کاردانو (Cardano) یک شبکه بلاکچین پیشگام و جدید است که براساس مکانیزم توافقیِ Proof of Stake یا “اثبات سهام” کار میکند.
هدف از ساخت و طراحی کاردانو، ایجاد شبکهای است که بهعنوان یک پلتفرم برای طراحی و ساخت اپلیکیشنهای غیرمتمرکز Dapps یا همان (Decentralized Applications) و داراییهای جدید دیجیتال، مورد استفاده قرار بگیرد.
چگونگی شکلگیری ارز دیجیتال کاردانو
کاردانو در سال 2015 توسط یکی از بیانگذاران و سازندگان اتریوم به نام چارلز هاسکینسون ساخته شد. برخلاف اتریوم، Cardano از مکانیزم توافقی POS یا اثبات سهام استفاده میکند و غیرمتمرکزتر از اتریوم است.
همچنین سرعت شبکه بلاکچینِ کاردانو، تقریبا 100 برابر بیشتر از سرعت شبکه اتریوم است.
کاردانو توسط گروهی از متخصصان و مهندسان و براساس تحقیقات و مطالعات آکادمیک طراحی شده تا بتواند بیشترین شفافیت را داشته و زمینه مناسبی برای ساخت اپلکیشنهای غیرمتمرکز، با مقیاس بزرگ را ایجاد کند.
هدف Cardano این است که سه مورد از مهمترین چالشهای موجود در همه شبکههای بلاکچین را بهبود بخشد.
این سه چالش عبارتند از:
1- مقیاس پذیری scalability؛
2- قابلیت همکاری Interoperability؛
3- پایداری Sustainability؛
با بهبود و پیشرفت موضوعات فوق، این امکان فراهم خواهد شد، تا کاردانو به یک پلتفرم بسیار مناسب برای استفادههای مختلف در دنیای واقعی، تبدیل شود.
در ادامه این سه چالش را بهطور مختصر توضیح خواهم داد تا موضوع برایتان روشنتر شود.
چالش مقیاس پذیری(Scalability)
یکی از مشکلات اصلی مربوط به شبکههای بلاکچین، مقیاسپذیری است. مقیاسپذیری عبارت است از قابلیت افزایش کارایی یک شبکه از طریق افزایش منابع و امکانات محاسباتی. درواقع اکثر شبکههای بلاکچین، مقیاسپذیر نیستند.
به این معنی که قابلیت افزایش کارایی آنها با اضافه کردن منابع جدید به شبکه، وجود ندارد. مقیاس یک شبکه عبارت است از تعداد تراکنشهایی که یک شبکهی بلاکچین قادر است در یک زمان مشخص، مدیریت کند.
این زمان معمولا یک ثانیه در نظر گرفته میشود و مقیاس یک شبکه را براساس تعداد تراکنشها در هر ثانیه (Transactions per second) یا همان (TPS) اندازهگیری میکنند.
بهطور مثال، شبکههای بلاکچین بیتکوین و اتریوم، تنها قادر هستند، بین 5 تا 15 تراکنش در هر ثانیه را مدیریت کنند یا به عبارتی مقیاس آنها بین 5 تا 15 TPS است.
این مقیاس در شبکههای بیتکوین و اتریوم قابل افزایش نیست؛ زیرا که بلاکچین آنها از شبکهای گسترده ساخته شده و برای تایید تراکنشهای جدید، همهی آنها باید همزمان به توافق برسند و این موضوع مقیاسپذیری را بهشدت تحت تاثیر قرار میدهد.
حل چالش مقیاسپذیری در شبکهی کاردانو
برای حل مقیاسپذیری (Scalability) در شبکهی کاردانو از مکانیزم توافقی متفاوتی استفاده شده است. ساختار شبکه بلاکچین Cardano، بر خلاف بلاکچین بیتکوین و اتریوم، دارای دو لایه است.
لایهی اول، لایهی تسویه کاردانو (Cardano settlement layer) و لایه دوم، لایه محاسبات کاردانو (Cardano computation laye) به اختصار CCL است. لایه تسویه یا CSL، تراکنشها را مدیریت کرده و لایه محاسباتی یا CCL، با تقویت زیرساختها شبکه، بستری برای استفاده از قراردادهای هوشمند در شبکه را فراهم میکند.
کاردانو از مکانیزم توافقی به اسم اوروبارس یا Ouroboros استفاده میکند، که پروتکلی است که براساس اثبات سهام یا POS کار میکند.
این پروتکل، این امکان را فراهم میکند، تا تنها تعداد خاصی از شاخههای موجود در شبکه برای تایید تراکنشهای جدید کافی باشد و الزام تایید تراکنشهای جدید توسط کل شبکه را از بین میبرد (برای فهمیدن بهتر این موضوع، مقالهی مربوط به مکانیزم اثبات کار POW را مطالعه کنید).
بنابراین با اضافه کردن شاخههای جدید به شبکه، کارایی و مقیاس آن در Cardano افزایش پیدا میکند. کاردانو از این طریق چالش مقیاسپذیری را برطرف کرده و مقیاس کاردانو از سال 2017 تا به حال، از 257 تراکنش در هر ثانیه به 1000 تراکنش در هر ثانیه رسیده است.
چالش قابلیت همکاری و ادغام در بلاکچین
واژهی قابلیت همکاری یا Interoperability در شبکههای بلاکچین، عبارت است از قابلیت تعامل و تبادل اطلاعات و دادهها بین انواع مختلفی از شبکههای بلاکچین که دارای ساختارهای متفاوت هستند.
بنابراین شبکههای بلاکچینی که میخواهند قابلیت همکاری با سایر بلاکچینها را داشته باشند، باید پلتفرم و ساختاری را طراحی کنند تا امکان تبادل و دسترسی به دادهها و اطلاعات بین شبکهی بلاکچین آنها و سایر شبکهها، بدون نیاز به یک واسطه انجام شود.
در حال حاضر، توکن Wrapped Bitcoin، امکان انجام تراکنشات و تعامل بین شبکهی بلاکچین بیتکوین و اتریوم را فراهم میکند و یا با استفاده از سرویسهای اوراکل یا Oracle، امکان تبادل اطلاعات بین دنیای خارج از شبکه و قراردادهای هوشمند، فراهم میشود.
اما همچنان محدودیتها و کمبودهایی در زمینه قابلیت همکاری وجود دارد و هنوز امکان پیشرفت و بهبود در این زمینه وجود دارد.
بهبود قابلیت همکاری در کاردانو با استفاده از سایدچینها
شبکه کاردانو با استفاده از زنجیرههای جانبی (Sidechains) براساس پروتکل KMZ، امکان تعامل با سایر شبکهها را فراهم کردهاست. سایدچین در واقع یک بلاکچین جانبی است که به صورت موازی به یک بلاکچین اصلی متصل است و امکان اتصال بلاکچینهای مختلف به یکدیگر را فراهم میکند.
پروتکل زنجیرههای جانبی یا سایدچین KMZ، برگرفته از اسم سه شخصی است که آن را طراحی کردهاند. این پروتکل این امکان را فراهم میکند که منابع مالی از لایه تسویه (CSL)، به لایه محاسباتی (CCL) و همچنین سایر شبکههای بلاکچینی که از این پروتکل استفاده میکنند، انتقال پیدا کند.
با استفاده از این پروتکل، لجرهایی(Ledger) که دارای قوانین خاصی هستند، میتوانند بدون نیاز به افشای اطلاعات محرمانه، با لایهی تسویه کاردانو (CSL) تعامل کنند.
پایداری یا Sustainability در شبکههای بلاکچین
یکی از مشکلات اساسی در شبکههای بلاکچین، بحث حاکمیت یا Governance است. تصمیمات مربوط به تغییرات در شبکههای بلاکچین باید توسط کل اعضای موجود در این شبکه مورد تایید قرار بگیرد.
اما در بعضی از موارد بهعلت عدم توافق اعضا و اختلاف نظرهایی که بین افراد که وجود دارد، باعث میشود تا هاردفورکها (Hardforks) یا فورک سخت در شبکههای بلاکچین ایجاد شوند.
هاردفورکها عبارتند از، تغییرات بنیادی که در پروتکلهای شبکهی بلاکچین ایجاد شده و مسیر توسعه بلاکچین را به دو قسمت پروتکلهایی با ورژن جدید و قدیمی تقسیم میکنند. از معروفترین مثالهای موجود برای هاردفورکها، عبارت هستند از، اتریوم کلاسیک (Ethereum Classic) و بیتکوین کش (Bitcoin Cash).
مشکلات مربوط به عدم توافق در حاکمیت، پایداری و مسیر توسعهی زیرساختهای یک شبکهی بلاکچین را تحت تاثیر داده و از آن جلوگیری میکنند. پس از این که یک فورک در شبکه ایجاد میشود، همه شاخههای موجود در شبکهی بلاکچین، باید نرمافزارهای خود را به آخرین نسخهی ایجاد شده، به روزرسانی کنند.
بهبود مسئله پایداری در شبکهی کاردانو
کاردانو برای برطرف کردن مشکلات مربوط به حاکمیت و پایداری، از سیستم خزانه (Treasury system) و رایگیری استفاده میکند. این موضوع باعث تقویت ساختار حاکمیت در شبکه Cardano شده و باعث افزایش عدم متمرکز در شبکه میشود.
همچنین شبکه کاردانو از پروتکلی متفاوت برای ایجاد فورک در شبکه استفاده میکند. این روش عبارت است مری هاردفورک ( Mary Hardfork). این روش به کاربران این اجازه را میدهد تا با استفاده لجرهایی با داراییهای چندگانه (Multi asset ledgers)، توکنها مختص به خود را بسازند و لایه جدیدی به کارایی شبکه کاردانو اضافه کنند.
روش مری هاردفورک، همچنین باعث تسهیل و بهبود در ایجاد شدن هاردفورکها در شبکه شده و مشکلات مربوط به آنها را از بین میبرد.
آینده و مراحل مختلف توسعهی کاردانو
در وبسایت roadmap.cardano.org نقشه راه Cardano در مراحل مختلف توضیح داده شده است. نقشه راه کاردانو شامل 5 مرحله است که در هرکدام از آنها، بخشی از امکانات و اهداف این شبکه، محقق میشود.
مرحلهی اول (بنیانگذاری): بایرون Byron
کاردانو نسل سوم بلاکچین است. پس از شروع ساخت این پروژه در سال 2015 و بعد مطالعات و تلاشهای فراوان توسط مهندسان و متخصصان مختلف در جهت برطرف کردن چالشهای اساسی شبکه بلاکچین، در سال 2017 دوره اول آن که بایرون است، شروع شد. در این مرحله، امکان خرید و فروش رمزارز آدا ADA به اعضای Cardano داده شد.
توکن آدا ADA و پروتکل اوروبارس در شبکهی کاردانو
رمزارز آدا (ADA)، کوین رایج و بومی در شبکه بلاکچین کاردانو است، که با استفاده از پروتکل Ouroboros که یک مکانیزم توافقی بر اساس Pos یا اثبات سهام است، کار میکند.
در واقع پروتکل Ouroboros بهعنوان قلب شبکه Cardano است و اولین پروتکل مبتنی بر Pos است که با استفاده از مطالعات و تحقیقات آکادمیک ساخته شده و امنیت آن با استفاده از محاسبات ریاضی، کاملا اثبات شدهاست.
پیشبینی شده است که تعداد توکنهای آدا در نهایت به تعداد 45 میلیارد واحد برسد. افرادی که دارای توکن آدا هستند، میتوانند از طریق استیک کردن (مقالهی مربوط به استیک کردن را مطالعه کنید) این کوین در شبکه بلاکچین Cardano، با دریافت پاداش در قالب کوین آدا، سود کسب کنند. همچنین استیک کردن آدا، با تایید تراکنشهای جدید، باعث افزایش امنیت شبکه میشود.
این فرآیند از طریق پروتکل اوروبارس (Ouroboros) انجام میشود. همچنین دارندگان کوین آدا میتوانند در رایگیری برای تصمیمات و پیشنهادات، برای ایجاد تغییر در این شبکه، شرکت کنند.
کیف پول دادلاس Daedalus
یکی دیگر از دستاوردهای دورهی اول شبکه کاردانو یعنی دورهی بایرون، راهاندازی و ساخت کیف پول دادلاس Daedalus است. دادلاس، والت رسمی شرکت IOHK است، که با پلتفرم کامپیوتر کار میکند.
ولت دادلاس، تنها یک کیف پول نیست، بلکه با داشتن این ولت، شما به عنوان بخشی از نودهای موجود در شبکه، در فرآیند تایید تراکنشها نیز شریک میشوید و علاوه بر دریافت پاداش، امنیت شبکه را نیز افزایش میدهید. درواقع، دارندگان توکن آدا(ADA) میتوانند با استیک کردن توکنهای خود در این ولت، در فرآیند اثباتسهام یا POS شریک شوند.
دارندگان آدا میتوانند از طریق در اختیار گذاشتن توکنهای خود و یا حتی تشکیل یک استخر برای استیک کردن در ولت دادلاس، از این روشها سود کسب کنند.
مرحلهی بایرون، علاوه بر اینکه دورهی توسعه و ساخت فناوریهای بنیادی برای شبکه کاردانو بوده، دستاوردهای دیگری نیز داشتهاست. در طول این دوره، تلاش بر این بوده که جامعه Cardano رشد پیدا کرده و بزرگتر شود و کاردانو از گروه کوچکی از علاقهمندان به یک جامعه جهانی تبدیل شدهاست.
همچنین رمزارز ADA در بیش از 30 صرافی پشتیبانی میشود و دارای یکی از بزرگترین مارکتکپها در میان سایر رمزارزها است. از طریق سایت Coinmarketcap.com میتوانید اطلاعات بیشتری نظیر حجم معاملات، ارزش بازار و همچنین رنکینک لحظهای رمزارز کاردانو را در بین سایر پروژههای دیگر ببینید و مقایسه کنید.
مرحله دوم (غیرمتمرکزسازی): شلی Shelley
پس از اتمام دورهی بایرون، دورهی شلی آغاز میشود، که با استمرارِ توسعه و رشد شبکه کاردانو همراه است. برخلاف دورهی بایرون که فقط با ساخت شبکه بلاکچین و شروع تراکنشها همراه بود، در دورهی شلی، هدف، طراحی بستری برای تراکنشهای آسان، سریع، بدون وقفه و کم ریسک است.
دورهی شلی، شامل قدمهای اولیهی بسیار مهمی برای غیرمتمرکز ساختن شبکه Cardano است. در طول دوره بایرون شبکه شکل گرفت و متحد شد و در دورهی شلی نودهای بیشتری توسط جامعهی Cardano اداره میشوند.
زمانی که اکثریت نودها توسط اعضای شبکهی کاردانو اداره شوند، غیرمتمرکز بودن کاردانو افزایش پیدا کرده و در نتیجه، امنیت و استحکام آن بیشتر میشود.
همچنین در این دوره، طرح وکالت و انگیزهها(Delegation and incentives Scheme) نیز شروع شده و اعضای شبکه را به استیک کردن رمزارزهای آدا در استخرهای Cardano به ازای دریافت پاداش، تشویق میکند.
پیشبینی این بوده است که در پایان دورهی شلی، میزان غیرمتمرکز بودن کاردانو به 50 تا 100 برابر بیشتر از سایر شبکههای بلاکچین برسد. باتوجه به بالا بودن میزان عدم تمرکز در کاردانو، ریسک کمتری در این شبکه وجود دارد.
مصرف انرژی در شبکهی بلاکچین کاردانو
میزان مصرف انرژی در شبکه بلاکچین کاردانو بسیار کمتر از بلاکچین بیتکوین یا اتریوم است، زیرا که شبکه بلاکچین Cardano از مکانیزم توافقی POS یا اثبات سهامداری استفاده میکند ولی بلاکچین بیتکوین از مکانیزم اثبات کار یا Proof of Work استفاده میکند، که انرژی بسیار بیشتری برای تولید بلوکهای جدید مصرف میکند.
نسبت مصرف انرژی شبکه بلاکچین کاردانو نسبت به بیتکوین، تقریبا مانند نسبت مصرف برق یک خانواده نسبت به یک کشور است.
مرحله سوم (قراردادهای هوشمند Smart Contracts) : دورهی گوگن Goguen
در این دوره تمرکز بر توسعه و پیشرفت قراردادهای هوشمند است و بستر مناسبی برای ساخت اپلیکیشنهای غیر متمرکز Dapps، بر شبکهی Cardano، ایجاد میشود.
کاری که در این دوره انجام میشود، با فعالیتهای دورهی شلی موازی است و در جهت این است که به استفادهکنندگان متخصص و یا غیرمتخصص، این امکان داده شود تا بتوانند اقدام به ساخت و اجرای قراردادهای هوشمند در شبکهی کاردانو بپردازند.
پلوتوس و زبان برنامهنویسی هسکل برای ساخت قراردادهای هوشمند
یکی از مهمترین اهداف و دستاوردهای مهم دوره گوگن، ایجاد پلتفرم پلوتوس Plutus است. پلوتوس پلتفرمی است که برای توسعه و اجرای قراردادهای هوشمند مورد استفاده قرار میگیرد و با استفاده از زبان برنامهنویسی هاسکل Haskel کار میکند.
پلوتوس باتوجه به امکانات و ویژگیهای خاصی که دارد، باعث میشود تا میزان انسجام و قابلیت استفاده در ساخت و توسعهی قراردادهای هوشمند نسبت به سایر پلتفرمها، افزایش پیدا کند.
ایجاد پلتفرمی مناسب برای تولید باکیفیت قراردادهای هوشمند، باعث میشود تا کاردانو تبدیل به بستر بسیار مناسبی برای ساخت اپلیکیشنهای غیر متمرکز شده و امکانات این شبکه را افزایش میدهد.
مرحله چهارم(مقیاسگذاری Scaling): دورهی باشو یا Basho
در این دوره، بهینهسازی و بهبود مقیاسپذیرری(Scalability) و قابلیت همکاری(Interoperability) در شبکه Cardano، انجام میشود. همانطور که پیشتر توضیح دادهشد، این دو مورد، از چالشهای بسیار بزرگ در شبکههای بلاکچین هستند و در این دوره، تمرکز بر بهبود این دو عامل مهم است.
در عنوانهای بالاتر، نحوه بهبود و بهینهسازی این چالشها در شبکه کاردانو، توضیح داده شدهاست.
مرحله پنجم( حاکمیت Governance): دورهی ولتار یا VOLTAIRE
در مرحلهی نهایی یعنی ولتار، آخرین گامهای مورد نیاز برای تبدیل شدن شبکه Cardano به یک سیستم خودپایدار، برداشته میشود. در این مرحله با استفاده از سیستم رایگیری که براساس سهامداری(دارندگان کوین آدا) است.
بهعبارت دیگر هر کاربری که تعداد بیشتری آدا در اختیار داشته باشد، در رای نیز وزن بیشتری خواهد داشت. بنابراین باوجود سیستم خزانه کاردانو، مسئله حاکمیت و مدیریت پروژه در شبکه کاردانو بهبود پیدا کرده و این شبکه بهصورت کامل غیرمتمرکز شده و از کنترل IOHK خارج میشود.
سیستم خزانهی کاردانو یا Treasury system
سیستم خزانه، یک مدل نوآورانه است که در شبکه کاردانو ایجاد شدهاست. هدف از طراحی این مدل، تبدیل کاردانو به یک اکوسیستم خود پایدار است که برای توسعه و پیشرفت بهصورت غیرمتمرکز، نیازی به کنترل یک سیستم مرکزی ندارد و افراد و اعضای موجود بر شبکه برای این موارد تصمیمگیری میکنند.
براساس این مدل، بخشی از پاداشهای مربوط به ساخت هر بلوک جدید، وارد خزانه Cardano میشود. پاداشهایی که در این خزانه جمعآوری میشود، برای توسعه و تحول زیرساختهای شبکهی Cardano، مورد استفاده قرار میگیرند.
اگر شخصی، طرح یا پیشنهادی برای بهبود و تغییر در زیرساختها، فرآیندها و پروتکلهای موجود در کاردانو داشته باشد، این موضوع را مطرح کرده و سهامداران شبکه(دارندگان توکن آدا) در مورد این پیشنهاد رایگیری میکنند.
بهاین ترتیب اگر این طرح مورد قبول اعضا واقع شود، منابع مالی مورد نیاز برای اجرای آن، از خزانه تامین میشود. سیستم خزانه برای حل مسئله حاکمیت در شبکه و غیرمتمرکزسازی، مورد استفاده قرار میگیرد.
مقایسه شبکه اتریوم و کاردانو
هر دو شبکه کاردانو و اتریوم دارای اهداف تقریبا مشابهی هستند و هر دو میخواهند به برترین پلتفرمهای بلاکچین غیرمتمرکز و بستری برای ساخت ابزارها و پروتکلهای جدید، تبدیل شوند. زمانی که چارلز هاسکینسون (یکی از بنیانگذاران شبکهی اتریوم و سازنده اصلی Cardano) از پروژهی اتریوم خارج شد و برای ساخت کاردانو شروع به کار کرد، دو هدف مهم در ذهن داشت.
او میخواست شکبهای طراحی کند که قابلیت مقیاسپذیری داشته و از امنیت بسیار بالایی برخوردار باشد، ویژگیهایی که به نظر او، هرگز در پروژهی اتریوم محقق نمیشدند. درحال حاضر شبکهی اتریوم در حال برطرف کردن مشکلات مربوط به مقیاسپذیری در شبکه بلاکچین خود است.
اتریوم | کاردانو | |
تاریخ شروع پروژه | 2014 | 2017 |
بنیانگذاران | ویتالیک بوترین | چارلز هاسکینسون |
مکانیزم توافقی (Consensus mechanism) | اثبات کار (POW) و در حال تغییر به اثبات سهام (POS) | اثبات سهام (POS) |
زبان برنامهنویسی | سالیدیتی (Solidity) | هسکل (Haskell) |
ساختار شبکه | ساختار یک لایه اولیه و در حال تشکیل لایههای مختلف برای آپدیتهای بعدی | ساختار دولایه متشکل از لایه تسویه (CSL) و لایه محاسباتی (CCL) |
سخن آخر
شبکه کاردانو توسط تیم بسیار قدرتمند و متخصص ساخته شده است. نوآوریها و راه حلهای ارائهشده برای حل مشکلات و چالشها، با استفاده از مقالات و تحقیقات آکادمیک، پیشنهاد و توسعه داده شدهاند. ب
اتوجه به نقشه راه کاردانو، میتوان گفت این شبکه دارای اهداف و چشماندازهای بزرگی است، ولی هنوز همه این اهداف بهصورت کامل محقق نشدهاند و طراحان و سازندگان این پروژه همچنان در حال بهبود و بهینهسازی این شبکه هستند.
برای پیگیری آخرین پیشرفتها و تغییرات ایجاد شده در این شبکه، مطابق عکس فوق میتوانید به وبسایت roadmap.cardano.org مراجعه کنید و پس از ورود به آن، در قسمت وضعیت(Status)، آخرین بهروز رسانیها و تحولات ایجاد شده در شبکه را مشاهده کنید.