Протоколът за доказателство за участие на Cardano ще създаде безпрецедентна децентрализация, но механизмите, които го задвижват, все още са загадка за мнозина. Главният учен професор на Кардано Агелос Кияяс се потопи дълбоко в Уроборос и подробно описа принципите, на които се основава амбициозният протокол.

Проблемът за изграждането на децентрализирани системи

Постоянството и жизнеността – това са отличителните белези на успешните системи за разпределена книга, според професор Агелос Кияяс, главният учен в Cardano. Изглежда обаче, че системите, базирани на най-простите помещения, са най-трудни за доставяне.

Киаяс гълъб дълбоко в проблемите, пред които са изправени децентрализираните системи, и предостави подробен поглед върху това как Ouroboros на Cardano’s успя да реши тези проблеми.

Постоянството и жизнеността, които той спомена, са обещание за последователен поглед към всички участници в системата и гаранция за отзивчивост към непрекъснатия поток от събития, които са резултат от техните действия. Това е доста лесно и лесно за постигане в централизирана система, но дава на системата една точка на отказ и я прави уязвима за атаки.

Проектирането на здрава децентрализирана система е много по-сложна задача, тъй като те изискват разработване на модели, които систематично обхващат всички различни заплахи, които системата може да срещне, и доказват, че постоянството и жизнеността се поддържат по всяко време.

Следователно, добре проектираната децентрализирана система ще продължи да функционира, дори ако някои от страните в нея се отклоняват от правилното функциониране. Системата трябва да бъде проектирана по такъв начин, че да може да се справи с още по-значителни отклонения в работата си, без да претърпи прекалено големи щети.

Надеждната децентрализирана система би комбинирала официални гаранции срещу различни видове модели на отказ и атака, като най-големият и най-важен клас на отказ са византийските модели.

Византийските модели гарантират, че устойчивостта и жизнеността на системата ще бъдат запазени, дори ако голяма част от участниците в мрежата произволно се отклоняват от правилата на мрежата. Вторият, но също толкова важен клас са моделите на рационалност, който приема, че всички участници в мрежата са рационални максимизатори на полезността, поради което свойствата на системата трябва да произтичат от стремежа им към личен интерес.

Анализиране на Ouroboros чрез два вида поведение

Според Kiayias това, което прави Ouroboros уникален като протокол, е фактът, че той съчетава различни дизайнерски елементи, които отчитат както византийското, така и рационалното поведение, описани по-горе.

А именно, Ouroboros използва залог като основен ресурс за идентифициране на лоста, който участниците имат в системата. Освен че са устойчиви на атаки, присъщи на протоколите Proof-of-Work, като 51-ата атака, залагането прави Ouroboros по-екологичен, тъй като изисква минимални физически ресурси за изпълнение.

Ouroboros също така гарантира динамичната наличност, която системата за доказателство за работа никога не би могла – Kiayias каза, че протоколът продължава да работи, дори ако произволно голям брой участници решат да не залагат и поддържат регистъра.

„От тези участници, които са активни, едва повече от половината трябва да следват протокола – останалите могат произволно да се отклоняват“, пише той в публикацията в блога.

Всъщност Ouroboros може дори да толерира скокове над прага от 50 процента, стига да не продължат твърде дълго. Тази гъвкавост позволява Ouroboros да бъде по-издръжлив и приспособим от класическите византийски протоколи за толерантност към откази и техните модел адаптации. Тези протоколи трябва да имат относително сигурна прогноза за участието, което очакват от мрежата, за да работят – всяко отклонение може лесно да ги накара да спрат да работят.

Друго нещо, което отличава Ouroboros от другите PoS протоколи, е неговата ненадеждност. Kiayias обясни, че процесът на присъединяване и участие в протокола не изисква наличието на някакъв специален споделен ресурс като контролно-пропускателен пункт. Когато ангажирането с протокола не изисква нищо повече от публичния генезисен блок на веригата и достъп до мрежата, той елиминира точката на повреда, която е доверен споделен ресурс.

Но колкото и да са усъвършенствани тези функции, е необходимо повече от добре проектирана мрежа за привличане на потребители. Това е нещо, за което IOHK отдели много време и усилия, когато проектира Shelley, ерата за доказателство за залог на Cardano. Знаейки, че добре смазаната машина по същество е безполезна, без някой да я кара, Cardano въведе доста усъвършенстван механизъм за награди.

Докато изплащанията за тези, които залагат монетите си в мрежата, не са нищо ново, Ouroboros включва механизъм за споделяне на награди, който стимулира участниците в мрежата да се организират в оперативни възли. Тези възли, известни на повечето като пулове на залози, предлагат качество на услугата независимо от начина на разпределение на залозите между потребителското население, каза Киаяс:

„По този начин всички заинтересовани страни допринасят за функционирането на системата – осигурявайки стабилност и демократично представителство – докато разходите за поддръжка на счетоводната книга се разпределят ефективно между популацията на потребителите.“

Насърчаването на създаването на организации обаче може неволно да доведе до централизация. Това не беше пренебрегнато при проектирането на Ouroboros, който идва със собствен набор от мерки за противодействие, които обезсърчават централизацията. Със строг контрол върху пуловете от залози, протоколът предотвратява ситуация, при която само шепа оператори ще бъдат отговорни за поддържането на блокчейна.

Уроборос има нещо повече, отколкото изглежда на пръв поглед

Докато развитието в Cardano изглежда се случва наскоро със светкавична скорост, в действителност работата по протокола започна още през 2015 г., когато блокчейнът беше обявен за първи път. Драскането по повърхността разкрива почти невероятно количество изследвания, които са били извършени в Уроборос, което е нещо, което Кияяс гордо описва в публикацията си.

Той отбеляза, че елементите на дизайна на Ouroboros никога не са били очевидни за обикновения потребител на протокол. Вместо това те бяха доставени в рецензирани документи с прикрепена щателна документация. Всички статии, публикувани на Cardano, от които до момента има над 50, са се появявали както в конференции, така и в публикации в областта на криптографията и киберсигурността.

Всеки от тези документи е изричен за специфичните типове модели, използвани за анализ на протокола и излага резултатите, получени от тях в конкретни термини.

„Изграждането на приобщаваща, справедлива и устойчива инфраструктура за финансови и социални приложения в световен мащаб е голямото предизвикателство на информационните технологии днес.“

Ето защо Ouroboros се счита за променящ играта протокол в индустрията – не само, че представя уникални характеристики, достъпни за всички чрез своя код с отворен код, но и чрез представяне на методология за проектиране, която подчертава първите принципи, моделирането и анализа.