En el artículo de hoy vamos a hablar de Cardano y de la criptomoneda con la que opera, que es ADA. Cardano es considerada por sus creadores como la primera blockchain de tercera generación. Bitcoin sería la mejor representante de la primera generación, por limitarse a permitir transacciones simples. Con la incorporación de los Smart Contracts, Ethereum pasó a liderar la segunda generación. En la tercera, Cardano implementa nuevos desarrollos para resolver los problemas de escalabilidad, interoperabilidad y sostenibilidad que otras redes han mostrado hasta el momento.
Es por esto además que Cardano se considera por la comunidad como una de las blockchains con un desarrollo más prometedor. De hecho, sus fundadores y principales desarrolladores son en su mayoría científicos e investigadores de gran reputación en el espacio de las matemáticas, criptografía, etc.
Origen
Tal y como hemos comentado, Cardano nace en 2015 para resolver los problemas presentados por las blockchain predecesoras. De esta forma, comparte muchos elementos con estas, y basa su desarrollo en la búsqueda de una red segura, escalable y funcional. Además, ofrece grandes innovaciones en términos de sostenibilidad e interoperabilidad con otras blockchains e instituciones financieras. Para lograr todo esto, enfocan su trabajo en 3 conceptos clave:
- Escalabilidad – gracias a esta propiedad, la red de Cardano puede adaptarse cuando hay un crecimiento de la demanda. Por ello, utilizan técnicas como la compresión de datos para optimizar la capacidad de su blockchain.
- Interoperabilidad – Cardano ha sido diseñada desde el origen para soportar transacciones entre múltiples blockchains, así como distintos tipos de token y los lenguajes de Smart Contracts más comunes.
- Sostenibilidad – mediante el uso de la Prueba de Participación, Cardano garantiza el crecimiento continuo de su red en base a la participación de su comunidad. Además, Cardano implementa diversos métodos para la sostenibilidad de la red, como las tarifas por transacción o la retención de una parte de las monedas minadas.
En base a estos 3 elementos, Cardano ha desarrollado una red completa e innovadora. Veamos a continuación todos los componentes de dicha red.
Algoritmo de consenso
El algoritmo de consenso de Cardano es una variante de Proof of Stake (PoS) llamada Ouroboros. Este algoritmo, como ya hemos visto, es rápido y altamente escalable. De hecho, Ethereum lo ha sustituido en su versión 2.0 en detrimento de la prueba de Trabajo. Cabe destacar también que, al no exigir esfuerzos computacionales altos, es sostenible desde un punto de vista medioambiental.
Sin embargo, este algoritmo presentaba algunas vulnerabilidades en cuanto a seguridad que estaban asociadas a la posibilidad de manipulación de la red si un nodo llegaba a ostentar demasiado poder dentro de la misma. Es por esta razón que Cardano implementa una serie de desarrollos exclusivos para mitigar estos defectos. El algoritmo de Ouroboros se basa, a su vez, en 4 elementos fundamentales:
Elementos básicos
Época: cada una de las unidades en las que Cardano divide el tiempo. Al comienzo de cada época (epoch en la descripción de Cardano) es cuando el protocolo se ejecuta para seleccionar aleatoriamente a los nodos que elegirán los mineros de los bloques que se generen en dicha época.
Intervalo: cada una de las unidades en las que Cardano divide una época. Cada intervalo (slot en la descripción de Cardano) está asociado a un único minero que será el encargado de crear y verificar el bloque de ese intervalo.
Persistencia: propiedad que implica que, una vez confirmado un bloque por un nodo validador, el resto de los nodos verificarán dicho bloque siempre que se comporten de forma honesta.
Vitalidad: propiedad por la que una transacción generada de forma honesta sólo se considerará estable cuando el bloque al que pertenece haya estado disponible para el resto de los participantes durante un número determinado de intervalos de tiempo.
Vistos estos conceptos, analicemos su funcionamiento en la versión clásica de Ouroboros:
Funcionamiento
- Al comienzo de cada época, el protocolo se ejecuta y, teniendo en cuenta las cantidades de ADA que posee cada nodo elegible, se determinan de forma aleatoria aquellos que minarán los bloques de esa época. La aleatoriedad garantiza que ningún nodo pueda manipular la red para ser seleccionado, de forma que todos tienen las mismas posibilidades en proporción a su tenencia de ADA.
- Cada minero se asocia a un único intervalo y una vez que se mina el bloque, se pasa al intervalo siguiente. Al final de cada época, el protocolo vuelve a ejecutarse y se seleccionan de nuevo los mineros para la época subsiguiente.
- Para garantizar que la red funcione durante 24h aunque no todos los nodos estén continuamente conectados, se fomenta un sistema de agrupación de nodos en los llamados “stake pools”. Así, el nodo representante genera los bloques de los nodos a los que representa mediante una firma generada por estos. Esto fomenta la robustez de la red manteniendo la seguridad de la misma.
- Por último, el protocolo integra varias restricciones que aseguran las propiedades de persistencia y vitalidad entre los nodos, que mitigan las posibilidades de sufrir cualquier ataque.
Hoja de ruta
Aunque acabamos de ver el funcionamiento básico de Ouroboros, lo cierto es que éste queda lejos de la versión actual. Cardano ha desarrollado una hoja de ruta que ha ido implementando para optimizar el funcionamiento del algoritmo. Estas son las versiones que se han desarrollado hasta ahora:
- Ouroboros Classic – la primera versión del algoritmo.
- Ouroboros BFT – esta versión del algoritmo fue utilizada como un puente durante la migración del código que tuvo la red. En realidad, solo es un caso especial de la primera versión.
- Ouroboros Praos – esta versión incorpora grandes mejoras en términos de seguridad de la red. Estas mejoras se basan, sobre todo, en la aleatoridad en la selección de los nodos validadores.
- Ouroboros Genesis – esta versión permite a los nuevos participantes conectarse y arrancar a partir de un bloque génesis, sin necesidad de verificación de los bloques anteriores. Es la versión en funcionamiento actualmente.
- Ouroboros Chronos – esta es la última versión prevista para la implementación. Su principal aportación es la sincronización del reloj para toda la red sin una dependencia de fuentes externas. Esto facilita la seguridad y mejora la resiliencia de la red.
Además de las versiones del algoritmo mencionadas, Cardano sigue trabajando para mejorar su protocolo. Por ello, no es descartable (al contrario) que vayan desarrollando nuevas mejoras en el mismo. No en vano, es una de las blockchain que más apuestan por el desarrollo, la innovación y la investigación de la tecnología blockchain y todos sus componentes.
Gestión de transacciones
La gestión de transacciones en Cardano no es especialmente distinta de la de cualquier otra blockchain, al menos no en cuanto a su funcionamiento general. Por el contrario, su incorporación a la cadena de bloques sí que es un poco distinta respecto a otras redes como Ethereum.
Hasta ahora hemos hablado siempre de nodos mineros como los nodos encargados de generar los bloques e incorporarlos a la red. Sin embargo, mientras que en otras redes estos mineros también seleccionan las transacciones de cada bloque, en Cardano no es así. Se introduce una figura adicional que es la del “firmante” de transacciones (ellos lo definen como “input endorser”).
Este firmante no es más que otro nodo, seleccionado a la vez que el minero, y cuya función consiste en seleccionar las transacciones que irán destinadas a cada bloque. Cuando el minero es seleccionado, simplemente escoge las últimas transacciones previamente seleccionadas por el firmante y emite el nuevo bloque para la red.
En el caso de que varios firmantes escogieran la misma transacción para añadir a un bloque, sólo la seleccionada en primer lugar será añadida. Este sistema consigue, por un lado, añadir un nivel mayor de democratización en la red, al permitir la participación de un mayor número de nodos. Por otro lado, reduce el riesgo de manipulación por parte de éstos los nodos, al requerir la colaboración adicional del firmante.
Monedero
Adicionalmente, Cardano ha desarrollado su propio monedero de ADA, llamado Daedalus, y que está optimizado para integrarse con dicha red. De esta forma, Cardano cierra el círculo completo desde el origen hasta el registro completo de las transacciones, y lo hace internamente para seguir optimizando todo el proceso.
En último lugar, cabe destacar que Cardano, al contrario de lo que ocurre con otras blockchain, particiona su funcionamiento en dos capas para facilitar la adición de funcionalidades y mejorar la escalabilidad de la red. Por un lado, la capa inicial (CSL) mantiene todo el registro de las transacciones, así como las reglas de consenso (Ouroboros), la emisión de recompensas, etc.
Por otro lado, estaría la capa secundaria (CCL), que es la encargada de mantener toda la información sobre lo que pasa con las transacciones una vez que estas se han registrado. Aquí es donde más adelante se podrán desplegar Smart Contracts o añadir reglas de consenso adicionales sin afectar al funcionamiento básico de la red.
Minería
La minería de criptomonedas en cualquier red está directamente relacionada con el funcionamiento del algoritmo de consenso. Como ya hemos explicado, la minería consiste en la creación de nuevas criptomonedas a partir de los mineros, que son los nodos encargados de añadir bloques a la blockchain. Cuando un minero añade con éxito un bloque, obtiene por ello una recompensa. Dicha recompensa incluye las comisiones pagadas en cada transacción, más una pequeña recompensa con monedas de nueva creación. Esta última no es común a todas las blockchains, pero sí que está presente en Cardano.
En Cardano, la cantidad total de ADA a emitir está limitada a 45.000 millones, de forma que tiene una estructura deflacionaria similar a Bitcoin. Cuando Cardano se dio a conocer, lo hizo mediante una “oferta pública” en la que emitió un total de algo más de 31.000 millones de ADA. De estos, 5.000 millones se destinaron a las tres entidades que participan en su desarrollo; EMURGO, Cardano Foundation y IOHK.
Además, su sistema de recompensas está optimizado matemáticamente para tener en cuenta no sólo la cantidad de ADA que queda por emitir, sino que también influye la época de cada bloque y la participación en stake pools. De esta forma, toda la “recaudación” de cada bloque (tanto de recompensas como de comisiones) se reparte proporcionalmente a su participación de ADA entre los mineros y los firmantes, desincentivando la manipulación de la red.
Conclusión
Hemos visto los rasgos principales de la red de Cardano partiendo de la versión más clásica de su algoritmo. Sin embargo, Cardano es una de las redes con mayor recorrido por delante, no solo por el desarrollo previsto que tienen definido en su “roadmap”, sino porque algunos de los factores más determinantes, como son los Smart Contracts y el despliegue de Aplicaciones Descentralizadas en su red (“Dapps”), aún no se han implementado.
Como fuente de oportunidad, está claro que la transparencia y el rigor científico de Cardano juegan a su favor. Es de las redes que más hincapié hacen en publicaciones científicas, explicando de forma muy detallada cada uno de sus desarrollos. Esto permite un entendimiento mucho más completo de su funcionamiento, lo que, al tratarse de código abierto, facilita su constante mejora.
Por otro lado, muchas de las funcionalidades que están diseñadas o pendientes de implementar aún no cuentan con un gran reconocimiento debido a su falta de recorrido, por lo que habrá que esperar todavía un tiempo para ver si cumple las expectativas y se convierte en una forma mejorada de las blockchains actuales o si, por el contrario, no consigue resolver las vulnerabilidades a las que se enfrentan este tipo de sistemas descentralizados.
En cualquier caso, no deja de ser una red muy interesante y que, sin duda, está intentando marcar distancias con los modelos vistos hasta ahora, con una concepción mucho más ambiciosa y de mayor rigor científico.
