Czym jest Algorand (ALGO) i jak działa ta sieć?

Czym jest Algorand (ALGO)?

Algorand to bezzezwoleniowy blockchain warstwy 1. Oznacza to, że jest to samodzielna sieć, na której użytkownicy mogą przeprowadzać transakcje, tworzyć aktywa cyfrowe i korzystać z smart kontraktów bez zgody jednej centralnej strony.

Własna kryptowaluta tej sieci nazywa się ALGO. ALGO służy między innymi do opłacania opłat transakcyjnych oraz do udziału w konsensusie sieci.

Konsensus to sposób, w jaki uczestnicy blockchaina wspólnie ustalają, który nowy blok jest ważny i zostaje dodany do blockchaina.

Algorand wykorzystuje do tego Pure Proof of Stake, często skracane do PPoS. W tym systemie uczestnicy nie muszą blokować swoich ALGO ani delegować ich do walidatora. Konta zarejestrowane do udziału w konsensusie mogą zostać losowo wybrane na podstawie ilości posiadanych ALGO, aby zaproponować blok lub zagłosować nad nim.

Algorand wykorzystuje do tego losowanie kryptograficzne. Dla każdego nowego bloku uczestnicy są wybierani ponownie. Im więcej ALGO uczestniczy online w konsensusie, tym większa szansa na wybór.

Ważną cechą Algorand jest natychmiastowa finalność. Gdy blok zostanie zatwierdzony w procesie konsensusu, uznaje się go za ostateczny. Nie trzeba więc budować nad nim kolejnych bloków, aby uzyskać dodatkową pewność.

Maksymalna podaż wynosi 10 miliardów ALGO. Wszystkie 10 miliardów tokenów zostało utworzonych na starcie sieci. Nie wszystkie tokeny trafiły od razu do obiegu: podaż w obiegu rosła później, ponieważ wcześniej utworzone ALGO były uwalniane zgodnie z różnymi harmonogramami dystrybucji.

Najważniejsze informacje

• Algorand to samodzielny blockchain warstwy 1 do płatności, aktywów i smart kontraktów.
• ALGO to natywna kryptowaluta służąca do opłat transakcyjnych i udziału w konsensusie.
• Sieć korzysta z Pure Proof-of-Stake zamiast mining.
• Uczestnicy są wybierani do ról konsensusowych za pomocą losowania kryptograficznego.
• ASA umożliwiają emisję własnych tokenów bezpośrednio na Algorand.

Jak działa Algorand?

Algorand zbiera transakcje w bloki. Następnie uczestnicy sieci muszą osiągnąć porozumienie co do tego, który blok jest ważny i zostanie dodany do blockchaina.

W tym celu Algorand używa Pure Proof of Stake (PPoS) w połączeniu z protokołem Byzantine Agreement. PPoS określa, które konta mają szansę zaproponować blok lub zagłosować nad nim. Protokół Byzantine Agreement sprawia następnie, że wybrani uczestnicy uzgadniają jeden ważny blok, nawet jeśli część z nich popełnia błędy lub zachowuje się nieprawidłowo.

Konta, które są online i mają zarejestrowane ważne klucze uczestnictwa, mogą zostać wybrane do zaproponowania bloku lub zagłosowania nad nim.

Participation key to osobny klucz służący do udziału w konsensusie. Jest on niezależny od klucza prywatnego, za pomocą którego można wysyłać ALGO. Dzięki temu klucz prywatny używany do zarządzania tokenami nie musi znajdować się na node, która uczestniczy w konsensusie.

O tym, kto zostanie wybrany, Algorand decyduje za pomocą Verifiable Random Function (VRF). Można to traktować jako losowanie kryptograficzne. Konto wykonuje lokalnie obliczenie, dzięki któremu może sprawdzić, czy zostało wybrane do danej roli. Inni uczestnicy mogą następnie zweryfikować, czy ten wybór jest prawidłowy.

Prawdopodobieństwo wyboru zależy od ilości ALGO, która uczestniczy online w konsensusie. Im więcej ALGO online ma konto, tym większa szansa na wybór i tym większa możliwa waga głosu. Mogą zostać wybrane także mniejsze konta.

Dla każdego bloku uczestnicy są wybierani ponownie do zaproponowania bloku i zagłosowania nad nim. Dzięki temu z wyprzedzeniem nie wiadomo na dłuższy czas, którzy uczestnicy będą decydować o kolejnych blokach.

Proces konsensusu przebiega w kilku krokach. Najpierw wybrane konta mogą zaproponować nowy blok. Następnie ponownie wybrane komisje głosują nad tym, która propozycja jest preferowana i czy dany blok może zostać ostatecznie certyfikowany.

Blok zostaje zatwierdzony, gdy wystarczająca część wybranej siły głosu popiera tę samą propozycję. Model bezpieczeństwa zakłada, że ponad dwie trzecie uczestniczącego stake działa uczciwie.

Gdy proces konsensusu certyfikuje blok, blok ten staje się ostateczny. Algorand ma więc natychmiastową finalność: nie trzeba czekać na kilka kolejnych bloków, zanim transakcja zostanie uznana za ostateczną.

Przegląd Algorand (ALGO)

Jak działa Pure Proof-of-Stake w Algorand?

W Pure Proof-of-Stake online stake decyduje o tym, które konta mają szansę na rolę konsensusową. Stake oznacza tutaj ilość ALGO, która liczy się przy udziale. Nie trzeba blokować tych ALGO, aby brać udział.

Na każdym etapie procesu konsensusu konto uczestniczące online lokalnie uruchamia VRF. Dzięki temu sprawdza, czy zostało wybrane na przykład do zaproponowania bloku albo oceny bloku. VRF tworzy też dowód, który inni uczestnicy mogą zweryfikować.

Algorand wybiera dla każdego etapu konsensusu nowe, pseudolosowe komisje. Komisja to grupa wybranych kont, która głosuje nad propozycją. Ponieważ grupy te stale się zmieniają, z góry nie wiadomo publicznie, które konta odegrają rolę.

Proces składa się z trzech głównych kroków: zaproponowania bloku, potwierdzenia propozycji i certyfikacji bloku. Jeśli wystarczająca część wybranej siły głosu popiera tę samą propozycję, blok zostaje certyfikowany.

Słowo Pure nie oznacza, że każdy ma taki sam wpływ. Prawdopodobieństwo wyboru i waga głosu pozostają powiązane z online pozycją ALGO. Kto ma więcej ALGO online, ma więc większą szansę na rolę w konsensusie.

Udział w konsensusie nie oznacza automatycznie, że każdy posiadacz ALGO otrzymuje nagrodę. Kwalifikujący się proponenci bloków mogą otrzymać block payout, gdy ich zaproponowany blok zostanie faktycznie dodany do blockchaina.

Konto musi przy tym spełniać warunki i korzystać z aktywnego, niezawodnego validator node. Jeśli konto wydaje się zbyt mało niezawodne online, może zostać zawieszone w dostępie do tych payoutów.

Algorand wykorzystuje do tego między innymi heartbeats. Dzięki nim uczestnik może potwierdzić, że konto i powiązana z nim node są nadal online i dostępne.

Jaką rolę pełnią smart kontrakty i Algorand Standard Assets?

Smart kontrakty to programy działające na blockchainie zgodnie z wcześniej ustalonymi zasadami. W Algorand odbywa się to za pośrednictwem Algorand Virtual Machine (AVM). Ta wirtualna maszyna wykonuje kod smart kontraktów jako część przetwarzania transakcji.

Developerzy mogą pisać smart kontrakty między innymi w Algorand Python i Algorand TypeScript. Kod ten jest kompilowany do postaci, którą może wykonać AVM. Aby wywołać stateful smart contract, używa się transakcji Application Call. Stateful oznacza, że smart kontrakt może przechowywać i modyfikować dane na blockchainie.

Jeśli wykonanie smart kontraktu nie spełnia obowiązujących warunków, transakcja kończy się niepowodzeniem, a powiązane zmiany nie zostają ostatecznie zapisane na blockchainie.

Oprócz smart kontraktów Algorand obsługuje Algorand Standard Assets (ASA). Są to aktywa cyfrowe, które można tworzyć bezpośrednio za pomocą protokołu Algorand. ASA może na przykład reprezentować token fungible, ale także unikalny obiekt cyfrowy.

ASA nie jest tym samym co ALGO. ALGO to natywna kryptowaluta sieci Algorand, natomiast ASA może zostać wyemitowany przez użytkownika, developera lub organizację.

ASA tworzy się za pomocą specjalnej transakcji na blockchainie Algorand. Można przy tym ustawić różne adresy z własnymi funkcjami zarządzania, na przykład do ogólnego zarządzania, rezerwy, zamrażania i clawback.

Adres clawback może odzyskać tokeny z konta i wysłać je na inny adres. Jest to możliwe tylko wtedy, gdy taka funkcja clawback została ustawiona podczas tworzenia ASA.

Zanim konto będzie mogło otrzymać ASA, zwykle musi najpierw „opt-innąć” ten asset. Dla każdego ASA, który konto tworzy lub utrzymuje, wymagane minimalne saldo wzrasta o 0,1 ALGO.

Smart kontrakty w Algorand mają również limity dotyczące ilości obliczeń, jakie mogą wykonać podczas jednego uruchomienia. Pojedyncze Application Call otrzymuje domyślnie budżet opcode wynoszący 700 jednostek. Opcode to instrukcja wykonywana przez AVM.

Przy wielu Application Call w jednej grupie transakcji budżety te mogą zostać połączone. Istnieją też techniki, dzięki którym można uzyskać dodatkowy budżet wykonania. Limit 700 nie oznacza więc, że każdy złożony smart kontrakt zawsze musi być rozdzielony na kilka bloków.

Czym różni się Algorand od Bitcoina?

Algorand i Bitcoin to oba samodzielne blockchainy, ale zostały zaprojektowane do różnych celów.

Algorand to platforma warstwy 1, na której użytkownicy mogą między innymi uruchamiać smart kontrakty i tworzyć aktywa cyfrowe. Bitcoin został pierwotnie zaprojektowany jako peer-to-peer elektroniczny system pieniężny.

Jedną z ważnych różnic jest sposób, w jaki oba sieci osiągają konsensus:

• Algorand używa Pure Proof of Stake: Konta uczestniczące online w konsensusie mogą zostać pseudolosowo wybrane na podstawie ilości ALGO, aby zaproponować blok lub zagłosować nad nim.

• Bitcoin używa Proof of Work: Minerzy wykorzystują moc obliczeniową do tworzenia ważnych bloków i zabezpieczania sieci.

• Algorand ma natychmiastową finalność: Gdy blok zostanie certyfikowany w procesie konsensusu, uznaje się go za ostateczny.

• Bitcoin działa na podstawie potwierdzeń: Transakcja Bitcoin zyskuje coraz większą pewność wraz z dodawaniem kolejnych bloków nad blokiem zawierającym tę transakcję. Dlatego użytkownicy często patrzą na liczbę potwierdzeń.

Różni się także sposób działania aplikacji i aktywów cyfrowych. W Algorand użytkownicy mogą bezpośrednio tworzyć Algorand Standard Assets (ASA) i komunikować się ze stateful smart kontraktami za pomocą transakcji Application Call.

Bitcoin korzysta z modelu UTXO. W tym modelu transakcja wykorzystuje istniejące outputy jako inputy i tworzy nowe outputy. Bitcoin Script może nakładać warunki na wydawanie bitcoinów, ale nie oferuje takich samych możliwości stateful smart kontraktów jak Algorand.

Różni się także emisja natywnej kryptowaluty. Maksymalnie może istnieć 10 miliardów ALGO, a tokeny te zostały utworzone na starcie sieci.

Bitcoin emituje nowe BTC stopniowo jako nagrodę dla minerów. Ta block subsidy jest mniej więcej co cztery lata dzielona na pół, aż ostatecznie zostanie wyemitowana niemal cała maksymalna podaż wynosząca 21 milionów BTC.

Jak powstał Algorand?

Pomysł na Algorand pojawił się w 2017 roku w Cambridge w stanie Massachusetts, wokół kryptografa i profesora MIT Silvio Micaliego. Jest on założycielem Algorand i stał za powstaniem mechanizmu konsensusu Pure Proof-of-Stake.

Publiczny start mainnetu Algorand nastąpił 19 czerwca 2019 roku.

Wczesne podstawy techniczne Algorand zostały między innymi opisane w badaniach Jing Chen i Silvio Micaliego nad bezpiecznym i wydajnym systemem distributed ledger. Jing Chen odegrała więc ważną rolę w fundamentalnych badaniach stojących za Algorand, natomiast Silvio Micali jest uznawany za założyciela projektu.

Jakie są zalety Algorand?

Algorand ma kilka wyraźnych zalet:

• Brak lock-up i slashing przy udziale w konsensusie: ALGO nie trzeba blokować, aby brać udział w konsensusie. Algorand nie stosuje też slashing, czyli odbierania tokenów jako kary.

• Natychmiastowa finalność: Gdy blok zostanie certyfikowany, uznaje się go za ostateczny. Nie trzeba więc czekać na kilka kolejnych bloków dla dodatkowej pewności.

• Zmienne role konsensusowe: Proponenci bloków i komisje głosujące są za każdym razem wybierani pseudolosowo. Dzięki temu z góry nie wiadomo na dłuższy czas, które konta będą decydować o kolejnych blokach.

• Natywne aktywa i smart kontrakty: Algorand obsługuje zarówno Algorand Standard Assets, jak i stateful smart kontrakty bezpośrednio w warstwie 1.

• Atomowe grupy transakcji: Kilka transakcji może zostać wykonanych jako jedna grupa. Jeśli jedna niezbędna transakcja się nie powiedzie, cała grupa nie zostanie wykonana.

Jakie są wady i ograniczenia Algorand?

Algorand ma też kilka ważnych kwestii, na które warto zwrócić uwagę:

• Wpływ zależy od stake: Konta z większą ilością ALGO online mają średnio większą szansę na otrzymanie ról konsensusowych i mogą reprezentować większą wagę głosu.

• Aktywny udział wymaga kroków technicznych: Samo posiadanie ALGO nie wystarcza, aby bezpośrednio uczestniczyć w konsensusie. Potrzebne są participation keys i niezawodna node.

• Nagrody za staking nie są automatyczne: Nie każdy posiadacz ALGO otrzymuje nagrodę. W przypadku solo staking obowiązują dodatkowe warunki, w tym minimalne saldo online.

• ASA wymagają dodatkowego minimalnego salda: Dla każdego ASA, który konto tworzy lub utrzymuje, wymagane minimalne saldo wzrasta.

• Smart kontrakty mają ograniczenia techniczne: AVM działa z limitami dotyczącymi między innymi budżetu wykonania i rozmiaru programu. Developerzy muszą brać to pod uwagę podczas budowy aplikacji.

Podsumowanie

Algorand to samodzielny blockchain warstwy 1 do transakcji, aktywów cyfrowych i smart kontraktów. ALGO to natywna kryptowaluta sieci i służy między innymi do opłat transakcyjnych oraz udziału w konsensusie.

Rdzeniem Algorand jest Pure Proof of Stake. Konta online z participation keys mogą zostać wybrane za pomocą losowania kryptograficznego do zaproponowania bloków lub głosowania nad nimi. Gdy blok zostanie certyfikowany przez proces konsensusu, staje się natychmiast ostateczny.

Ponadto Algorand obsługuje natywne Algorand Standard Assets oraz stateful smart kontrakty za pośrednictwem Algorand Virtual Machine.

Istnieją też związane z tym kompromisy. Wpływ w konsensusie zależy od ilości ALGO online, aktywny udział wymaga node i participation keys, a zarówno ASA, jak i smart kontrakty mają praktyczne oraz techniczne ograniczenia.

Algorand łączy więc model konsensusu oparty na stake bez lock-up i slashing z natychmiastową finalnością oraz wbudowaną obsługą aktywów i smart kontraktów.