EOS 的直接競爭對手是以太坊逼肯。
文章介紹的卡爾達(dá)諾（Cardano）的目標(biāo)就更加遠(yuǎn)大了耸黑，他要同時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)資料時就會發(fā)現(xiàn)基本沒有吐槽點篮幢，一致的信任與好評崎坊。到底是什么樣的項目得到大家這么高的認(rèn)可度呢？ 這篇文章為大家揭開其神秘的面紗洲拇。
卡爾達(dá)諾對標(biāo)比特幣與以太坊奈揍，從本質(zhì)上來說曲尸，針對的是數(shù)字貨幣和智能合約，也就是現(xiàn)在圈子里說的很多的區(qū)塊鏈 1.0 及 2.0男翰。未來的互聯(lián)網(wǎng)是價值互聯(lián)網(wǎng)另患，在其上流通的不是信息的拷貝，而是真實價值的轉(zhuǎn)移蛾绎。比特幣的出現(xiàn)使我們能夠?qū)①Y產(chǎn)數(shù)字化以及點對點轉(zhuǎn)讓昆箕，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)行自動化資產(chǎn)轉(zhuǎn)移等操作租冠，可以說我們已經(jīng)在向價值網(wǎng)絡(luò)邁進(jìn)了鹏倘。但正如同計算機(jī)剛有了 UI，新奇但是簡陋顽爹。比特幣和以太坊在面臨大規(guī)模使用的時候纤泵，就開始歇菜擺爛了，規(guī)木翟粒化程度很低捏题。而且基于 PoW 共識算法的平臺也會經(jīng)常因為升級、意見不同而產(chǎn)生分叉肉渴，破壞社區(qū)團(tuán)結(jié)公荧。
這些都是比特幣和以太坊面臨的主要問題，卡爾達(dá)諾（Cardano）就是為解決諸如區(qū)塊鏈規(guī)耐妫化循狰、可持續(xù)發(fā)展等問題而出現(xiàn)的區(qū)塊鏈 3.0 解決方案∪祝卡爾達(dá)諾（Cardano）的研發(fā)流程非常嚴(yán)謹(jǐn)晤揣，它沒有如其他區(qū)塊鏈平臺使用白皮書定義技術(shù)路線，而是由一群科學(xué)家們帶頭發(fā)起朱灿，先有論文之后再同行審閱昧识，在數(shù)理邏輯層次上趨近完美，之后由 IOHK 的工程師們編寫代碼盗扒，而且為了避免程序 Bug 引起的程序崩潰或者區(qū)塊鏈分叉跪楞，軟件開發(fā)人員使用函數(shù)式編程語言 Haskell 構(gòu)建平臺，可見團(tuán)隊對項目的用心程度侣灶。
卡爾達(dá)諾團(tuán)隊
現(xiàn)階段甸祭，主要有三個組織支持卡爾達(dá)諾的發(fā)展，卡爾達(dá)諾基金會褥影、Emurgo 以及 IOHK池户。基金會的主要工作是規(guī)范，保護(hù)和推廣卡爾達(dá)諾協(xié)議校焦，也就是制定生態(tài)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)以及社區(qū)建設(shè)等赊抖。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發(fā)人員 Charles Hoskinson 成立的區(qū)塊鏈技術(shù)公司寨典，主要負(fù)責(zé)卡爾達(dá)諾平臺的搭建氛雪。
卡爾達(dá)諾技術(shù)
為了更精準(zhǔn)的對標(biāo)比特幣和以太坊，卡爾達(dá)諾將項目進(jìn)行拆分耸成，主要分成了結(jié)算層（數(shù)字貨幣）和計算層（智能合約）报亩。卡爾達(dá)諾結(jié)算層（Cardano SL）是由 IOHK 聯(lián)合愛丁堡大學(xué)井氢，雅典大學(xué)和康涅狄格大學(xué)共同設(shè)計開發(fā)的一種加密貨幣弦追，代號 ADA。而卡爾達(dá)諾計算層（Cardano CL）還在研發(fā)中花竞，因此這里我們著重介紹結(jié)算層的相關(guān)知識劲件。
卡爾達(dá)諾結(jié)算層（ADA）
卡爾達(dá)諾結(jié)算層對飚的是比特幣，雖同屬于數(shù)字加密貨幣左胞，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)字貨幣举户，而 ADA 使用權(quán)益證明（PoS）烤宙。BTC 采用的 PoW 共識以及競爭出塊機(jī)制使得能源消耗越來越多，礦工挖礦難度越來越大俭嘁，這也是為什么最近大家熱衷于研究 BFT 類以及 PoS 類共識算法的原因躺枕。
ADA 采用的 PoS 共識算法被稱為烏洛波洛斯（Ouroboros），是目前為止唯一一個基于科學(xué)證明的安全的區(qū)塊鏈權(quán)益證明算法供填，它不需要浪費電力資源拐云，而是隨機(jī)選取任意節(jié)點作為區(qū)塊生產(chǎn)者，被選中的概率跟該節(jié)點權(quán)益成正比近她。在 ADA 中叉瘩，所謂權(quán)益是指節(jié)點持幣的相對價值，可簡單的認(rèn)為是節(jié)點持幣價值 / 全網(wǎng)總價值粘捎。如果某個節(jié)點的權(quán)益>0薇缅，則被稱為是權(quán)益所有人，而如果被選作為區(qū)塊生產(chǎn)者攒磨，該節(jié)點也被稱為 SLOT 領(lǐng)導(dǎo)者泳桦，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)議將時間分片娩缰，稱為 epochs灸撰。每個 epoch 又劃分為多個 slot，在一個 slot 時間段（20 秒）內(nèi)，有且只有一個領(lǐng)導(dǎo)者浮毯，由他負(fù)責(zé)產(chǎn)生一個區(qū)塊完疫。如果領(lǐng)導(dǎo)者在他的 slot 期間因為一些原因未能產(chǎn)生區(qū)塊，那么他就浪費了這次機(jī)會亲轨，除非再次被選做領(lǐng)導(dǎo)者趋惨。也就是說可以有一個或多個 slot 是空的（不產(chǎn)生區(qū)塊），但是在一個 epoch 期間惦蚊，必須由大部分的 slot（50%+1）都有區(qū)塊產(chǎn)生器虾，也就是需要大部分的節(jié)點都是誠實的。
那么 slot 領(lǐng)導(dǎo)者是怎么被選出來的呢蹦锋？基本條件是權(quán)益所有人兆沙，但并不是所有的權(quán)益所有人都能被選舉，有準(zhǔn)入門檻莉掂，比如節(jié)點權(quán)益占比全網(wǎng)權(quán)益的 2%葛圃。如果按 2% 的準(zhǔn)入門檻，那么整個 ADA 網(wǎng)絡(luò)中憎妙，能夠成為候選人的節(jié)點不會超過 50 個库正。隨著權(quán)益分散，候選人會越來越少厘唾，權(quán)利會更加集中褥符，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抚垃，所以也可以說 PoS 是富人的游戲喷楣，但是 ADA 中又有一個權(quán)益委派的功能，簡單的說可以將多個賬戶的權(quán)益集中起來使之成為候選人鹤树，每個賬戶可以按照比例獲得分紅铣焊。
在確立了候選人之后，如何選舉出在下一個 epoch 階段的 slot 領(lǐng)導(dǎo)者呢罕伯？選舉的根本是隨機(jī)性曲伊，在 ADA 中，采用多方計算（multiparty computation）方法來實現(xiàn)選舉的隨機(jī)性追他，每個候選人都獨立的產(chǎn)生自己的隨機(jī)結(jié)果熊昌，但經(jīng)過多方協(xié)調(diào)后，他們最終得到相同的隨機(jī)種子湿酸。在對應(yīng)的 epoch 開始后婿屹，所有的候選人節(jié)點根據(jù)“追隨中本聰（follow-the-satoshi）”算法，輸入隨機(jī)種子和 slot 的索引推溃，就可以知道當(dāng)前對應(yīng) slot 的領(lǐng)導(dǎo)者了昂利。如果是節(jié)點自己，那么就將自己收到的交易打包成塊，跟比特幣類似蜂奸；而如果當(dāng)前 slot 的領(lǐng)導(dǎo)者不是自己犁苏，那就等待著區(qū)塊廣播，如果超過 slot 時間后還未收到區(qū)塊扩所，則認(rèn)為該區(qū)塊跳過围详。以上就是 ADA 的出塊流程，這里描述的很淺顯祖屏，感興趣的朋友可以閱讀參考列表中的資料助赞，深入理解其精髓。
?賬戶模型
因為結(jié)算層對標(biāo)的是比特幣袁勺，相對來說是比較單純的數(shù)字貨幣（所謂單純是指未附加智能合約之類的設(shè)計）雹食，所以很多設(shè)計沿用了比特幣的做法，比如賬戶模型就采用了 UTXO 模型期丰。所謂 UTXO群叶，就是指未花費的交易輸出，每一筆交易都應(yīng)該有 N 個交易輸入钝荡，同時產(chǎn)生 M 個交易輸出（N 與 M 可以不等）街立。其中交易輸入是前序任意交易的未花費的交易輸出，如果當(dāng)前交易成交埠通，該前序交易的輸出也就變成了成交的交易輸出赎离，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 slot 領(lǐng)導(dǎo)者不僅僅接收交易植阴，還會驗證交易輸入的合法性蟹瘾。為了驗證交易圾浅，每個節(jié)點都必須保持對未花費交易輸出的跟蹤掠手，這樣就可以驗證當(dāng)前交易中的輸入是否還未被花費，如果所有的交易輸入都是未花費的狸捕，那么該交易就被證明是合法的喷鸽，會被當(dāng)前領(lǐng)導(dǎo)者接收，打包成塊灸拍。UTXO 模型能夠追蹤數(shù)字貨幣的流向： 未花費的交易輸入告知貨幣是從哪里來的做祝，未花費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)點間是對等的鸡岗，隨著數(shù)據(jù)量的增多混槐，才漸漸出現(xiàn)了全節(jié)點輕節(jié)點的區(qū)別。而 ADA 在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)層次上就對節(jié)點分了層轩性，現(xiàn)階段声登，主要有以下三組節(jié)點：
核心節(jié)點，是整個網(wǎng)絡(luò)的重中之重，所有的權(quán)益都集中在核心節(jié)點悯嗓，只有核心節(jié)點才可以是權(quán)益所有人件舵。也可以說這么說，只有核心節(jié)點是區(qū)塊鏈節(jié)點脯厨，其余兩種節(jié)點只是輔助節(jié)點铅祸。而且為了加強核心節(jié)點的安全性，完全可以將核心節(jié)點與公網(wǎng)隔離合武，只通過中繼節(jié)點與外界通信临梗；
中繼節(jié)點，是公網(wǎng)與核心節(jié)點的通信代理眯杏，由于中繼節(jié)點是不隔離的夜焦，所以他可能被攻擊。但是中繼節(jié)點被設(shè)計成無狀態(tài)的岂贩，因此可以使用負(fù)載均衡分散流量茫经。中繼節(jié)點即便被攻擊，對核心節(jié)點的影響幾乎為零萎津；
邊緣節(jié)點卸伞，可簡單的認(rèn)為是與區(qū)塊鏈交互的客戶端，主要負(fù)責(zé)發(fā)起交易锉屈，而核心節(jié)點和中繼節(jié)點沒有權(quán)利創(chuàng)建交易荤傲。從名字就可以看出來，邊緣節(jié)點是沒有機(jī)會直接與核心節(jié)點交流的颈渊，必須通過中繼節(jié)點轉(zhuǎn)接遂黍。
?交易確認(rèn)
在 ADA 中，領(lǐng)導(dǎo)者出塊因為有區(qū)塊擴(kuò)散的過程俊嗽，因此不是一個確定性的共識算法雾家，在某個 slot 段內(nèi)，其領(lǐng)導(dǎo)者因為網(wǎng)絡(luò)或故意為之绍豁，并不一其前置區(qū)塊作為其區(qū)塊的 parent芯咧，因此產(chǎn)生了分叉。官方給出了一個交易安全確認(rèn)的等級表竹揍，攻擊者的比例越高敬飒，需要確認(rèn)的區(qū)塊數(shù)越多；確認(rèn)水平越高芬位，相對應(yīng)的需要的區(qū)塊數(shù)也越多无拗。
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)常被放在一起比較昧碉。而且不僅是媒體英染、信仰者阴孟，EOS 的核心開發(fā)者 BM 也公開發(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回應(yīng)税迷，這里就他們爭論的關(guān)鍵點做個總結(jié)：
DPoS
我們都知道永丝，卡爾達(dá)諾和 EOS 都使用了 DPoS 作為其共識算法，但是 D 的含義卻是不同箭养。在 EOS 中慕嚷，D 指的是 Delegated，也就是委托毕泌；而卡爾達(dá)諾中的 D 指的是 Dynamic喝检，意思是動態(tài)。EOS 通過投票委托見證人代表自己生產(chǎn)區(qū)塊撼泛，而卡爾達(dá)諾是通過動態(tài)隨機(jī)的選取權(quán)益候選人作為區(qū)塊的生產(chǎn)者挠说。
出塊時間
BM 認(rèn)為卡爾達(dá)諾 20 秒的出塊時間太長，根本不能滿足高性能的需要愿题，而與之對應(yīng)的 EOS 只需要 0.5 秒即可（白皮書中是 3 秒损俭，之后有所變更，在節(jié)點出塊的 3 秒鐘時間內(nèi)潘酗，連續(xù)出 6 塊杆兵，因此單個區(qū)塊是 0.5 秒）。而卡爾達(dá)諾團(tuán)隊認(rèn)為仔夺，出塊時間間隔應(yīng)該與完成信息交換的時間基本一致琐脏，而且 20 秒是一個相對保守的估值「淄茫考慮到節(jié)點的真實地理位置日裙，比這個時間更短的全球化區(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 所謂的高性能惰蜜，要么是錯誤的昂拂，要么只是低去中心化的解決方案。
在我看來蝎抽，EOS 的高性能現(xiàn)在還是未知數(shù)政钟，可能是噱頭也可能是殺手锏路克，而且卡爾達(dá)諾提出的網(wǎng)絡(luò)傳輸問題也是不能忽視的樟结，EOS 確實在這方面有所夸大。另一方面精算，卡爾達(dá)諾說 EOS 是低去中心化瓢宦，這點難以認(rèn)同，因為按照卡爾達(dá)諾的設(shè)計灰羽，只有占全網(wǎng) 2% 權(quán)益以上的節(jié)點才可以作為 slot 領(lǐng)導(dǎo)者驮履，正如上文所提到的鱼辙，最多只有 50 個（但永遠(yuǎn)不可能有 50 個）節(jié)點作為候選者，實際可能更少玫镐，而且節(jié)點權(quán)益越高倒戏，成為領(lǐng)導(dǎo)者的概率越高，節(jié)點間的權(quán)利是不對等的恐似，而 EOS 在同一選舉周期里杜跷，只有 21 個區(qū)塊生產(chǎn)者，且權(quán)利對等矫夷。我認(rèn)為是互有利弊葛闷，孰優(yōu)孰劣只有等實際運行后才能比較。
激勵機(jī)制
ADA 的激勵機(jī)制跟現(xiàn)有的大多數(shù)公有鏈類似双藕，“礦工”收取交易手續(xù)費淑趾。與比特幣不同，交易手續(xù)費是 ADA 礦工的唯一收入來源忧陪。而且交易手續(xù)費不僅是給礦工的激勵扣泊，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)時嘶摊，必須付出足夠多的手續(xù)費旷赖。而 EOS 的激勵機(jī)制則完全不同，EOS 每年增發(fā) 5% 作為“礦工”的獎勵更卒，因為“礦工”的權(quán)利是一致的等孵，所以獎勵應(yīng)該是與其被選中的次數(shù)正相關(guān)。
二者都明確一件事蹂空，那就是“礦工”是需要被激勵的俯萌，只是手段不一樣，ADA 雁過拔毛上枕，EOS 無中生有咐熙。如果以人民幣作為參考系，假設(shè) ADA 和 EOS 的都是升值的辨萍，那么使用 ADA 的成本肯定會逐漸增加棋恼，且?guī)艤p少；而 EOS 如果整個生態(tài)價值的增長每年超過 5%锈玉，扣除增發(fā)爪飘，用戶手中的幣不變，價值卻依然增長了拉背，當(dāng)然一切的前提是生態(tài)發(fā)展师崎。
另一方面，ADA 聲稱手續(xù)費可以防止 DDoS 攻擊椅棺，不可否認(rèn)這是一種方法犁罩，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齐蔽，它讓資源的競爭變成了一種市場行為而不是強制的規(guī)則。如果 DAPP 開發(fā)者想要獲得更多的資源床估，那么他必須從二級市場囤積更多的 EOS含滴，因此勢必會抬高幣價，但是囤積的 EOS 并不會被大量消耗丐巫，因為交易都是免費的蛙吏。當(dāng) DAPP 開發(fā)者放棄當(dāng)前業(yè)務(wù)時，可以將囤積的 EOS 再次流入二級市場鞋吉，這是一個良好的生態(tài)循環(huán)鸦做。
尾聲
BM 在他的文章中這么說：“卡爾達(dá)諾是一個重達(dá) 400 磅的防彈背心，即便能防彈谓着，又有什么用呢泼诱？”，言外之意就是說即便卡爾達(dá)諾的設(shè)計是無懈可擊的赊锚，但是在實踐面前治筒，太臃腫的設(shè)計不見得是好用的∠掀眩卡爾達(dá)諾是一次典型的由學(xué)術(shù)派發(fā)起的技術(shù)革命耸袜，項目都是先有論文，再“雙盲（匿名提交牲平、匿名評審）”評審堤框，最后才有技術(shù)實現(xiàn)，與 EOS 的實踐派形成鮮明對比纵柿。未來到底如何蜈抓，我也不敢妄自定論，但可以確信的是昂儒，這兩個項目一定會推進(jìn)區(qū)塊鏈技術(shù)的落地沟使。
參考列表：
《Ouroboros: A Provably Secure Proof-of-Stake Blockchain Protocol》 2017
《Cardano Settlement Layer Documentation》 2017
《Cardano（ADA）的共識算法 Ouroboros》2018
《區(qū)塊鏈中的隨機(jī)數(shù)》2018
《用密碼學(xué)玩暗軍棋 -- 閑聊多方計算》 2017
《Peer Review of Cardano's Ouroboros》 2018
《On the Ouroboros Design: How rigour and engineering are essential for critical infrastructure》2018
