Algorand — это автономная децентрализованная блокчейн-сеть, которая предлагает широкий спектр безопасных, эффективных и масштабируемых приложений и является первой в мире фундаментальной блокчейн-сетью с механизмом консенсуса Pure Proof-of-Stake (PoS).
Технология Algorand представляет собой набор высокопроизводительных блокчейнов первого уровня, которые обеспечивают безопасность, масштабируемость, конфиденциальность и окончательность транзакций. Блокчейн первого уровня — это набор решений, которые улучшают фундаментальный протокол, чтобы сделать систему более масштабируемой. Изменения протокола консенсуса, а также шардинг — два наиболее распространенных варианта layer-1.
Компания Algorand была основана Сильвио Микали, профессором информатики MIT, в 2019 году. Сильвио был одним из основоположников многих прорывных решений, лежащих в основе современной криптографии, таких как Доказуемо случайные значения (Verifiable Random Function (VRF)), Доказательство с нулевым разглашением (Zero-Knowledge Proof (ZKP)) и другие протоколы. В 2017 году Сильвио основал компанию Algorand с основной целью — курировать значимые исследовательские проекты в области теории, безопасности и криптофинансов.
Блокчейн Algorand, управляемый фондом Algorand Foundation, доступен любой компании или частному лицу, которые хотят его использовать.
Производительность, интероперабельность и масштабируемость, а также смарт-контракты второго уровня, частные и публичные модели находятся в авангарде развития технических инноваций Algorand. Дополнительные функциональные возможности, такие как масштабируемость транзакций и офчейн вычисления, могут быть обеспечены решениями масштабирования второго уровня.
Algorand обслуживает множество пользователей и подтверждает транзакции в пределах минуты. Даже если некоторые участники сети окажутся злонамеренны в своих действиях и сеть на мгновение разделится, Algorand гарантирует, что у пользователей никогда не будет противоречивых мнений о подтвержденных транзакциях. Существующие криптовалютные блокчейны допускают временные форки и требуют значительного периода времени для перепроверки транзакций и поддержания высокой степени достоверности.
Что особенного в Algorand
Bitcoin (BTC) предполагает, что ни один майнер-злоумышленник не имеет контроля над большей частью вычислительных мощностей, используемых для генерации блоков. Тем не менее, Биткоин сталкивается с проблемой, что для генерации блоков по принципу Proof-of-Work (PoW) требуется большая вычислительная мощность.
Более того, PoW допускает форки, при которых длительное время могут сосуществовать два альтернативных блокчейна одинаковой длины, и ни один из них не вытесняет другой. В результате на подтверждение транзакции в Биткоине может уходить до часа времени.
Algorand, как и все другие публичные блокчейн-платформы, является децентрализованной сетью и стремится решить «трилемму блокчейна»: масштабируемость, скорость и безопасность.
Как Algorand решает трилемму блокчейна
Благодаря целому ряду усовершенствований, включая уникальный протокол pure-proof-of-stake (PPoS), используемый для достижения децентрализованного консенсуса, блокчейн Algorand превосходит предыдущие блокчейн-протоколы.
PPoS разработан так, чтобы избежать проблемы «богатеют богатые» (спойлер: избежать не сильно удалось). В то время как PoS платит тем, у кого стейк больше, PPoS выбирает участника случайным образом, независимо от его стейка.
Византийский протокол консенсуса
Когда PPoS работает в паре с Византийским протоколом консенсуса (BПК), механизм определяет, как люди могут присоединяться к децентрализованной сети, и сдерживает мошенническую деятельность, а также создает единый источник истины, который можно проверить.
Механизм византийского консенсуса масштабируется на множество пользователей и позволяет Algorand достигать согласия по новому блоку с низкой задержкой и без форков. Использование доказуемо случайных значений (VRF) для рандомного выбора пользователей является фундаментальным методом, который делает BПК подходящим для Algorand. VRF — это псевдослучайная функция с открытым ключом, которая генерирует доказательство того, что ее выходные данные точны.
Согласованный блок подтверждается и передается по сети с использованием различных цифровых подписей от соответствующих верификаторов. Поскольку только один блок может быть избран комитетом Algorand, два блока никогда не могут быть добавлены в цепочку одновременно.
В правильно децентрализованной сети все транзакции завершаются в течение нескольких секунд, именно это гарантирует скорость.
Двухуровневая архитектура блокчейна
Algorand использует двухуровневую архитектуру блокчейна для поддержания скорости. Уровень 1 позволяет создавать стандартные активы Algorand — ASA. ASA представляют собой новые или существующие токены блокчейна, атомарные свопы и простые смарт-контракты Algorand.
Уровень 2 предназначен для более сложных смарт-контрактов и децентрализованных приложений, работающих офчейн. Этот метод позволяет блокчейну Algorand обрабатывать транзакции со скоростью, сравнимой со скоростью крупных платежных сетей.
Стейкинг для обеспечения безопасности
Любой желающий может помочь в защите сети Algorand и использовать учетную запись с балансом ALGO (криптовалюта Algorand) для проверки и предложения блоков-кандидатов на включение в блокчейн. Возможность стать Избирателем определяется наибольшим количеством ALGO на балансе учетной записи в сравнении с балансами других учеток (все-таки «богатеют богатые»), выразивших заинтересованность быть Избирателем.
Тут Algorand сталкивается с тремя препятствиями:
- Во-первых, Algorand должен защитить себя от атак Сивиллы (Sybil attack), когда злоумышленник генерирует большое количество учетных записей, чтобы влиять на Византийский протокол консенсуса.
- Во-вторых, BПК должен включать миллионы пользователей, что значительно превышает возможности существующих византийских протоколов консенсуса.
- Наконец, Algorand должен быть устойчив к атакам типа «отказ в обслуживании» и продолжать работать, даже если злоумышленник отключит определенных пользователей.
Algorand применяет различные методы решения этих проблем:
- Баланс участников. Протокол может работать с нечестными участниками до тех пор, пока честных (которые следуют рекомендациям протокола) более двух третей от общей доли в системе.
- Консенсус комитета. ВПК достигает масштабируемости, назначая каждый шаг своего протокола комитету — небольшой группе представителей, выбранных случайным образом из общего числа пользователей на основе их стейка. В результате Algorand может гарантировать, что достаточное количество членов комитета являются честными.
- Замещение участников. Как только представитель комитета отправляет данные в BПК, злоумышленник может нацелиться на этого представителя. BПК противодействует этой угрозе, позволяя членам комитета «высказываться» только один раз. В результате, как только представитель комитета раскрывает себя злоумышленнику, он перестает быть важным для BПК.
BПК достигает этого качества, игнорируя любое приватное состояние (кроме приватного ключа пользователя), позволяя всем пользователям участвовать в равной степени и избирая новых членов комитета на каждом этапе Византийским протоколом консенсуса.
- Криптографический сортинг. BПК выбирает членов комитета конфиденциально, чтобы злоумышленник не мог заранее захватить контроль над ними. Это означает, что каждый пользователь сам решает, хочет он быть членом комитета или нет.
Если пользователь выбран, функция генерирует короткую подпись, указывающую на принадлежность пользователя к комитету. Эту подпись избранный представитель комитета может включить в свои сетевые сообщения, и она будет видна другим представителям. Злоумышленник не знает, какого представителя выбрать в качестве объекта атаки, пока тот не начнет участвовать в BПК, ну а после однократного участия этот представитель становится бесполезным для атаки, как указывалось выше. И так по кругу.
Как работает Algorand
В сети Algorand есть два типа узлов: ноды участия и ретрансляционные ноды. Ретрансляционные ноды действуют как сетевые хабы, поддерживая связь между Algorand и остальными узлами системы.
Ноды участия предоставляют вычислительную мощность для подтверждения транзакций, и именно они получают наиболее значительные вознаграждения. Ретрансляционные узлы не могут добывать ALGO, в отличие от нод участия. Однако Algorand Foundation создала систему вознаграждений сроком на 2-5 лет для ретрансляционных узлов.
Ретрансляционные ноды используются нодами участия для связи и ведения леджера (реестра транзакций). Любой человек может управлять ретрансляционной нодой или нодой участия в Algorand. Для подключения к сети Algorand им необходимо программное обеспечение для виртуализации под названием Algorand Virtual Machine (AVM).
AVM — это программное обеспечение, которое работает как на ретрансляционных нодах, так и на нодах участия в сети Algorand. Стековый движок AVM отвечает за оценку смарт-контрактов в сети Algorand. Кроме того, AVM оценивает всю логику, содержащуюся в смарт-контрактах, прежде чем принять решение об их выполнении.
Система Algorand обрабатывает смарт-контракты на двух уровнях: в сети и вне сети. На первом уровне система позволяет смарт-контрактам функционировать «ончейн», подобно блокчейну Ethereum. Это означает, что каждый смарт-контракт увеличивает трафик в сети, и слишком большое их количество может привести к замедлению работы сети.
Чтобы обойти эту проблему, Algorand предоставляет смарт-контракты второго уровня, которые выполняются «офчейн». Смарт-контракт не добавляет трафик в сеть, вместо этого он выполняется вне сети и после записывается в блокчейн.
Как добывать Algorand
В настоящее время добыча Algorand с помощью ПК невозможна. Но учитывая, что Algorand основан на чистом алгоритме консенсуса Proof-of-Stake (PoS), можно получить вознаграждение в виде ALGO, просто удерживая монеты на криптокошельке, поддерживающем функцию стейкинга.
Algorand — это альткоин, который используется в различных криптосферах, включая Децентрализованные финансы (DeFi) и Невзаимозаменяемые токены (NFT).
Стейкинг ALGO
Algorand можно стейкать непосредственно в кошельке. Со временем на кошелек будет автоматически начисляться ALGO. Кроме того, с 1 октября 2020 года Algorand предоставляет держателям ALGO возможность принять участие в управлении экосистемой, залочив свои ALGO на период 90-дневного голосования, а затем проголосовав за идеи. По окончанию 90-дневного периода голосования участники могут получать премии за участие в управлении блокчейном.
Algorand в сравнении с другими блокчейн-платформами
Algorand и Ethereum
Нет однозначного ответа, является ли Агоранд убийцей Ethereum. Однако Algorand быстрее, чем Ethereum, и не взимает платы за газ. Минимальная комиссия за транзакцию в Algorand составляет 0,001 ALGO, и она определяется исключительно размером транзакции.
Algorand Standard Assets (ASA) сопоставим с токенами стандарта ERC-20 в том, что оба позволяют создавать смарт-контракты. Отличие в том, что смарт-контракты ERC-20 всегда отправляют трафик в сеть Ethereum и тем самым увеличивают расходы на газ, тогда как смарт-контракты ASA могут выполняться вне сети и не влиять на комиссию за транзакции.
Кроме того, мосты между ASA и ERC-20 позволяют приложениям Algorand взаимодействовать с приложениями Ethereum. В результате такие валюты, как Tether (USDT), могут быть переведены на ALGO со скоростью 1000 транзакций в секунду.
Algorand и Cardano
Критическое различие между Algorand и Cardano заключается в том, что Algorand была создана на основе Pure Proof-of-Stake (PPoS), что решает проблемы безопасности, масштабируемости и скорости. Тогда как Cardano была создана для решения проблем масштабируемости.
Краткое описание ключевых различий между Algorand и Cardano приведено в таблице ниже:
Дальнейший путь
На своем сайте Algorand описывает себя как «будущее финансов». Неудивительно, что компания Algorand стала популярной, ведь ее основная команда нацелена на создание самой совершенной технологии в области DeFi и NFT.
Algorand, возглавляемая одним из лучших в мире криптографов, кажется наиболее приемлемым претендентом на лидерство в гонке смарт-контрактов в сравнении с Ethereum, Cardano, Polkadot и различных других блокчейн-платформ.
Будущее блокчейна Algorand зависит от того, сколько усилий приложит команда, чтобы сделать его отличным от конкурентов, и от его способности решить текущие проблемы блокчейна.