Cardano и Ethereum — блокчейны, у которых схожие возможности и они неизбежно подвергаются сравнению друг с другом. Постепенно расстановка сил меняется, и о Cardano всё чаще говорят как об «убийце Ethereum». Разбираемся в особенностях технологии Cardano, смотрим, есть ли основания для слухов и рассказываем, почему Cardano может стать мощнее, быстрее и доступнее, чем Ethereum или Bitcoin.
Как Cardano относится к Ethereum
Cardano — это децентрализованная и масштабируемая блокчейн-платформа с открытым исходным кодом. Основана Cardano была в 2017 году Джереми Вудом и Чарльзом Хоскинсоном, бывшим соучредителем Ethereum, а контролируют её три разные независимые организации: Cardano Foundation (проверка), IOG (ранее — IOHK, разработка) и Emurgo (продвижение).
Ethereum была запущена в 2015 году. В отличие от Bitcoin и других криптовалют того времени, это — первая блокчейн-платформа, которая поддержала функциональность смарт-контрактов и позволила создавать, монетизировать и использовать DApps (децентрализованные приложения). У Ethereum есть собственный язык программирования — Solidity, собственная криптовалюта — Ether (ETH), которую можно использовать в качестве оплаты транзакций, и взаимозаменяемые и невзаимозаменяемые токены (NFT) для контрактов и доступа к приложениям на платформе.
Cardano был создана для выполнения аналогичных задач, — таких, как запуск смарт-контрактов и создание DApp; у Cardano также есть свой язык смарт-контрактов Plutus и криптовалюта ADA. При этом Ethereum называют блокчейном второго поколения, а Cardano определяет своё место на рынке как блокчейн третьего поколения. Качественная разница — в уроках, которые Cardano извлекла из Ethereum, инфраструктурных улучшениях блокчейн-индустрии и проблемах, над которыми команда IOG сознательно работает, — такими, как безопасность и масштабируемость. В частности разработка и использование протокола Proof-of-Stake (PoS) выводит смарт-контракты Cardano на новый уровень, обеспечивая высокие пропускную способность и скорость транзакций и доступность создания DApps для всех желающих, а также позволит решить проблему совместимости с остальными блокчейнами .
Как Cardano осмыслили опыт Ethereum
Применили новый механизм консенсуса.
Любая блокчейн-платформа использует алгоритм для создания блоков и проверки транзакций. Cardano применили уникальный алгоритм консенсуса Proof-of-Stake (PoS), известный как Ouroboros, — более безопасный, энергоэффективный и масштабируемый, чем Proof-of-Work (PoW), который использует Ethereum. (Update: уже не использует:))
Консенсус — это механизм, который поддерживает справедливость в никем не управляемом децентрализованном мире блокчейна. Пользователи сети сами решают, как тратить деньги, в каком количестве и сколько раз. Чтобы исключить возможность траты одной и той же цифровой монеты несколько раз, Bitcoin придумали Proof-of-Work — алгоритм консенсуса доказательства работы.
Proof-of-Work основан на сложных вычислениях, которые выполняют майнеры, чтобы поддерживать работу блокчейна. Каждый новый блок образуется в процессе решения криптографической задачи. Производительность майнеров и количество новых блоков зависит от вычислительной мощности, которая, в свою очередь, зависит от электричества. Подтверждением использования определённого количества вычислительной мощности («работы») в рамках одного блокчейна служит уникальное значение (хэш). Стоимость единицы вычислительной мощности Ethereum компенсирует майнерам за счёт комиссии от каждой транзакции (как правило, с кошелька отправителя).
Консенсус Proof-of-Stake не нуждается в покупке дорогостоящего оборудования и майнинге новых блоков; вместо майнеров в процессе проверки блока участвуют валидаторы — владельцы криптовалюты ADA. Валидаторы, которые находятся в сети, должны подтвердить, что транзакция верна, — тогда она добавляется в новый блок блокчейна. В отличии от PoW, в PoS вознаграждение за участие получают валидаторы, а не майнеры. К тому же, валидаторы тратят намного меньше энергии и времени, занимаясь исключительно проверкой транзакций — это означает, что транзакции выполняются быстрее и дешевле. В этом — преимущество Cardano перед Ethereum и другими сетями PoW, развитию которых серьёзно мешает высокий уровень энергопотребления.
Надеясь наверстать упущенное, снизить энергозатраты и сократить время транзакций, Ethereum 2.0 (также известный как Serenity), планирует перейти от модели PoW к модели PoS во втором квартале 2022. После внедрения этого обновления у Cardano будет одним преимуществом меньше, а у Ethereum — одним аргументом в копилке популярности больше. Впрочем, в сообществе Ethereum нет единого мнения по поводу перехода на другой механизм консенсуса: PoS часто критикуют как систему, стремящуюся к централизации и укреплению олигархического контроля над проектом, ведь «богатые богатеют», получая вознаграждения за свои финансовые активы. Если Американская комиссия по торговле товарными фьючерсами (CFTC) в результате перехода на PoS признает Ethereum незарегистрированной ценной бумагой, ожидается, что ETH упадёт в цене.
Применили исследовательский подход.
Визитная карточка Cardano — научно-исследовательский подход и экспертная математическая проверка кода в разработке любого нового продукта, услуги или обновления; благодаря этому пользователи чувствуют бóльшую уверенность в том, что им предлагают. В разделе «Бибилиотека» на сайте IOHK регулярно публикуются академические статьи с обзором и анализом новых технологий (по состоянию на июнь 2022 в библиотеке — 141 статья). Статьи доступны всем; комментарии с вопросами, сообщениями об ошибках или лайфкаками поощряются, их можно оставлять публично или отправлять приватно при просмотре каждого документа. Создатели Cardano подчёркивают важность участия сообщества в испытаниях платформы и предлагают каждому повлиять на создание или изменение программного обеспечения блокчейна: «Смысл коллективных инноваций в том, что тысячи людей собираются строить и нести в мир нечто новое, новый опыт. Будет очень весело» — встречает пользователей слоган на главной странице нового сайта IOG.
Кроме того, Cardano научно планирует разработку обновлений и изучение данных исследований и рецензируемого опыта на блокчейне. Каждый пункт плана Cardano посвящён решению определённой задачи, занесён в карту развития, — и носит имя деятеля культуры прошлого:
Эра Байрона — основание Cardano и появление криптовалюты ADA (2017);
Эра Шелли — децентрализация (2020);
Эра Гогена — смарт-контракты (2021);
Эра Басё — масштабирование (2022);
Эра Вольтера — управление (в разработке).
План предполагает возможность корректировки в зависимости от того, как изменяется рынок и как развивается валюта. По словам Тима Харрисона, вице-президента по сообществу и экосистемам в Input Output Global, на 2022 год, ознаменовавший вступление в эру Басё, запланирована работа над оптимизацией сети, которая поможет Cardano масштабироваться и стать более функциональной.
Отделили стоимость от вычислений.
Cardano отделили мух от котлет учёт стоимости от вычислений и создали двухуровневую архитектуру блокчейна, заимствовав у стека сетевых протоколов TCP/IP принцип разделения задач в передаче данных. Ethereum обрабатывает транзакции и смарт-контракты на одном уровне, что в иных случаях предполагает принятие централизованных решений (это противоречит принципу блокчейна), угрожает конфиденциальности пользователя, перегружает сети и замедляет транзакции.
Cardano Settlement Layer (CSL) используется для передачи ADA и обеспечивает скорость работы сети. CSL обеспечивает поддержку сайдчейнов KMZ для взаимодействия с другими блокчейнами, поддерживает несколько типов подписи для усиления безопасности и два набора языков сценариев — Plutus и Marlowe.
На уровне Cardano Computational Layer (CCL) разворачиваются смарт-контракты и запускаются DApps. Разработчики могут создавать совместимые приложения на языках Plutus и Solidity. Кроме того, CCL обеспечивает соответствие хранения данных и операций с ними требованиям закона разных стран.
Усовершенствовали UTXO.
Cardano учла опыт не только Ethereum, но и Bitcoin. Для управления балансом и обмена транзакциями и сообщениями Ethereum использует Account-based модель. У каждой учётной Ethereum-записи есть определённое состояние и Ethereum-адрес; чтобы управлять учётной записью, нужно создать Ethereum-кошелёк. В Account-based модели балансы хранятся в виде глобального состояния учётных записей, где состояние счёта сопоставляется адресу учётной записи. Глобальное состояние обновляется с каждым блоком. Это похоже на базу данных, которая в Ethereum носит название префиксного дерева Меркла.
Cardano как и Bitcoin использует UTxO — только в дополненной и расширенной версии EUTxO (Extended Unspent Transaction Output). UTxO — это альтернативная учётным записям модель регистрации и проверки данных. Если коротко, то UTxO — это остаток от предыдущих транзакций, который можно использовать в качестве входных данных для будущих (если не очень понятно — здесь наглядное видео, после которого не останется вопросов, что такое UTxO).
Отличие UTxO от Account-based модели в том, что глобальное состояние UTxO — это график всех транзакций, потраченных и неиспользованных, а глобальное состояние учётных записей — это только набор учётных записей и их балансов. Глобальное состояние UTxO расширяется за счёт добавления новых UTXO, — старые UTXO невозможно изменить (тогда как старая учётная запись просто заменяется новой).
Преимуществом модели UTXO является усиленная кибербезопасность и профилактика мошенничества за счёт таких сложностей в отслеживании владельцев монет, как отсутствие у них постоянного адреса и единой учётной записи.
В Cardano UTxO получила новые возможности. Помимо адреса отправителя и суммы перевода, EUTxO могут содержать Datum, которые не переносятся традиционными UTxO, — это дополнительные данные или состояние (state), которые требуются для работы программы. Данные могут быть произвольными и меняться на разных EUTxO (при этом структура данных остаётся неизменной для конкретного скрипта). Datum-данные могут понадобиться для валидации транзакции, так как внутри транзакции есть только информация из EUTxO. Например, для обмена одних токенов на другие внутри транзакции нужно запросить курс обмена из внешнего источника; источник передаёт в транзакцию свою EUTxO, где в Datum содержится курс обмена.
Как Cardano решает глобальные проблемы
С момента основания Cardano определила направлением работы всю блокчейн-индустрию целиком. В дорожной карте Cardano обозначены несколько общих для всех блокчейнов болей; учась на ошибках Ethereum, создатели изначально разрабатывали протокол Cardano под решение проблем масштабируемости, совместимости и устойчивости.
Масштабируемость. Блокчейны, которые используют PoW, — в том числе Bitcoin и Ethereum, — работают медленно (Ethereum всё ещё обрабатывает 15 транзакций в секунду (TPS). Это одна из причин, почему блокчейн хотя и стал модным словом, на практике не получил широкого распространения, — и так будет до тех пор, пока сеть не начнёт обрабатывать миллионы транзакций в секунду. Ethereum 2.0 обещает обрабатывать до 100 000 TPS, но пока не исполнил обет.
Производительность цепочки Cardano невысокая: блокчейн способен обрабатывать максимум до 257 TPS — для сравнения, Bitgert уже обрабатывает до 100 000 TPS и запускает новый блок за 15 секунд. В 2022 Cardano вступает в эру Басё — и с ней планирует достигнуть пропускной способности в миллионы TPS. Одним из решений станет обновление для Plutus, — хардфорк Vasil. В апреле основатель Cardano Чарльз Хоскинсон анонсировал такие возможности Vasil, как конвейерная обработка, новые CIP Plutus, хранилище UTxO на диске и Hydra (надстройка к Ouroboros — своего рода расширение для сети). В частности, конвейерная обработка ускорит процесс распределения блоков, сократив время задержки распространения. Это, в свою очередь, позволит реализовать справочные сценарии, которые могли бы значительно уменьшить размер транзакций, повысить пропускную способность и снизить затраты на выполнение скриптов. Cardano также приняла RINA, — таинственную малоизвестную топологию сети, напоминающую торрент-протокол: интернет представлен в ней в виде слоя взаимодействия узлов, которые обмениваются информацией о состоянии и позволяют добавлять новые разнородные сети, сохраняя конфиденциальность и прозрачность.
Совместимость. У каждой системы блокчейна свои токены, архитектура и язык. Для осуществления транзакции между системами нужно доказать другому блокчейну, что информация о владении токенов и исполнении смарт-контрактов верна. Свои законы — у централизованных финансовых систем (государственного бюджета, банков etc), которые конфликтуют с философией блокчейна: например, полный контроль над метаданными банковского перевода (получатель, отправитель, код вида дохода и т.п.) противоречит конфиденциальности криптовалютной транзакции. Стороны не доверяют друг другу, и единственные посредники в этих высоких сложных отношениях — криптобиржи.
Cardano планирует создать устойчивую децентрализованную интероперабельную экосистему данных, в которой блокчейны смогут «перетекать» друг в друга без посредников. В IOG изучают возможности частичного раскрытия метаданных, что позволит использовать криптовалюту для оплаты товаров и услуг, а также мгновенных частных переводов. В 2021 году команда объявила, что работает над коммуникацией со смарт-контрактами Ethereum; она достигается с помощью сайдчейнов — дополнительных блокчейнов, которые осуществляют транзакции между двумя сторонами вне основного блокчейна. Cardano использует сайдчейны благодаря поддержке протокола KMZ, который безопасно перемещает активы из CSL на CCL Cardano, — или тех блокчейнов, которые поддерживают текущий протокол.
Управление системой. Cardano изначально задумывалась как самодостаточная система с децентрализованным управлением. Так, в следующей эре Вольтера запланирован переход от управления блокчейном группой создателей из IOHK к управлению сообществом.
Проблема с открытой децентрализованной системой заключается в отсутствии ответственного лица, собирающего деньги на исследования, финансирующего разработчиков и принимающего решения. Отсуствие финансирования и развития грозит системе деградацией и забвением. По этой причине Ethereum Foundation предпочитают оказывать влияние на развитие сети, и Ethereum, по сути, управляется централизованно. Cardano намеревается решить проблему с помощью системы казначейства в форме децентрализованной автономной организации (DAO). Часть вознаграждения от майнинга каждого нового блока ADA поступает в специальный кошелёк. Средства из этого кошелька — своего рода гранты — будут выделяться разработчикам, предложившим инновации, и получившим большинство голосов в процессе референдума владельцев ADA.
В чём суперсила Cardano
На сегодняшний день у Cardano нет осязаемых преимуществ, которые можно было бы измерить в цифрах. Ethereum, несомненно — самый популярный выбор для смарт-контрактов и DApps: для сравнения, на сегодняшний день на блокчейне Cardano создано 73 децентрализованных приложения (всего проектов, когда-либо созданных в сети Cardano — 1003), и 3315 — на Ethereum. Рыночная капитализация Ethereum на момент написания статьи составляет 212,5 миллиарда долларов, тогда как рыночная капитализация Cardano — 21 миллиард долларов.
На чём же основывается прогноз большого будущего Cardano? На её перспективной философии. Cardano — больше, чем технология; это — мировоззрение, которое базируется на научном подходе и практических исследованиях, а также идеях децентрализации, самодостаточности и доверия, объединяющих сообщество. Если Bitcoin возник в порядке эксперимента, а сеть Ethereum была первой, кто расширил практические возможности криптовалют до смарт-контрактов, то Cardano создавалась осознанно с учётом уроков, извлечённых из опыта Ethereum, и с целью решения глобальных проблем блокчейна и человечества — таких как масштабируемость, взаимодействие, управление, доверие, безопасность. Сильная инженерная команда и внимание к соблюдению нормативных требований делают Cardano привлекательным для крупных игроков, — банков и корпораций, — хотя, возможно, по этой же причине блокчейн непопулярен у тех, кто предпочитает «catch up the money and run». У Cardano есть огромный потенциал стать глобальной экосистемой, доступной людям всего мира независимо от политического устройства общества или материального положения. Так, IOG сотрудничает с несколькими африканскими странами, чтобы с помощью блокчейна расширить возможности местных жителей и помочь им реализовать проекты в сфере торговли, сельского хозяйства и образования.
