Ouroboros

Ouroboros là giao thức bằng chứng cổ phần được chứng minh an toàn đầu tiên và là giao thức blockchain đầu tiên dựa trên nghiên cứu được đánh giá ngang hàng. 

Về cơ bản, giao thức đồng thuận nằm sau khả năng của Cardano như một nền tảng bằng chứng cổ phần phi tập trung. Nó được sử dụng để bảo mật mạng, xác thực giao dịch và kiếm ADA mới được đúc.

Ouroboros kết hợp công nghệ độc đáo và các cơ chế được xác minh bằng toán học - từ đó kết hợp tâm lý học hành vi và triết lý kinh tế - để đảm bảo tính bảo mật và tính bền vững của các blockchain phụ thuộc vào nó. 

Kết quả là một giao thức với sự đảm bảo bảo mật đã được chứng minh có thể tạo điều kiện cho việc truyền bá các mạng toàn cầu, không cần sự cho phép với yêu cầu năng lượng tối thiểu - trong đó Cardano là mạng đầu tiên.

Tính ngẫu nhiên

Làm cho việc lựa chọn nhà lãnh đạo vị trí công bằng và an toàn (quy trình đặt cược) yêu cầu một nguồn ngẫu nhiên tốt.

Giao thức Ouroboros (cụ thể là Ouroboros Praos và Ouroboros Genesis) kết hợp tính năng Global Random Oracle để tạo ra tính ngẫu nhiên mới ở mọi kỷ nguyên.

Điều này đạt được bằng cách triển khai Verifiable Random Function. Khi được đánh giá bằng khóa của một bên liên quan, nó trả về một giá trị ngẫu nhiên được lưu trữ trong mọi khối mới được tạo ra. Việc hash tất cả các giá trị từ kỷ nguyên trước trở thành hạt giống ngẫu nhiên cho quy trình đặt cược. Bản thân blockchain trở thành nguồn ngẫu nhiên mới của nó. Đây là lý do tại sao giao thức được đặt tên là Ouroboros. 

Thúc đẩy phân quyền

Ouroboros khuyến khích thúc đẩy sự phân cấp của hệ thống theo cách tốt hơn so với Proof-of-work. Ouroboros đã khảo sát hai tình huống sau:

  • Nhóm đặt cược chỉ có thể hoạt động như một đại biểu nếu nó đại diện cho một số bên liên quan nhất định có tổng cổ phần vượt quá một ngưỡng nhất định, ví dụ: 0,1% tổng số cổ phần trong chuỗi khối. Điều này ngăn chặn một cuộc tấn công phân mảnh, nơi mà người nào đó cố gắng ảnh hưởng đến hiệu suất của giao thức bằng cách tăng dân số ủy quyền.
  • Khi tổng số tiền đặt cược của một nhóm cổ phần phát triển vượt quá một ngưỡng nhất định, phần thưởng sẽ không đổi. Điều này làm cho nhóm liên quan cụ thể đó kém hấp dẫn hơn vì các bên liên quan sẽ không tối đa hóa phần thưởng của họ. Ví dụ: nếu ngưỡng được đặt thành 1%, nhóm cổ phần có cổ phần là 2% sẽ nhận được phần thưởng tương tự như nhóm khác có cổ phần chỉ 1%.

Tất cả các chức năng này làm cho Ouroboros trở thành giao thức sổ cái bằng chứng cổ phần tốt nhất cho đến nay.

Tính an toàn

Ouroboros có tính năng bảo mật có thể xác minh bằng toán học chống lại những kẻ tấn công.

Giao thức được đảm bảo an toàn miễn là 51% cổ phần - trong trường hợp của Cardano, Ada - được nắm giữ bởi những người tham gia trung thực, ngoài các khái niệm mới lạ khác, đạt được thông qua lựa chọn nhà lãnh đạo ngẫu nhiên. Giao thức tiếp tục phát triển thông qua các lần lặp lại mới và phân tích bảo mật nghiêm ngặt.

Khuyến khích & phần thưởng

Để đảm bảo tính bền vững của các mạng blockchain sử dụng Ouroboros, giao thức có cơ chế khuyến khích thưởng cho những người tham gia mạng vì sự tham gia của họ.

Điều này có thể là vận hành một nhóm cổ phần hoặc ủy quyền một cổ phần trong ada cho một nhóm cổ phần. Phần thưởng (dưới dạng ada) có thể kiếm được bằng cách hoàn thành một trong hai hoạt động này.

Ủy quyền cổ phần & ủy thác cổ phần

Ouroboros là một giao thức bằng chứng cổ phần. Nó phân phối quyền kiểm soát mạng giữa các nhóm cổ phần: các nhà khai thác nút với cơ sở hạ tầng cần thiết để đảm bảo kết nối nhất quán và đáng tin cậy với mạng.

Đối với mỗi vị trí, một nhóm tiền cược được chỉ định làm người lãnh đạo và được thưởng khi thêm một khối vào chuỗi. Người nắm giữ Ada có thể ủy thác cổ phần của họ cho một nhóm cổ phần cụ thể, tăng cơ hội được chọn làm người lãnh đạo và chia sẻ phần thưởng của nhóm cổ phần.

Tiết kiệm năng lượng

Ouroboros giải quyết thách thức lớn nhất mà các blockchain hiện tại phải đối mặt: nhu cầu ngày càng nhiều năng lượng hơn để đạt được sự đồng thuận. Sử dụng Ouroboros, Cardano có thể mở rộng quy mô một cách an toàn, bền vững và đạo đức, với hiệu suất năng lượng gấp bốn triệu lần Bitcoin.

Ouroboros xử lý các khối giao dịch bằng cách chia chuỗi thành các kỷ nguyên, các kỷ nguyên này được chia nhỏ hơn thành các khe thời gian. Một nhà lãnh đạo vị trí được bầu cho mỗi thời điểm và chịu trách nhiệm thêm một khối vào chuỗi. Để bảo vệ khỏi những nỗ lực của kẻ thù nhằm phá hoại giao thức, mỗi người lạnh đạo mới được yêu cầu coi vài khối cuối cùng của chuỗi đã nhận là tạm thời: chỉ chuỗi đứng trước một số khối tạm thời được chỉ định trước mới được coi là đã giải quyết. Đây còn được gọi là độ trễ thanh toán và là cơ chế mà sổ cái được chuyển qua lại một cách an toàn giữa những người tham gia.

Ouroboros là nơi kết hợp giữa công nghệ và triết lý sáng tạo. Nghiên cứu của nó khám phá cách chúng ta hành xử như một xã hội, để khám phá sự cân bằng lý tưởng - được xác định thông qua lý thuyết trò chơi - giữa lợi ích cá nhân và tập thể. Cơ chế khuyến khích của Ouroboros thưởng cho những người tham gia vì sự tham gia trung thực của họ và không trung thực với những diễn viên không trung thực. Đó là nền tảng ổn định và bền vững cho các mạng lưới cấp phép được xây dựng để tồn tại lâu dài: cơ sở hạ tầng của tương lai.

Thời gian

Thời gian được chia thành các kỷ nguyên và các thời điểm bắt đầu trong Genesis. Nhiều nhất một khối được tạo ra trong mỗi slot. Chỉ người lãnh đạo mới có thể ký khối cho một vị trí cụ thể.

Đăng ký

Điều đầu tiên người dùng cần làm để tham gia vào giao thức là đăng ký: 

  • Mạng đồng bộ hóa với sổ cái.
  • Đồng hồ toàn cầu cho biết vị trí hiện tại. 
  • Một hàm băm lấy các giá trị ngẫu nhiên (v) và phân phối chúng cho người dùng.

Quy trình xác định

Vào đầu mỗi kỷ nguyên, các bên liên quan trực tuyến tìm nạp (từ chuỗi khối) phân phối cổ phần từ block cuối cùng của 2 kỷ nguyên trước. Ví dụ: nếu kỷ nguyên hiện tại là kỷ nguyên 100, thì phân phối tiền cược được sử dụng là phân phối như trong khối cuối cùng của kỷ nguyên 98.

  • Random Oracle: Là một hàm băm lấy các giá trị ngẫu nhiên “v” (được người lãnh đạo đưa vào mỗi khối cho mục đích này) từ các vị trí ⅔ đầu tiên trong kỷ nguyên trước đó, hash chúng lại với nhau và sử dụng nó làm hạt giống ngẫu nhiên để chọn ra vị trí nhà lãnh đạo.
  • Các bên liên quan đánh giá bằng khóa bí mật của họ, chức năng ngẫu nhiên có thể xác minh (VRF) tại mọi vị trí. Nếu giá trị đầu ra (v) dưới một ngưỡng nhất định, bên đó sẽ trở thành người lãnh đạo cho block đó.
    • Giấy chứng nhận: VRF tạo ra hai đầu ra: một giá trị ngẫu nhiên (v) và một bằng chứng (π), người lãnh đạo sẽ đưa vào khối mà người đó ta tạo ra, để chứng minh rằng người đó là người lãnh đạo hợp pháp cho vị trí đó.
    • Thu thập các giao dịch được đưa vào block của mình.
    • Bao gồm trong khối của mình giá trị ngẫu nhiên (v) và bằng chứng (π) thu được từ đầu ra VRF.
    • Trước khi phát block, người lãnh đạo tạo khóa bí mật mới (Chữ ký phát triển khóa). Khóa công khai vẫn giữ nguyên, nhưng khóa bí mật được cập nhật theo từng bước và khóa cũ bị xóa.
    • Không thể giả mạo chữ ký cũ bằng khóa mới. Và cũng không thể lấy các khóa trước đó từ khóa mới.
    • Cuối cùng, người lãnh đạo thêm block mới vào mạng.
    • Phần thưởng thu được của những người lãnh đạo được tính vào cuối kỷ nguyên. Phần thưởng đến từ phí giao dịch và tiền từ quỹ dự trữ ADA.

Mục tiêu của công nghệ blockchain là sản xuất một chuỗi bản ghi (khối) có thể xác minh độc lập và được liên kết bằng mật mã. Một mạng lưới các nhà sản xuất khối hoạt động để thúc đẩy chuỗi khối chung. Giao thức đồng thuận cung cấp tính minh bạch và quyết định khối ứng cử viên nào nên được sử dụng để mở rộng chuỗi.

Các giao dịch hợp lệ đã gửi có thể được đưa vào bất kỳ khối mới nào. Một khối được ký bằng mật mã bởi nhà sản xuất của nó (nhóm cổ phần) và được liên kết với khối trước đó trong chuỗi. Điều này làm cho không thể xóa các giao dịch khỏi một khối, thay đổi thứ tự của các khối, xóa một khối khỏi chuỗi (nếu nó đã có một số khối khác theo sau nó) hoặc chèn một khối mới vào chuỗi mà không cần cảnh báo tất cả những người tham gia mạng. Điều này đảm bảo tính toàn vẹn và minh bạch của việc mở rộng chuỗi khối.

Slots và Epochs

Chuỗi khối Cardano sử dụng giao thức Ouroboros Praos để tạo sự đồng thuận trên chuỗi.

Ouroboros Praos chia thời gian thành các kỷ nguyên. Mỗi kỷ nguyên Cardano bao gồm một số slot, mỗi slot kéo dài trong một giây. Một kỷ nguyên Cardano hiện bao gồm 432.000 vị trí (5 ngày). Trong bất kỳ vị trí nào, không hoặc nhiều nút tạo khối có thể được đề cử làm vị trí lãnh đạo. Trung bình, một nút dự kiến ​​sẽ được đề cử sau mỗi 20 giây, với tổng số 21.600 đề cử mỗi kỷ nguyên. Nếu các nhà lãnh đạo được bầu ngẫu nhiên tạo ra các khối, một trong số chúng sẽ được thêm vào chuỗi. Các khối ứng cử viên khác sẽ bị loại bỏ.

Bầu chọn người lãnh đạo

Mạng Cardano bao gồm một số nhóm liên quan kiểm soát tổng cổ phần của các chủ sở hữu của họ và những người ủy quyền khác, còn được gọi là các bên liên quan. Các nhà lãnh đạo được bầu ngẫu nhiên trong số các nhóm cổ phần. Càng kiểm soát được nhiều cổ phần, thì cơ hội được bầu làm người lãnh đạo vào blockchain càng lớn. 

Xác thực giao dịch

Khi xác thực một giao dịch, người lãnh đạo cần đảm bảo rằng người gửi đã đủ tiền để thanh toán cho giao dịch đó và cũng phải đảm bảo rằng các thông số của giao dịch được đáp ứng. Giả sử rằng giao dịch đáp ứng tất cả các yêu cầu này, người lãnh đạo sẽ ghi lại nó như một phần của khối mới, sau đó sẽ được kết nối với các khối khác trong chuỗi.