Algorand jest otwartym źródłowo, zdecentralizowanym i publicznym łańcuchem bloków wykorzystującym mechanizm konsensusu nazwany Pure Proof of Stake. Pozwala również na programowanie smart kontraktów, a co za tym idzie tworzenie DApps, DeFi, NFT. Założycielem projektu jest profesor wykładający na MIT i zdobywca nagrody Turinga - Silvio Micali.
Algorand twierdzi, że rozwiązał trylemat łańcucha bloków związany z decentralizacją, bezpieczeństwem i skalowalnością.
Pure Proof of Stake
Mechanizmem konsensusu wykorzystywanym w Algorand jest Pure Proof of Stake. Użytkownicy biorący udział w konsensusie są wybierani losowo i potajemnie na podstawie swojej stawki. Im więcej tokenów ALGO tym większa szansa na to, że konkretny użytkownik zostanie wybrany. Bezpieczeństwo całej sieci zależy od uczciwości całego ekosystemu. Jeśli większość ALGO znajduje się w rękach węzłów uczciwych, wtedy sieć jest bezpieczna.
W przeciwieństwie do łańcuchów Proof of Work Algorand nie wymaga rozwiązywania kryptograficznych zagadek. Każdy użytkownik posiadający ALGO może brać udział w stakingu, co zmniejsza próg wejścia. Dodatkowo, dzięki temu bloki są wysyłane do sieci i zatwierdzane w ciągu zaledwie kilku sekund.
Pomimo szybkości zatwierdzenia bloków użytkownicy mogą być pewni co do ich ważności, ponieważ łańcuch Algorand nigdy się nie rozwidla (fork). Nie jest możliwe potwierdzenie dwóch bloków w tym samym czasie, a transakcje zawarte w potwierdzonym bloku są ostateczne.
Jak działa Pure Proof of Stake?
Tylko konta online posiadające specjalny klucz uczestnictwa, który został zarejestrowany w sieci w ramach transakcji rejestracji klucza, mogą brać udział w konsensusie. Konto uczestniczące w protokole konsensusu Algorand kwalifikuje się do proponowania i głosowania na nowe bloki w łańcuchu bloków. Prawdopodobieństwo wyboru i siła głosu zależy od ilości ALGO posiadanej przez konto.
W Algorand wyróżnia się dwa węzły, węzeł przekaźnikowy i uczestnictwa. Węzeł przekaźnikowy odpowiada za komunikację i przesyłanie bloków do połączonych z nim węzłów uczestnictwa. Te z kolei są połączone jedynie z węzłami przekaźnikowymi i nie łączą się między sobą. Technicznie w konsensusie mogą uczestniczyć oba typy węzłów, ale Algorand zaleca, aby brały w nim udział tylko węzły uczestnictwa.
Węzeł uczestnictwa przechowuje specjalnie generowane klucze uczestnictwa dla jednego lub większej liczby kont online, czyli może reprezentować wielu użytkowników.
Konsensus wymaga trzech kroków. Są to: proponowanie, głosowanie miękkie i głosowanie potwierdzające.
Grafika: developer.algorand.org
Algorand używa VRF (Verifiable Random Function - Weryfikowalna Funkcja Losowa) do wyboru liderów, którzy proponują bloki dla danej rundy. Każdy węzeł w sieci przechodzi przez każde konto online, dla którego ma ważne klucze uczestnictwa, uruchamiając VRF w celu ustalenia, czy konto zostało wybrane do zaproponowania bloku.
Lider bloku jest przypisywany potajemnie za pomocą prywatnego klucza uczestnictwa, co oznacza, że tylko lider bloku wie, że został wyznaczony do jego zaproponowania, a VRF dostarcza na to dowód kryptograficzny.
Grafika: developer.algorand.org
Każdy węzeł otrzymuje wiele propozycji bloku. W tym momencie dochodzi do miękkiego głosowania, które ma zagwarantować, że tylko jeden blok zostanie potwierdzony, ten z najniższym hash VRF. W głosowaniu uczestniczy komitet wybrany również za pomocą VRF, a siła głosu każdego konta zależy od ilości ALGO, które posiada.
Grafika: developer.algorand.org
W ostatnim kroku nowy komitet sprawdza propozycję bloku, nad którą głosowano w poprzednim etapie, pod kątem ewentualnych problemów i szkodliwych dla sieci zachowań. Jeśli blok jest poprawny, komitet głosuje nad jego potwierdzeniem. Odbywa się to w podobny sposób jak miękkie głosowanie, w którym każdy węzeł przechodzi przez zarządzane przez siebie konta (używa VRF), aby wybrać komitet i wysłać głosy. Głosy te są zbierane i zatwierdzane przez każdy węzeł, aż do osiągnięcia kworum, co powoduje zakończenie rundy i zapisanie bloku w łańcuchu. Następnie inicjowana jest nowa runda i proces zaczyna się od nowa.
Cały proces można więc skrócić do czterech głównych kroków:
- Propozycja bloku: konta proponują nowe bloki do sieci
- Głosowanie miękkie: Komitet głosuje nad propozycjami i filtruje je do jednego bloku
- Głosowanie potwierdzające: Oddzielny komitet głosuje w celu potwierdzenia bloku
- Każdy węzeł otrzymuje potwierdzenie bloku i zapisuje go w łańcuchu
Dwa typy węzłów
Sieć Algorand składa się z dwóch typów węzłów, o których już wcześniej wspomniałem, są to węzły przekaźnikowe i węzły uczestnictwa. Węzły przekaźnikowe zapewniają wysoce wydajne ścieżki komunikacyjne i mają większe wymagania, a węzły uczestnictwa proponują i głosują na bloki. Oba typy węzłów korzystają z tej samej procedury instalacji, a konfiguracja węzła określonego typu, wymaga kilku zmian parametrów.
Domyślnie węzły uczestnictwa przechowują lokalnie tylko ograniczoną liczbę bloków (w przybliżeniu do 1000 ostatnich bloków). Starsze bloki są usuwane z lokalnej kopii księgi. Zmniejsza to zapotrzebowanie na miejsce na dysku. Węzły te mogą nadal uczestniczyć w konsensusie, a aplikacje mogą łączyć się z tymi węzłami w celu przesyłania transakcji i odczytu danych bloku, lecz nie mają one dostępu do starszych danych. Oczywiście można zmienić ustawienia i przechowywać całą księgę transakcji.
Co warto zaznaczyć każdy może uruchomić dowolny węzeł, ale nie ma żadnych zachęt i dodatkowych nagród dla węzłów, przynajmniej w momencie pisania artykułu. Fundacja Algorand przyznała za to (wysokie) stypendia dla wspierających ekosystem na początku. W ogólnym rozrachunku aż 25% całkowitej podaży trafi do podmiotów zarządzających węzłami.
Co więcej, znaczna większość węzłów przekaźnikowych, czyli tych, które odpowiadają za całą komunikację w sieci jest zarządzana przez Algorand Inc, Algorand Foundation i wczesnych wspierających, w tym uniwersytety i podmioty komercyjne. To oni otrzymują wynagrodzenie w formie dodatkowych ALGO. Te podmioty mają zarządzać węzłami i dbać o sieć Algorand do 2024 roku i do tego roku całe 2,5 miliarda ALGO zostanie im wypłacone.
ALGO
Całkowita podaż natywnej waluty sieci wynosi 10 miliardów. Wszystkie tokeny zostały wybite wraz ze startem sieci i są uwalniane zgodnie z harmonogramem. Całkowita podaż w obiegu ma zostać osiągnięta w 2030 roku.
Inflacja Algo
ALGO służy jako paliwo całej sieci, między innymi do pokrywania opłat transakcyjnych. Co ciekawe wszystkie opłaty transakcyjne trafiają na specjalny adres FeeSink. FeeSink może wydać tylko na konto RewardsPool, a to przechowuje ALGO, które są rozdzielane jako nagrody dla kont Algorand zgodnie z ustawieniami protokołu.
Poza tym ALGO zasila także smart kontrakty, które w Algorand napisane są w języku TEAL. Dodatkowo każde konto może stworzyć do 1000 aktywów ASA (Algorand Standard Assets), z których każdy kolejny stworzony lub posiadany, zwiększa minimalny wymagany bilans konta o 0,1 ALGO. Te aktywa mogą być tokenami zamiennymi bądź NFT. ASA jest pewnym standardem podobnie jak ERC-20 w Ethereum.
ALGO będzie także w przyszłości wykorzystywane do zarządzania.
Staking?
Przejdźmy do jednej z ciekawszych i rzadko spotykanych funkcji. Jak już wcześniej przeczytałeś, operatorzy węzłów (oprócz tych wczesnych, lub tych, którym udało się dostać do specjalnych programów) nie otrzymują żadnych nagród za udział w konsensusie. Co więcej, nie muszą blokować żadnej ilości ALGO na swoim koncie na określony czas jeśli już chcą uruchomić węzeł. Nie ma tutaj żadnej delegacji, ani slashingu. W Algorand KAŻDY adres posiadający co najmniej 1 ALGO otrzymuje proporcjonalne do swojego stanu konta nagrody.
Nie ma potrzeby delegacji, utrzymywania węzła, ani nawet włączonego, podłączonego do Internetu komputera z zainstalowanym portfelem. Każdy adres otrzymuje nagrody.
W ten sposób zachęca się użytkowników do zainteresowania się ekosystemem Algorand. W końcu dosłownie za nic można otrzymywać tokeny. W przyszłości ma się to jednak zmienić i to właśnie węzły mają otrzymywać nagrody za swój wkład w sieć.
Podsumowanie
Algorand zdecydowanie jest projektem ciekawym i wartym uwagi. Ze względu na „inne” podejście do stakingu, które nagradza wszystkich, Pure Proof of Stake oraz świetny zespół, na czele z Silvio Micali, jest projektem, który na pewno zachęca wiele osób do zakupu i trzymania swoich środków na portfelach.
Niestety, poza świetnie rozwiniętym technicznym ekosystemem i dostępnością na prawie każdej giełdzie Algorand nie posiada na ten moment ekosystemu DeFi, ani właściwie żadnych wartych uwagi zdecentralizowanych aplikacji, co biorąc pod uwagę 2 lata działania sieci jest nieco niepokojące.
