Cardanoův protokol proof-of-stake má přinést bezprecedentní decentralizaci, ale mechanismy, které jej řídí, jsou pro mnohé stále záhadou. Hlavní vědecký profesor Cardano Aggelos Kiayias se ponořil hluboko do Ouroborosu a podrobně popsal principy, na nichž je založen ambiciózní protokol.

Problém budování decentralizovaných systémů

Podle profesora Aggelose Kiayiase, hlavního vědce v Cardanu, jsou vytrvalost a živost – to jsou charakteristické znaky úspěšných distribuovaných systémů hlavní knihy. Zdá se však, že systémy založené na nejjednodušších prostorách jsou nejtěžší.

Kiayias holubice hluboko do problémů, kterým čelí decentralizované systémy, a poskytl podrobný pohled na to, jak se Cardano’s Ouroboros podařilo tyto problémy vyřešit.

Vytrvalost a živost, kterou zmínil, jsou příslibem konzistentního pohledu na všechny účastníky systému a zárukou reakce na nepřetržitý tok událostí, které jsou výsledkem jejich jednání. To je v centralizovaném systému poměrně jednoduché a snadno dosažitelné, ale dává systému jediný bod selhání a činí jej zranitelným vůči útokům..

Navrhování robustního decentralizovaného systému je mnohem složitější úkol, protože vyžaduje vývoj modelů, které systematicky zahrnují všechny různé hrozby, se kterými se systém může setkat, a dokazují, že jsou trvale podporovány jak vytrvalost, tak živost..

Dobře navržený decentralizovaný systém proto bude i nadále fungovat, i když se některá ze stran v něm odchýlí od řádného fungování. Systém by měl být navržen tak, aby zvládl i významnější odchylky ve svém provozu, aniž by utrpěl příliš velké škody.

Spolehlivý decentralizovaný systém by kombinoval formální záruky proti různým typům modelů selhání a útoku, přičemž největší a nejdůležitější třídou selhání jsou byzantské modely.

Byzantské modely zaručují, že vytrvalost a živost systému budou zachovány, i když se velká část účastníků sítě svévolně odchýlí od pravidel sítě. Druhou, ale stejně důležitou třídou jsou modely racionality, které předpokládají, že všichni účastníci sítě jsou racionálními maximalizátory užitku, a proto by vlastnosti systému měly vycházet z jejich snahy o vlastní zájem..

Analýza Ouroborosu pomocí dvou typů chování

Podle Kiayiase je Ouroboros jedinečný jako protokol skutečnost, že kombinuje různé designové prvky, které zohledňují jak byzantské, tak racionální chování popsané výše.

Ouroboros konkrétně používá podíl jako primární zdroj k identifikaci vlivu, který mají účastníci v systému. Kromě odolnosti proti útokům původem z protokolů Proof-of-Work, jako je 51% útok, vytyčování činí Ouroboros šetrnějším k životnímu prostředí, protože ke spuštění vyžaduje minimální fyzické prostředky.

Ouroboros také zaručuje dynamickou dostupnost, kterou by systém kontroly práce nikdy nemohl – Kiayias uvedl, že protokol pokračuje v provozu, i když se libovolně velký počet účastníků rozhodne nezasahovat a udržovat hlavní knihu.

“Z těch účastníků, kteří jsou aktivní, sotva více než polovina musí dodržovat protokol – zbytek se může libovolně odchýlit,” napsal v blogu.

Ve skutečnosti mohl Ouroboros dokonce tolerovat hroty nad 50% prahovou hodnotou, pokud nevydrží příliš dlouho. Tato flexibilita umožňuje, aby byl Ouroboros odolnější a adaptabilnější než klasické byzantské protokoly o odolnosti proti chybám a jejich Modelka úpravy. Aby tyto protokoly fungovaly, musí mít relativně jistou predikci účasti, kterou od sítě očekávají – jakákoli odchylka by mohla snadno způsobit, že přestanou fungovat.

Další věcí, která odlišuje Ouroboros od ostatních protokolů PoS, je jeho nedůvěra. Kiayias vysvětlil, že proces připojení a účasti v protokolu nevyžaduje dostupnost žádného zvláštního sdíleného zdroje, například kontrolního bodu. Když zapojení do protokolu nevyžaduje nic jiného než blok veřejné geneze řetězce a přístup k síti, eliminuje bod selhání, kterým je důvěryhodný sdílený prostředek.

Ale bez ohledu na to, jak pokročilé jsou tyto funkce, přilákání uživatelů vyžaduje více než dobře navržená síť. To je něco, čemu IOHK věnoval spoustu času a úsilí při navrhování Shelley, Cardanoovy éry proof-of-stake. S vědomím, že dobře naolejovaný stroj je v podstatě bezcenný, aniž by ho někdo řídil, představil Cardano poměrně pokročilý mechanismus odměn.

Zatímco výplaty pro ty, kdo vkládají své mince do sítě, nejsou nic nového, Ouroboros začlenil mechanismus sdílení odměn, který motivoval účastníky sítě, aby se organizovali v provozních uzlech. Tyto uzly, známé většinou jako fondy sázek, nabízejí kvalitu služeb nezávisle na tom, jak je sázka rozdělena mezi populaci uživatelů, uvedla Kiayias:

„Tímto způsobem přispívají všechny zúčastněné strany k provozu systému – zajišťují robustnost a demokratické zastoupení – zatímco náklady na údržbu hlavní knihy jsou efektivně rozděleny mezi populaci uživatelů.“

Podpora vytváření organizací však může nechtěně vést k centralizaci. To nebylo přehlíženo při navrhování Ouroborosu, který přichází s vlastní sadou protiopatření, která demotivují centralizaci. Díky přísné kontrole nad fondy sázek protokol předchází situaci, kdy by za údržbu blockchainu byla zodpovědná jen hrstka operátorů..

Ouroboros má toho víc, než se na první pohled zdá

Zatímco vývoj uvnitř Cardana se zdá, že se v poslední době odehrává rychlostí blesku, ve skutečnosti práce na protokolu začaly až v roce 2015, kdy byl poprvé oznámen blockchain. Poškrábání povrchu odhaluje téměř neuvěřitelné množství výzkumů, které se týkaly Ouroborosu, což Kiayias hrdě popsal ve svém příspěvku.

Poznamenal, že designové prvky Ouroborosu nikdy neměly být pro průměrného uživatele protokolu samozřejmé. Místo toho byly dodány v recenzovaných dokumentech s pečlivou dokumentací. Všechny příspěvky publikované na Cardanu, kterých je doposud více než 50, se objevily jak na konferencích, tak v publikacích v oblasti kryptografie a kybernetické bezpečnosti.

Každý z těchto článků výslovně popisuje konkrétní typy modelů použitých k analýze protokolu a konkrétně stanoví výsledky z nich odvozené..

„Budování inkluzivní, spravedlivé a odolné infrastruktury pro finanční a sociální aplikace v globálním měřítku je dnes velkou výzvou informačních technologií.“

To je důvod, proč je Ouroboros považován za protokol měnící hru v tomto odvětví – nejenže nabízí jedinečné vlastnosti dostupné všem prostřednictvím svého open-source kódu, ale také při prezentaci metodiky designu, která zdůrazňuje první principy, modelování a analýzu.