- Применили новый механизм консенсуса.
Любая блокчейн-платформа использует алгоритм для создания блоков и проверки транзакций. Cardano первыми применили алгоритм консенсуса Proof-of-Stake (PoS), известный как Ouroboros, — более безопасный, энергоэффективный и масштабируемый, чем Proof-of-Work (PoW), который по началу использовал Ethereum.
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 блокчейн 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 сетями PoW, развитию которых серьёзно мешает высокий уровень энергопотребления.
- 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 «Библиотека» 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, позаимствовав 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.