برخلاف بسیاری از ارزهای دیجیتال دیگر مانند بیت کوین که از روش ماینینگ یا همان اثبات کار (Proof Of Work) برای حفظ امنیت شبکه و تأیید تراکنش‌ها استفاده می‌کنند، کاردانو از الگوریتم اثبات سهام (Proof Of Stake) بهره می‌برد.
اثبات انجام کار چیست؟
اثبات کار در شبکه ارزهای دیجیتال با بلاک چین جدا، مانند بیت کوین، اتریوم و لایت کوین، یک الگوریتم امنیتی است که با هدف بازدارنگی از حمله به شبکه طراحی شده است. طبق این الگوریتم، افراد داوطلبی به نام «ماینر» با در اختیار قراردادن قدرت پردازش سخت‌افزارهای کامپیوتر خود به شبکه، به حفظ امنیت شبکه کمک می‌کنند و پاداش می‌گیرند.
مفهوم اثبات کار حتی قبل از بیت کوین هم مورد استفاده قرار می‌گرفت؛ اما ساتوشی ناکاموتو، خالق ناشناس بیت کوین، از این تکنیک به شیوه‌ای نوآورانه در ارز دیجیتال انقلابی خود استفاده کرد.
برای کنترل و یا حمله به یک شبکه مبتنی‌بر اثبات کار، یک شخص مجبور است بیش از ۵۱ درصد از کل قدرت پردازش شبکه را در اختیار داشته باشد که در شبکه‌های بزرگی مانند بیت کوین، توجیه اقتصادی ندارد.
اثبات سهام چیست؟
اثبات سهام راه متفاوتی برای اعتبارسنجی تراکنش‌ها و ایجاد بلاک‌های جدید برای بلاک چین است. در این الگوریتم، افراد برای مشارکت در کار اعتبارسنجی تراکنش‌ها و ایجاد بلاک، باید مقداری از ارز دیجیتال مورد نظر (مثلاً کاردانو) را بخرند و در یک کیف پول به شبکه اختصاص دهند. به این ترتیب می‌توانند در کار تأیید تراکنش‌ها مشارکت کنند و واحدهای جدید ارز دیجیتال (ADA) دریافت کنند. مشارکت‌کنندگان کارمزدهای تراکنش‌های شبکه را برای خود برمی‌دارند.
این روش باعث می‌شود که دیگر برای مشارکت در شبکه نیاز به خرید سخت‌افزارهای گران‌قیمت نباشد. همچنین، اثبات سهام، مقیاس‌پذیری (سرعت و کارمزد تراکنش‌ها) را به‌شدت بهبود می‌بخشد.
با استفاده از اثبات سهام، اگر کسی بخواهد به شبکه حمله کند و کنترل آن را به دست بگیرد، مجبور است بیش از ۵۱ درصد از تمام واحدهای ارز دیجیتال مورد نظر (مثل ADA) را بخرد و به شبکه اختصاص دهد.
خرید ۵۱ درصد از کل واحدهای یک ارز دیجیتال بسیار مشکل است و با استناد به اصل عرضه و تقاضا در بازار تقریباً امکان‌پذیر نیست. اگر کسی بتواند به فرض محال این کار را انجام بدهد، با حمله به شبکه و از بین رفتن امنیت آن، قیمت ارز دیجیتال به‌شدت کاهش پیدا می‌کند و حمله‌کننده خودش ضرر سنگینی را متحمل می‌شود.
در واقع در اثبات سهام، فرد مشارکت‌کننده با اختصاص‌دادن دارایی خود تضمین می‌کند که یک عامل مخرب برای شبکه نیست.
اوروبروس: اثبات سهامی متفاوت
الگوریتم اثبات سهام کاردانو اوروبروس (Ouroboros) نام دارد. در این الگورتیم، زمان واقعی به دوره‌های زمانی (epochs) تقسیم می‌شود. هر دوره زمانی هم خود به دوره‌های زمانی کوتاه‌تری به نام «اسلات» (Slot) تقسیم می‌شود. این دوره‌های زمانی مانند کارکنان شیفتی در یک کارخانه عمل می‌کنند؛ یعنی زمانی که یک دوره زمانی به پایان می‌رسد، کار دوره زمانی دیگر شروع می‌شود.
در پروژه کاردانو، محدوده زمانی که اسلات‌ها دربرمی‌گیرند متفاوت است و می‌تواند در الگوریتم آن تغییر داده شود.
هر اسلات یک رهبر دارد که به آن رهبر اسلات (SL) می‌گویند. این رهبر را دارندگان واحدهای کاردانو (ADA) با رأی خود در شبکه انتخاب می‌کنند.
این رهبران اسلات مسئول ایجاد و تأیید تراکنش‌های بلوک‌هایی هستند که به بلاک چین کاردانو اضافه می‌شوند. هر رهبر فقط می‌تواند یک بلوک تولید کند. این مکانیسم سبب می‌شود که نتوان در یک دوره زمانی خاص، بیشتر از تعداد خاصی بلاک تولید کرد.
اگر رهبری در یک اسلات که مسئول ایجاد بلوک و تأیید تراکنش‌های آن است، نتواند کار خود را انجام دهد (مثلاً آنلاین نباشد)، آن‌گاه حق تولید بلاک را از دست می‌دهد و پاداشی نمی‌گیرد.
یک یا چند اسلات می‌توانند خالی از بلاک باشند؛ اما بیشتر بلاک‌ها (حداقل ۵۰ درصد) باید طی یک دوره زمانی (epoch) تولید شوند.
تراکنش‌هایی که توسط رهبران اسلات ایجاد شده، توسط تأییدکنندگان ورودی (Input Endorsers) مورد تأیید قرار می‌گیرند. این تأییدکنندگان ورودی، دومین مجموعه از دارندگان سکه هستند که مسئول اجرای پروتکل‌اند.
در یک دوره زمانی مشخص ممکن است از یک تا چندین تأییدکننده وجود داشته باشد. حق رأیی که هرکدام از این تأییدکنندگان برای تأیید تراکنش‌ها دارند، بر اساس تعداد سکه‌هایی است که نگهداری می‌کنند.
یعنی هرچه تعداد سکه‌های ADA که یک فرد دارد بیشتر باشد، می‌تواند حق رأی بیشتری برای تأیید تراکنش‌ها داشته باشد.
برای اطمینان از اینکه نتایج حاصل از تأیید تراکنش‌ها بی طرفانه بوده است، این سیستم رأی‌گیری بر اساس دو ورودی طراحی شده است.
سیستم اولیه یک سیستم محاسباتی با چندین شرکت‌کننده است. مجموعه‌ای از دارندگان سکه، محاسباتی را در شبکه انجام داده و نتایج آن را با یکدیگر به اشتراک می‌گذارند.
سیستم دوم بر اساس توزیع ثروت یا سهام است. نودهایی که تعداد سکه‌های بیشتری دارند، شانس بیشتری دارند تا به‌عنوان رهبر یک اسلات انتخاب شوند.
تمرکز اصلی پروژه کاردانو روی حل مشکل مقیاس‌پذیری است. برای این منظور پروژه کاردانو از یک تکنولوژی به نام رینا (RINA) استفاده می‌کند. رینا یک نوع جدید از ساختارسازی برای شبکه‌هاست و هدف آن ساخت شبکه‌ای است که حریم خصوصی، شفافیت، مقیاس‌پذیری را ارائه می‌دهد.
به‌عبارت دیگر، رینا این امکان را برای کاردانو فراهم می‌کند که با افزایش حجم تراکنش‌ها تا هزاران تراکنش در ثانیه، سرعت انجام آنها و هزینه لازم برای انجام تراکنش‌ها تغییر نکند.
کاردانو برای این کار از یک ساختار دو لایه‌ای استفاده می‌کند:
- لایه اجماع CSL
- لایه محاسباتی (CCL)
لایه اجماع CSL
لایه اجماع CSL اولین لایه پلتفرم کاردانو به شمار می‌رود و هدف آن استفاده از یک الگوریتم اجماع مبتنی بر اثبات سهام (PoS) برای ایجاد بلوک‌های جدید و تأیید تراکنش‌هاست.
لاه محاسباتی CCL
این لایه دومین لایه پلتفرم کاردانو است و شامل اطلاعاتی درمورد نحوه انجام تراکنش‌ها می‌شود.
با وجود اینکه لایه مربوط به پردازش تراکنش‌ها (CCL) از لایه مربوط به اجماع و تأیید تراکنش‌ها (CSL) جداست، کاربران کاردانو می‌توانند با استفاده از لایه محاسباتی CCL، در زمان بررسی تراکنش‌ها، قوانین مختلفی را ایجاد کنند که بر روی لایه اجماع CSL اعمال شود.
برای مثال، با استفاده از لایه محاسباتی CCL می‌توان دفتر کلی ایجاد کرد که تراکنش‌های مشکوک و ناشناس در لایه اجماع CSL ثبت نشود.