散的過(guò)程，因此不是一個(gè)確定性的共識(shí)算法，在某個(gè) slot 段內(nèi)，其領(lǐng)導(dǎo)者因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)或故意為之，并不一其前置區(qū)塊作為其區(qū)塊的 parent，因此產(chǎn)生了分叉。官方給出了一個(gè)交易安全確認(rèn)的等級(jí)表，攻擊者的比例越高，需要確認(rèn)的區(qū)塊數(shù)越多;確認(rèn)水平越高，相對(duì)應(yīng)的需要的區(qū)塊數(shù)也越多。

卡爾達(dá)諾與 EOS

卡爾達(dá)諾與 EOS 都被認(rèn)為是區(qū)塊鏈 3.0 的代表，經(jīng)常被放在一起比較。而且不僅是媒體、信仰者，EOS 的核心開(kāi)發(fā)者 BM 也公開(kāi)發(fā)表文章數(shù)落卡爾達(dá)諾的不足，卡爾達(dá)諾官方就此也做了一個(gè)回應(yīng)，這里就他們爭(zhēng)論的關(guān)鍵點(diǎn)做個(gè)總結(jié)：

DPoS

我們都知道，卡爾達(dá)諾和 EOS 都使用了 DPoS 作為其共識(shí)算法，但是 D 的含義卻是不同。在 EOS 中，D 指的是 Delegated，也就是委托;而卡爾達(dá)諾中的 D 指的是 Dynamic，意思是動(dòng)態(tài)。EOS 通過(guò)投票委托見(jiàn)證人代表自己生產(chǎn)區(qū)塊，而卡爾達(dá)諾是通過(guò)動(dòng)態(tài)隨機(jī)的選取權(quán)益候選人作為區(qū)塊的生產(chǎn)者。

出塊時(shí)間

BM 認(rèn)為卡爾達(dá)諾 20 秒的出塊時(shí)間太長(zhǎng)，根本不能滿足高性能的需要，而與之對(duì)應(yīng)的 EOS 只需要 0.5 秒即可(白皮書(shū)中是 3 秒，之后有所變更，在節(jié)點(diǎn)出塊的 3 秒鐘時(shí)間內(nèi)，連續(xù)出 6 塊，因此單個(gè)區(qū)塊是 0.5 秒)。而卡爾達(dá)諾團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，出塊時(shí)間間隔應(yīng)該與完成信息交換的時(shí)間基本一致，而且 20 秒是一個(gè)相對(duì)保守的估值?？紤]到節(jié)點(diǎn)的真實(shí)地理位置，比這個(gè)時(shí)間更短的全球化區(qū)塊擴(kuò)散在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下是不太可能的。他們認(rèn)為 EOS 所謂的高性能，要么是錯(cuò)誤的，要么只是低去中心化的解決方案。

在我看來(lái)，EOS 的高性能現(xiàn)在還是未知數(shù)，可能是噱頭也可能是殺手锏，而且卡爾達(dá)諾提出的網(wǎng)絡(luò)傳輸問(wèn)題也是不能忽視的，EOS 確實(shí)在這方面有所夸大。另一方面，卡爾達(dá)諾說(shuō) EOS 是低去中心化，這點(diǎn)難以認(rèn)同，因?yàn)榘凑湛栠_(dá)諾的設(shè)計(jì)，只有占全網(wǎng) 2% 權(quán)益以上的節(jié)點(diǎn)才可以作為 slot 領(lǐng)導(dǎo)者，正如上文所提到的，最多只有 50 個(gè)(但永遠(yuǎn)不可能有 50 個(gè))節(jié)點(diǎn)作為候選者，實(shí)際可能更少，而且節(jié)點(diǎn)權(quán)益越高，成為領(lǐng)導(dǎo)者的概率越高，節(jié)點(diǎn)間的權(quán)利是不對(duì)等的，而 EOS 在同一選舉周期里，只有 21 個(gè)區(qū)塊生產(chǎn)者，且權(quán)利對(duì)等。我認(rèn)為是互有利弊，孰優(yōu)孰劣只有等實(shí)際運(yùn)行后才能比較。

激勵(lì)機(jī)制

ADA 的激勵(lì)機(jī)制跟現(xiàn)有的大多數(shù)公有鏈類(lèi)似，“礦工”收取交易手續(xù)費(fèi)。與比特幣不同，交易手續(xù)費(fèi)是 ADA 礦工的唯一收入來(lái)源。而且交易手續(xù)費(fèi)不僅是給礦工的激勵(lì)，也是一種防止 DDoS 攻擊的手段，當(dāng)攻擊者試圖用大量偽造交易沖擊網(wǎng)絡(luò)時(shí)，必須付出足夠多的手續(xù)費(fèi)。而 EOS 的激勵(lì)機(jī)制則完全不同，EOS 每年增發(fā) 5% 作為“礦工”的獎(jiǎng)勵(lì)，因?yàn)椤暗V工”的權(quán)利是一致的，所以獎(jiǎng)勵(lì)應(yīng)該是與其被選中的次數(shù)正相關(guān)。

二者都明確一件事，那就是“礦工”是需要被激勵(lì)的，只是手段不一樣，ADA 雁過(guò)拔毛，EOS 無(wú)中生有。如果以人民幣作為參考系，假設(shè) ADA 和 EOS 的都是升值的，那么使用 ADA 的成本肯定會(huì)逐漸增加，且?guī)艤p少;而 EOS 如果整個(gè)生態(tài)價(jià)值的增長(zhǎng)每年超過(guò) 5%，扣除增發(fā)，用戶手中的幣不變，價(jià)值卻依然增長(zhǎng)了，當(dāng)然一切的前提是生態(tài)發(fā)展。

另一方面，ADA 聲稱手續(xù)費(fèi)可以防止 DDoS 攻擊，不可否認(rèn)這是一種方法，但我認(rèn)為 EOS 的按持幣比例分享網(wǎng)絡(luò)資源是一種更好的選擇，它讓資源的競(jìng)爭(zhēng)變成了一種市場(chǎng)行為而不是強(qiáng)制的規(guī)則。如果 DAPP 開(kāi)發(fā)者想要獲得更多的資源，那么他必須從二級(jí)市場(chǎng)囤積更多的 EOS，因此勢(shì)必會(huì)抬高幣價(jià)，但是囤積的 EOS 并不會(huì)被大量消耗，因?yàn)榻灰锥际敲赓M(fèi)的。當(dāng) DAPP 開(kāi)發(fā)者放棄當(dāng)前業(yè)務(wù)時(shí)，可以將囤積的 EOS 再次流入二級(jí)市場(chǎng)，這是一個(gè)良好的生態(tài)循環(huán)。

尾聲

BM 在他的文章中這么說(shuō)：“卡爾達(dá)諾是一個(gè)重達(dá) 400 磅的防彈背心，即便能防彈，又有什么用呢?”，言外之意就是說(shuō)即便卡爾達(dá)諾的設(shè)計(jì)是無(wú)懈可擊的，但是在實(shí)踐面前，太臃腫的設(shè)計(jì)不見(jiàn)得是好用的?？栠_(dá)諾是一次典型的由學(xué)術(shù)派發(fā)起的技術(shù)革命，項(xiàng)目都是先有論文，再“雙盲(匿名提交、匿名評(píng)審)”評(píng)審，最后才有技術(shù)實(shí)現(xiàn)，與 EOS 的實(shí)踐派形成鮮明對(duì)比。未來(lái)到底如何，我也不敢妄自定論，但可以確信的是，這兩個(gè)項(xiàng)目一定會(huì)推進(jìn)區(qū)塊鏈技術(shù)的落地。