Wat is Algorand (ALGO) en hoe werkt het netwerk?

Wat is Algorand (ALGO)?

Algorand is een permissionless Layer 1-blockchain. Dat betekent dat het een zelfstandig netwerk is waarop gebruikers transacties kunnen uitvoeren, digitale assets kunnen maken en smart contracts kunnen gebruiken zonder toestemming van één centrale partij.

De eigen crypto van het netwerk heet ALGO. ALGO wordt onder meer gebruikt om transactiekosten te betalen en om deel te nemen aan de consensus van het netwerk.

Consensus is de manier waarop deelnemers in een blockchain samen bepalen welk nieuw blok geldig is en aan de blockchain wordt toegevoegd.

Algorand gebruikt hiervoor Pure Proof of Stake, vaak afgekort als PPoS. Bij dit systeem hoeven deelnemers hun ALGO niet vast te zetten of aan een validator te delegeren. Accounts die zijn aangemeld voor consensus kunnen op basis van hun hoeveelheid ALGO willekeurig worden geselecteerd om een blok voor te stellen of erover te stemmen.

Algorand gebruikt hiervoor cryptografische loting. Voor ieder nieuw blok worden opnieuw deelnemers geselecteerd. Wie meer ALGO heeft dat online aan consensus deelneemt, heeft een grotere kans om te worden geselecteerd.

Een belangrijk kenmerk van Algorand is directe finaliteit. Zodra een blok door het consensusproces is goedgekeurd, wordt het als definitief beschouwd. Er hoeven dus niet eerst meerdere nieuwe blokken bovenop te worden gebouwd om extra zekerheid te krijgen.

Er kunnen maximaal 10 miljard ALGO bestaan. Alle 10 miljard tokens zijn bij de start van het netwerk aangemaakt. Niet alle tokens kwamen direct in omloop: de circulerende voorraad groeide daarna doordat eerder aangemaakte ALGO volgens verschillende verdelingsschema's werden vrijgegeven.

Korte samenvatting

• Algorand is een zelfstandige Layer 1-blockchain voor betalingen, assets en smart contracts.
• ALGO is de native crypto voor transactiekosten en deelname aan consensus.
• Het netwerk gebruikt Pure Proof-of-Stake in plaats van mining.
• Deelnemers worden via cryptografische loting geselecteerd voor consensusrollen.
• ASA's maken het mogelijk om eigen tokens rechtstreeks op Algorand uit te geven.

Hoe werkt Algorand?

Algorand verzamelt transacties in blokken. Vervolgens moeten deelnemers aan het netwerk overeenstemming bereiken over welk blok geldig is en aan de blockchain wordt toegevoegd.

Daarvoor gebruikt Algorand Pure Proof of Stake (PPoS) in combinatie met een Byzantine Agreement-protocol. PPoS bepaalt welke accounts kans maken om een blok voor te stellen of erover te stemmen. Het Byzantine Agreement-protocol zorgt er vervolgens voor dat de geselecteerde deelnemers het eens worden over één geldig blok, ook als een deel van hen fouten maakt of zich niet correct gedraagt.

Accounts die online zijn en geldige participation keys hebben geregistreerd, kunnen worden geselecteerd om een blok voor te stellen of erover te stemmen.

Een participation key is een aparte sleutel voor deelname aan consensus. Deze staat los van de privésleutel waarmee je ALGO kunt versturen. Daardoor hoeft de privésleutel waarmee je jouw tokens beheert niet op de node te staan die aan consensus deelneemt.

Wie wordt geselecteerd, bepaalt Algorand met een Verifiable Random Function (VRF). Je kunt dit zien als een cryptografische loting. Een account voert lokaal een berekening uit waarmee het kan bepalen of het voor een bepaalde rol is geselecteerd. Andere deelnemers kunnen vervolgens controleren of die selectie geldig is.

De kans om te worden geselecteerd hangt af van de hoeveelheid ALGO waarmee een account online aan consensus deelneemt. Hoe meer online ALGO een account heeft, hoe groter de kans dat het wordt geselecteerd en hoe groter het mogelijke stemgewicht. Ook kleinere accounts kunnen worden gekozen.

Voor ieder blok worden opnieuw deelnemers geselecteerd om een blok voor te stellen en erover te stemmen. Daardoor staat niet vooraf voor langere tijd vast welke deelnemers de volgende blokken zullen bepalen.

Het consensusproces verloopt grofweg in meerdere stappen. Eerst kunnen geselecteerde accounts een nieuw blok voorstellen. Daarna stemmen opnieuw geselecteerde commissies over welk voorstel de voorkeur krijgt en of dat blok uiteindelijk kan worden gecertificeerd.

Een blok wordt goedgekeurd wanneer voldoende van de geselecteerde stemkracht hetzelfde voorstel ondersteunt. Het veiligheidsmodel gaat ervan uit dat meer dan twee derde van de deelnemende stake eerlijk handelt.

Zodra het consensusproces een blok heeft gecertificeerd, is dat blok definitief. Algorand heeft daarmee directe finaliteit: er hoeven niet eerst meerdere nieuwe blokken te volgen voordat een transactie als definitief wordt beschouwd.

Algorand (ALGO) overzicht

Hoe werkt Pure Proof-of-Stake bij Algorand?

Bij Pure Proof-of-Stake bepaalt de online stake welke accounts kans maken op een consensusrol. Stake betekent hier de hoeveelheid ALGO die meetelt voor deelname. Je hoeft die ALGO niet vast te zetten om mee te doen.

Voor elke stap in het consensusproces voert een online deelnameaccount lokaal een VRF uit. Daarmee controleert het account of het is geselecteerd om bijvoorbeeld een blok voor te stellen of een blok te beoordelen. De VRF maakt ook een bewijs dat andere deelnemers kunnen verifiëren.

Algorand kiest voor iedere consensusstap nieuwe, pseudowillekeurige commissies. Een commissie is een groep geselecteerde accounts die over een voorstel stemt. Doordat deze groepen steeds wisselen, is vooraf niet publiek bekend welke accounts een rol krijgen.

Het proces bestaat grofweg uit drie stappen: een blok voorstellen, het voorstel bevestigen en het blok certificeren. Als genoeg geselecteerde stemkracht hetzelfde voorstel ondersteunt, wordt het blok gecertificeerd.

Het woord Pure betekent niet dat iedereen evenveel invloed heeft. De kans op selectie en het stemgewicht blijven gekoppeld aan de online ALGO-positie. Iemand met meer online ALGO heeft dus meer kans op een rol in de consensus.

Deelname aan consensus betekent niet automatisch dat iedere ALGO-houder ook een beloning ontvangt. In aanmerking komende blokvoorstellers kunnen een block payout ontvangen wanneer hun voorgestelde blok daadwerkelijk aan de blockchain wordt toegevoegd.

Een account moet daarvoor aan de voorwaarden voldoen en een actieve, betrouwbare validatornode gebruiken. Als een account onvoldoende betrouwbaar online lijkt, kan het van deze payouts worden geschorst.

Algorand gebruikt hiervoor onder meer heartbeats. Daarmee kan een deelnemer aangeven dat het account en de bijbehorende node nog online en beschikbaar zijn.

Welke rol spelen smart contracts en Algorand Standard Assets?

Smart contracts zijn programma's op een blockchain die volgens vooraf ingestelde regels worden uitgevoerd. Op Algorand gebeurt dit via de Algorand Virtual Machine (AVM). Deze virtuele machine voert smart-contractcode uit als onderdeel van de verwerking van transacties.

Developers kunnen smart contracts onder meer schrijven met Algorand Python en Algorand TypeScript. Deze code wordt gecompileerd naar code die door de AVM kan worden uitgevoerd. Om een stateful smart contract aan te roepen, wordt een Application Call-transactie gebruikt. Stateful betekent dat een smart contract gegevens op de blockchain kan opslaan en aanpassen.

Als de uitvoering van een smart contract niet aan de geldende voorwaarden voldoet, mislukt de transactie en worden de bijbehorende wijzigingen niet definitief op de blockchain vastgelegd.

Naast smart contracts ondersteunt Algorand Algorand Standard Assets (ASA's). Dit zijn digitale assets die rechtstreeks via het Algorand-protocol kunnen worden aangemaakt. Een ASA kan bijvoorbeeld een fungibele token vertegenwoordigen, maar ook een uniek digitaal object.

Een ASA is niet hetzelfde als ALGO. ALGO is de native crypto van het Algorand-netwerk, terwijl een ASA door een gebruiker, developer of organisatie kan worden uitgegeven.

Een ASA maak je aan met een speciale transactie op de Algorand-blockchain. Daarbij kun je verschillende adressen instellen met elk een eigen beheerfunctie, bijvoorbeeld voor algemeen beheer, reserve, bevriezing en clawback.

Het clawback-adres kan tokens van een account terughalen en naar een ander adres sturen. Dat kan alleen als zo'n clawback-functie bij het aanmaken van de ASA is ingesteld.

Voordat een account een ASA kan ontvangen, moet het normaal gesproken eerst ‘’opt-innen’’ voor die asset. Voor iedere ASA die een account aanmaakt of aanhoudt, stijgt het vereiste minimumsaldo met 0,1 ALGO.

Smart contracts op Algorand hebben daarnaast grenzen aan hoeveel rekenwerk ze per uitvoering mogen doen. Een enkele Application Call krijgt standaard een opcodebudget van 700 units. Een opcode is een instructie die de AVM uitvoert.

Bij meerdere Application Calls in één transactiegroep kunnen deze budgetten worden samengevoegd. Ook bestaan er technieken waarmee extra uitvoeringsbudget beschikbaar kan komen. Het maximum van 700 betekent dus niet dat ieder complex smart contract altijd over meerdere blokken moet worden verdeeld.

Wat is het verschil tussen Algorand en Bitcoin?

Algorand en Bitcoin zijn allebei zelfstandige blockchains, maar ze zijn voor verschillende doelen ontworpen.

Algorand is een Layer 1-platform waarop gebruikers onder meer smart contracts kunnen uitvoeren en digitale assets kunnen maken. Bitcoin werd oorspronkelijk ontworpen als een peer-to-peer elektronisch geldsysteem.

Een belangrijk verschil is de manier waarop beide netwerken consensus bereiken:

• Algorand gebruikt Pure Proof of Stake: Accounts die online aan consensus deelnemen, kunnen op basis van hun hoeveelheid ALGO pseudowillekeurig worden geselecteerd om een blok voor te stellen of erover te stemmen.

• Bitcoin gebruikt Proof of Work: Miners gebruiken rekenkracht om geldige blokken te produceren en daarmee het netwerk te beveiligen.

• Algorand heeft directe finaliteit: Zodra een blok via het consensusproces is gecertificeerd, wordt het als definitief beschouwd.

• Bitcoin werkt met bevestigingen: Een Bitcoin-transactie krijgt steeds meer zekerheid naarmate er nieuwe blokken bovenop het blok met die transactie worden toegevoegd. Daarom kijken gebruikers vaak naar het aantal bevestigingen.

Ook de manier waarop applicaties en digitale assets werken verschilt. Op Algorand kunnen gebruikers rechtstreeks Algorand Standard Assets (ASA's) maken en via Application Call-transacties met stateful smart contracts communiceren.

Bitcoin gebruikt een UTXO-model. Daarbij gebruikt een transactie bestaande outputs als input en maakt deze nieuwe outputs aan. Bitcoin Script kan voorwaarden stellen aan het uitgeven van bitcoin, maar biedt niet dezelfde mogelijkheden voor stateful smart contracts als Algorand.

Ook de uitgifte van de native crypto verschilt. Er kunnen maximaal 10 miljard ALGO bestaan en deze tokens zijn bij de start van het netwerk aangemaakt.

Bitcoin geeft nieuwe BTC geleidelijk uit als beloning voor miners. Die block subsidy wordt ongeveer iedere vier jaar gehalveerd, totdat uiteindelijk vrijwel de volledige maximale voorraad van 21 miljoen BTC is uitgegeven.

Hoe is Algorand ontstaan?

Het idee voor Algorand ontstond in 2017 in Cambridge, Massachusetts, rond cryptograaf en MIT-professor Silvio Micali. Hij is de oprichter van Algorand en stond aan de basis van het Pure Proof-of-Stake-consensusmechanisme.

De publieke mainnetlancering van Algorand volgde op 19 juni 2019.

De vroege technische basis van Algorand werd onder meer beschreven in onderzoek van Jing Chen en Silvio Micali naar een veilig en efficiënt distributed ledger-systeem. Jing Chen was daarmee belangrijk voor het fundamentele onderzoek achter Algorand, terwijl Silvio Micali als oprichter van het project geldt.

Wat zijn de voordelen van Algorand?

Algorand heeft een aantal duidelijke voordelen:

• Geen lock-up of slashing voor consensusdeelname: ALGO hoeft niet te worden vastgezet om aan consensus mee te doen. Ook gebruikt Algorand geen slashing waarbij tokens als straf worden afgenomen.

• Directe finaliteit: Zodra een blok is gecertificeerd, wordt het als definitief beschouwd. Er hoeven dus niet eerst meerdere nieuwe blokken te volgen voor extra zekerheid.

• Wisselende consensusrollen: Blokvoorstellers en stemcommissies worden steeds opnieuw pseudowillekeurig geselecteerd. Daardoor staat niet vooraf voor langere tijd vast welke accounts de volgende blokken bepalen.

• Native assets en smart contracts: Algorand ondersteunt zowel Algorand Standard Assets als stateful smart contracts rechtstreeks op de Layer 1.

• Atomaire transactiegroepen: Meerdere transacties kunnen als één groep worden uitgevoerd. Als één noodzakelijke transactie mislukt, wordt de hele groep niet uitgevoerd.

Wat zijn de nadelen en beperkingen van Algorand?

Algorand heeft ook een aantal belangrijke aandachtspunten:

• Invloed is stake-gewogen: Accounts met meer online ALGO hebben gemiddeld een grotere kans om consensusrollen te krijgen en kunnen meer stemgewicht vertegenwoordigen.

• Actieve deelname vraagt technische stappen: Alleen ALGO bezitten is niet genoeg om rechtstreeks aan consensus mee te doen. Je hebt participation keys en een betrouwbare node nodig.

• Staking rewards zijn niet automatisch: Niet iedere ALGO-houder ontvangt een beloning. Voor solo staking gelden extra voorwaarden, waaronder een minimale online balans.

• ASA's vragen extra minimumsaldo: Voor iedere ASA die een account aanmaakt of aanhoudt, stijgt het vereiste minimumsaldo.

• Smart contracts hebben technische limieten: De AVM werkt met limieten voor onder meer uitvoeringsbudget en programmagrootte. Developers moeten daar bij het bouwen van applicaties rekening mee houden.

Conclusie

Algorand is een zelfstandige Layer 1-blockchain voor transacties, digitale assets en smart contracts. ALGO is de native crypto van het netwerk en wordt onder meer gebruikt voor transactiekosten en deelname aan consensus.

De kern van Algorand is Pure Proof of Stake. Online accounts met participation keys kunnen via cryptografische loting worden geselecteerd om blokken voor te stellen of erover te stemmen. Zodra een blok door het consensusproces is gecertificeerd, is het direct definitief.

Daarnaast ondersteunt Algorand native Algorand Standard Assets en stateful smart contracts via de Algorand Virtual Machine.

Daar staan ook trade-offs tegenover. Consensusinvloed is gekoppeld aan de hoeveelheid online ALGO, actieve deelname vereist een node en participation keys, en zowel ASA's als smart contracts hebben praktische en technische beperkingen.

Algorand combineert daarmee een stake-gebaseerd consensusmodel zonder lock-up of slashing met directe finaliteit en ingebouwde ondersteuning voor assets en smart contracts.