【朋克智库】区块链3.0的明日之星Cardano(ADA)
如果说ETH开启了区块链2.0的时代，EOS则是很多人认为有机会成为区块链3.0的代表。然后，EOS并不是唯一的候选人。
今天「朋克」讲一讲ETH的另一个强有力的竞争对手，同样号称是区块链3.0的基础链，Cardano(ADA)。（更多精彩内容欢迎微信关注“区块链朋克”）
一 Cardano（ADA）由来
Cardano是由Charles Hoskinson带领的IOHK团队，在2017年9月份正式发布的新一代区块链智能合约平台。Charles Hoskinson曾是ETH的联合创始人，并于2015年成立了IOHK，专注于Cardano的开发，潜心研究后先发表了关于Cardano共识机制——Ouroboros的学术论文（注意，是学术论文，不是白皮书），之后在2017年发布了Cardano。
截止目前（2018年5月27日）， Cardano的市值排名为第八位，总市值为51亿美金。
Cardano可以说是一个有非常多亮点的基础链，提出了很多方向的解决思路，也确实有成为区块链3.0时代的领军人物的潜质。
下面「朋克」就给大家好好解析一下Cardano的机制和设计。
二、Cardano的特点
分层
Cardano最大的一个特点是其提出的分层思路。
之前「朋克」在之前的文章中，《比特币详解3.0 ——区块链的救赎》提到过一些解决btc、eth等公链拥堵的方案，其中一项很有潜力的方式就是分层。虽然在ada出现之前，已经有一些其它的底层公链有一些分层的概念，但是ada是第一个特别清晰的界定了其分层的概念，并且拿出了实质性方案的基础链。
在现有的区块链1.0、甚至是2.0的架构中（例如比特币、以太坊等），进行的各种操作，不管是交易、还是运行代码、或是执行智能合约等，都是混合在一起完成的。
此外，例如ETH，现在执行一个智能合约的过程中，需要上传的大量数据，对应其实存在大量的手续费，并且占用了大量原本应该用于处理交易数据的资源。这对智能合约的发展来说其实是非常不利的。
因此，为了解决这种问题，分成的逻辑是，将不同的操作在不同的层级里去完成，层与层之间通过接口进行交互，每一个层本身也是一条或多条区块链。这样可以极大的提高整体的TPS能力，并且通过每一层的功能的区分，可以扩展运算能力及程序的处理效率及能力，并且降低对应的成本（费用）。此外将层与层之间隔离后，可以使得安全性更加提高。即使上一层出现了问题，也并不会影响下一层的安全性。
而Cardano就是其整个网络分成了计算层(CCL)和结算层(CSL)，计算层即智能合约运行的平台，而结算层即交易处理和记录的平台。这样就可以极大的释放计算层的效率和降低费用，并且保证交易的处理仍然在一个高的安全性上。
Haskell语言
除了分层之外，Cardano另外一个亮点是，其使用的是Haskell语言。这是一种更加高级和现代化的语言，也有助于其上的dapp生态的开发。当然，也有人批评说Haskell对程序员来说，学习成本较高，不利于Cardano扩大生态的发展。
三、Cardano的共识机制
Cardano的共识机制采用的是一种名为Ouroboros的POS（proofof stake）算法。
首先「朋克」先介绍一下POS机制。各位小伙伴应该已经了解了POW的算法，即所有参与记账者是通过自己的算力（work）参与竞争，并且与其算力成正比的概率获得记账的权利及对应的收益。POW的两大问题是：
1. 浪费资源：因为所有人都在通过算力竞争，但是算力除了用于抢夺记账权之外并没有其他的实际用处，因此会造成大量电力和资源的浪费；
2. 效率不高：同样因为是竞争的本质，纯POW的算法（允许所有人参与记账），为了实现共识，会无法提升整体的TPS，这对成为一个完善的智能合约平台是一个制约。
因此，很多人提出了POS机制，即不通过算力来进行记账的竞争，而是根据每个人持有的Stake（即token或coin）来给与其对应概率的记账权分配。有些POS机制是直接根据持有的token的量来匹配对应的概率，有些POS机制是根据持有token的数量*持有token的天数（即币天）来匹配对应的概率。
各种开放给所有人参与记账的机会，并且是基于已有筹码，而非需要提供工作量的机制，都可以算作是POS的共识机制。
POS的可以解决之前POW的核心问题： 1. 不耗费资源；2. 可以在一定程度上提升TPS；
不过POS最大的问题在于其天然的马太效应（富人治理）的属性。如果说POW是按劳分配的机制，那么POS就是按资本分配的机制。因此，POS最大的潜在问题是，拥有越多财富（筹码）的人会越来越有钱，而穷人会越来越穷。
此外，早期POS机制还存在的一个隐患是，恶意攻击系统并需要额外的成本，只要持币就可以无额外成本的发起攻击。不过在后期的各种新的POS机制中，都对恶意攻击设立了一些惩罚机制，从而杜绝该情况的发生。
Cardano的Ouroboros共识机制，正是一种POS机制。该共识机制相比其它的POS机制，特点在于其是通过学术论文发表的，是在学术上被严谨证明的绝对安全的共识机制，而目前，除了Ouroboros之外，绝大部分的共识算法只是通过白皮书发布的，并没有被学术上广泛的证明。
下面简单阐述一下Ouroboros的共识机制。
Cardano的系统会内部设立一个时间段（slot），每隔一定的时间段，随机选出一个该时间段的记账者（slot leader），记账者被选中的概率与其持有的ada数量成正比（例如如果A持有占总量1%的ada币，那么其就有1%的概率会获得记账权）。记账者完成打包出块的工作后即可获得对应的手续费。
该模式既有POS的各种优势，例如不耗费电力及大量算力，同时因为是由系统进行随机筛选，不容易产生恶性分叉。
此外，Cardano及其共识机制还有更多亮点。
四、可规模化能力、跨链能力及可持续发展能力
除了分层之外，Cardano在推动实现的还有三大重点的能力：可规模化能力、交互能力及可持续发展的能力。
下面「朋克」就展开讲解一下。
可规模化能力（scalability）
首先可规模化能力，代表其是否能承载大量dapp运行的能力。这里面又可以细化为三个指标：TPS、带宽、存储空间。而Cardano在这三个指标上都进行了优化，保证其可以成为完善的智能合约及dapp平台。
首先是TPS。Cardano提升TPS的手段主要有两种。1.共识机制中会每个slot出一个块，而如果将slot缩短，就可以使得出块的速度提高，从而将TPS提升。2. Cardano支持并行处理，可以多条链同时出块，从而提升TPS。
在带宽方面，由于dapp的运行过程中可能涉及到大量的下载和传输，所以对带宽的要求很高。Cardano会使用一个RINA（RecursiveInterNetwork Architecture）的技术解决带宽的问题。即将网络分割成大量的小网络，大量的数据传输只在小网络内部完成，只有涉及到跨网络之间的数据才会在外部进行传输，从而将整个系统的带宽的能力大幅提升。这个处理模式与ETH的分片有一些类似。
而在存储空间方面，由于目前存储的数据量还较小，目前还未启用具体的处理办法。预计在2018年下半年至2019年，会启用类似于压缩、分区等技术提升存储空间使用的效率
交互能力（interoperability）
交互能力主要代表的跨链之间的能力。Cardano希望能够构建区块链网络（Internet of Blockchain），使得链与链之间都能形成跨链的交易及信息的互通。这方面目前也是Cardano在重点推进的方面。
可持续性（Sustainability）
目前很多区块链公链项目的问题在于，其筹措资金的方式只有ICO。一旦ICO来的资金消耗殆尽之后，该项目的技术研发及商业拓展等发展就会受限。即使是向windows、安卓这样的系统，都需要不断的更新和迭代，也意味着会需要有持续的资金来源。因此，任何一个成熟的系统都应该要考虑可持续发展的问题。
而Cardano解决这个问题的方式是，每一笔的手续费，会由非常小的一部分，流入到Cardano的基金会中。这笔钱就会用于社区的可持续发展，而资金的用途会由整个社区决定和发放。这也是一种比较合理的保证可持续发展的方法。
五、Cardano的Token经济学
Ada币的总量是450亿，其中预先生成的有300亿，250亿用于ICO，50亿由Cardano团队自留用于发展。剩余的150亿将在后续POS挖矿的过程中产生。
Ada的token设置是预挖与挖矿相结合的模式。既可以通过预挖的币进行ICO获取资金，又可以通过挖矿后续鼓励用户参与社区，提升积极性，可谓一举两得。
六、总结与展望
Cardano可以说是非常完善的一个底层公链，其非常严谨的作风，通过先发布学术论文，获得证明，再开始做事的理念值得所有团队学习。
Cardano的想象空间非常巨大，并不弱于eos，而且其完全去中心化的共识机制模式，可能相比eos会更有优势。
希望Cardano能够越走越远，尽快扛起真正去中心化的底层智能合约及dapp平台的职责。
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