Cardano blockchain (Technische uitleg)

Natuurlijk zijn Bitcoin en Ethereum de twee bekendste cryptocurrencies ter wereld. Voor een lange tijd waren dit ook de enige twee cryptovaluta die veel mensen kenden. Nog niet heel lang geleden is daar ook een nieuw project bijgekomen, waar iedereen tegenwoordig wel eens over heeft gehoord. We hebben het natuurlijk over de twee-na-grootste cryptocurrency ter wereld, genaamd Cardano.

Cardano is een blockchain die is ontwikkeld door wetenschappers. Zij hebben jarenlang onderzoek gedaan voordat ze de blockchain daadwerkelijk zijn gaan ontwikkelen. Cardano hoopt de problemen aan te pakken waar veel andere blockchains, zoals Ethereum, last van hebben. We leggen je in dit artikel uit hoe ze dat technisch gezien doen.

Wat is Cardano (ADA)?

Voordat we dieper duiken in de werking van Cardano, leggen we je eerst even uit wat Cardano eigenlijk is, en waarvoor het is gemaakt.

Cardano is een blockchain en cryptocurrency welke werd gelanceerd in 2015, en noemt zichzelf ‘het eerste blockchainproject dat is ontwikkeld met behulp van een wetenschappelijke benadering’. Deze cryptocurrency werd namelijk gecreëerd door zowel ingenieurs als wetenschappers. De lancering volgt op twee jaar onderzoek en jaren aan ontwikkeling. Het project begon met een ICO van 62 miljoen dollar.

Cardano wordt ontwikkeld door drie verschillende onderdelen:

• Cardano Foundation: houdt zich bezig met het beheer van het Cardano-project, alsook met juridische kwesties zoals regelgeving.
• Input Output Hong Kong (IOHK): het bedrijf achter het Cardano-project. Hun missie is het bestuderen van nieuwe hulpmiddelen en paradigma’s voor onderzoek naar cryptografie en cryptocurrency-architectuur. De mede-oprichter, Charles Hoskinson, heeft ook deelgenomen aan de oprichting van Ethereum, voordat hij zich aansloot bij de Ethereum Classic teams. Hij is ook de voormalige CEO van Invictus Innovations (de organisatie achter Bitshares) en heeft ook samengewerkt met Daniel Larimer, de mede-oprichter van EOS.
• Emurgo: dit is een partner die de adoptie van de Cardano blockchain op twee manieren zal promoten: door te investeren in startups die dApps maken op Cardano. Door partnerschappen te ontwikkelen met bedrijven die de blockchain willen gebruiken om hun bedrijf radicaal te veranderen

Net als Ethereum of NEO maakt het project het gebruik van gedecentraliseerde applicaties en smart contracts mogelijk. Cardano wil hier dus mee Ethereum verbeteren, en het lost de schaalbaarheidsproblemen op die het netwerk ondervindt.

Cardano is op dit moment al operationeel, terwijl de ontwikkelaars nog steeds druk bezig zijn met de ontwikkeling van Cardano. Er is veel tijd nodig om de blockchain op een juiste manier uit te gaan bouwen.

Onderstaande illustratie laat zien hoe gegevens binnen een node stromen. Cirkels staan voor protocolthreads en interne threads die verantwoordelijk zijn voor het uitvoeren van de client- en serverprocessen binnen de respectieve miniprotocollen.

Waarom en hoe is Cardano ontwikkeld?

Cardano is een open source, gedecentraliseerde blockchain en een platform voor het uitvoeren van smart contracts. Deze functies maken het mogelijk om dApps te creëren, te implementeren en te onderhouden. Maar Cardano wil meer geavanceerde functionaliteit bieden dan eender welk eerder ontwikkeld protocol.

Het is het eerste blockchain-platform dat is voortgekomen uit een door onderzoek gestuurde aanpak. Het ontwikkelingsteam bestaat uit een groot wereldwijd collectief van ingenieurs, onderzoekers en wetenschappers.

Cardano rechtvaardigt zijn bestaan om verschillende redenen. Het begon allemaal met de eerste generatie cryptocurrencies zoals Bitcoin. Twee mensen kunnen waarde uitwisselen zonder de noodzaak van een vertrouwde derde partij. Het probleem is dat de uitwisseling van waarde voortkomt uit een contract. Bijvoorbeeld: “Ik geef je €1000 in ruil voor je computer”. Bitcoin was hier niet geschikt voor en er werd een vrij zware overlay bovenop Bitcoin gebouwd om aan deze behoefte te voldoen.

In 2014 kwamen Vitalik Buterin, Charles Hoskinson en anderen samen om Ethereum voor te stellen. Deze cryptocurrency maakt het mogelijk een programmeertaal toe te voegen aan de blockchain (Solidity). Hierdoor kan een uitwisseling automatisch worden geactiveerd wanneer aan voorwaarden is voldaan. Dit zijn de tweede generaties cryptocurrencies. 

Echter, Cardano ziet grenzen aan Ethereum, dat niet erg schaalbaar kan zijn. Schaalbaarheid betekent dat een blockchain in staat is de toenemende belasting van zijn netwerk aan te kunnen (bv. meer transacties per seconde met behoud van zijn prestaties). Er bestaan verschillende opvattingen over de wijze waarop moet worden getracht schaalbaarheidsoplossingen te implementeren. Dit heeft geresulteerd in harde en zachte vorken, zoals Bitcoin en Bitcoin Cash.

De tweede generaties cryptocurrencies kampt ook met 3 soorten problemen:

• Schaalbaarheid: hoe kan de belasting van transacties per seconde worden ondersteund wanneer het netwerk groeit. Maar ook het bijbehorende aantal MB per seconde. Blockchains worden steeds groter en miljoenen gegevens moeten in machines worden opgeslagen. Cardano stelt voor dat gebruikers geen toegang hebben tot alle gegevens om alles te verifiëren, maar alleen tot wat nodig is om bijvoorbeeld hun eigen transacties te verifiëren.
• Interoperabiliteit: Hoe krijgen we een gemeenschappelijke standaard zodat blockchains met elkaar kunnen communiceren/interageren?
• Duurzaamheid: hoe financieren we evoluties, ontwikkelingen? Hoe definiëren we een visie? 

Het doel van het Cardano-project is deze drie problemen aan te pakken met als doel de vorige generaties munten te verbeteren. Cardano is gebaseerd op 2 principes om de 3 bovenvermelde problemen op te lossen:

• Scheiding van betaling en functies van dApps
• Secured Proof of Stake (DPoS)

Scheiding van betaling en functies van dApps

Om te vermijden dat fondsen en gedecentraliseerde applicaties met elkaar moeten worden verbonden, scheidt Cardano betaling en dApps in twee afzonderlijke lagen, in tegenstelling tot Ethereum.

Het idee is dat een smart contract dat bijvoorbeeld elke maand de loonlijst verdeelt onder de werknemers van een bedrijf, nooit zal kunnen weten hoeveel elk van die werknemers betaald krijgt.

Cardano zal gebruik maken van een nieuw, in onderzoek ontwikkeld protocol met werkbewijzen: sidechains KMZ. Hierdoor kunnen de betalingslaag en de ontwikkelingslaag communiceren terwijl hun reikwijdte wordt beperkt. Deze sidechains zouden in feite kunnen worden gebruikt om te communiceren met elke andere blockchain en bewijzen te leveren waarmee waarde kan worden uitgewisseld met deze andere blockchains.

Deze sidechains verhogen de veiligheid door te controleren hoe smart contracts kunnen interageren met de betalingslaag en maken interoperabiliteit met andere blockchains mogelijk. In onderstaande illustratie zie je hoe de architectuur tussen de blockchain en sidechains eruitziet.

Secured Proof of Stake (DPoS)

Cardano maakt gebruikt van Ouroboros (waar we straks meer over vertellen). Deze technologie wordt gezien als uniek. Het algoritme is gebaseerd op Proof of Stake, al heeft het team achter Cardano verschillende aanpassingen gedaan om het algoritme nóg veiliger te maken.

Momenteel is er veel kritiek op Proof of Work (PoW):

• Enorm energieverbruik
• Gecentraliseerd
• Hoge transactiekosten
• Netwerk congestie

Proof of Stake maakt het mogelijk dit energieverbruik te verminderen. Maar er zijn risico’s dat het Proof of Stake minder veilig is dan het Proof of Work. Een van de redenen is dat het voor een aanvaller gemakkelijker zou zijn om een double-spend-attack op Proof of Stake uit te voeren.

Hoe werkt Cardano (ADA)?

Nu je meer weet over Cardano, kunnen we dieper duiken in de werking van de blockchain. We zullen meer vertellen over hoe de blockchain is opgebouwd, hoe het netwerk werkt en hoe de smart contracts op de blockchain kunnen draaien.

In onderstaande afbeelding zie je hoe de architectuur van het Cardano-netwerk eruitziet.

Verschillende lagen

Het platform is opgebouwd uit verschillende lagen, dit om het systeem van flexibiliteit te kunnen voorzien. Dit maakt het makkelijker om de blockchain te onderhouden en maakt eenvoudige updates mogelijk (soft fork). Cardano scheidt de blockchain in twee verschillende lagen.

De transactie-laag (Cardano Settlement Layer)

De Cardano Settlement Layer is het deel dat zich richt op de blockchain (transacties) en de overdracht van waarde tussen de verschillende actoren.  Het waarderegister (rekeneenheid) wordt gevoed door het ADA-token en is deelbaar in 6 decimalen (0,000001 = 1 Lovelace)

Een laag voor toepassingen (Cardano Computation Layer)

Cardano Computation Layer zal een programmeertaal naar de blockchain brengen. Het zal interageren met de Cardano Settlement Layer om een betaling of smart contract uit te voeren.

De berekeningen en de opslag van de bewerkingen die op het CSL zullen worden uitgevoerd, zullen plaatsvinden op particuliere netwerken (particuliere servers). Elk netwerk kan zijn eigen bibliotheken en technologieën hebben. Het Cardano-netwerk wordt alleen gebruikt om informatie en berichten over te brengen.

De CSL (betaling) wordt door de CCL als communicatiemiddel gebruikt. Als een toepassing volgens dit principe wordt ontwikkeld, zullen alle noodzakelijke berekeningen niet op de machines van de miners worden uitgevoerd, maar op een privé-netwerk. Cardano werkt ook aan het aanpassen van een Ethereum virtuele machine voor hun netwerk.

In onderstaande afbeelding zie je de werking tussen de Cardano Settlement Layer en Computation Layer. 

Ourboros

Ourboros is het op Proof of Stake (PoS) gebaseerde consensus algoritme dat bepaalt hoe verschillende nodes in het netwerk tot een consensus komen. Het algoritme zou het eerste algoritme in zijn soort zijn dat veilig is. Het zou wiskundig verifieerbaar zijn omdat het door wetenschappers wordt beoordeeld. Dit algoritme is ontwikkeld door een team van onderzoekers van 5 universiteiten onder leiding van Prof. Aggelos Kiayias (Edinbrugh University).

Cardano heeft een oplossing om het aantal transacties per seconde te verhogen. In Cardano wordt tijd verdeeld in “Tijdperken” en “Slots”. Eén Tijdperk duurt 1200 minuten (20 uur), en bevat 600 slots. Dit betekent dat één slot 120 seconden duurt. Ook heeft ieder slot een eigen leider, genaamd de slot leader.

De leider van het slot is de enige node dat tijdens het slot een blok kan produceren. Leiders van slots doen in feite hetzelfde als Bitcoin-miners.

Als een slot offline is op het tijdstip van zijn slot, mist het zijn kans om een blok te produceren en moet het wachten om een andere keer te worden geselecteerd. De slots kunnen dus leeg zijn tijdens een tijdperk. Ten minste 51% van de blokken moet worden gecreëerd.

Slot Leaders

Slot leaders worden gekozen uit de deelnemers die meedoen door te staken. Deze deelnemers hebben dus een bepaalde hoeveelheid ADA nodig dat ze kunnen staken, voordat ze gekozen kunnen worden als leider van een slot.

Tijdens een tijdperk stemmen de stemmers voor de slot leaders van het volgende tijdperk (600 slot leaders) zodat op het einde van elk tijdperk de slot leaders (zij die de blokken zullen samenstellen) van het volgende tijdperk al gekend zijn en niet meer kunnen veranderen.

Het is ook belangrijk op te merken dat een persoon met een hoge stake meerdere malen tot slot leader kan worden gekozen tijdens het volgende tijdperk. Het aantal keren dat een persoon wordt geselecteerd is evenredig met zijn stake (het aantal ADA-token dat hij inzet).

In onderstaande illustratie zie je hoe structuur en verdeling van de slot leaders eruit kan zien.

Stemming

Het grootste probleem met Proof of Stake is dat de gekozen personen willekeurig moeten worden gekozen, maar in verhouding tot hun stake. Als dit niet het geval is, zou dezelfde persoon verschillende keren na elkaar kunnen worden geselecteerd en dubbele uitgaven doen (verschillende keren dezelfde transactie verrichten).  Cardano stelt een bijzondere oplossing voor om willekeurigheid te garanderen.

Kiezers zullen hun private key gebruiken om hun intentie aan te geven om slot leader te worden voor een bepaald tijdperk. Deze intentie wordt gezien als een toezegging van de persoon dat hij er zal zijn en beschikbaar zal zijn wanneer zijn slot arriveert. De bedoeling is een willekeurig geheim bericht dat door elke kiezer wordt gekozen. Het kan van alles zijn.

Dit proces verloopt in twee fasen:

• De kandidaten sturen eerst een versleutelde intentie (bericht) naar alle nodes met een geheime sleutel.
• Ze onthullen allemaal hun geheime sleutels op hetzelfde moment.

Zo kunnen alle deelnemers de stemintentie en de inhoud ervan zien. Alle intenties worden in feite gebruikt om een volledig willekeurig sead te genereren. Deze sead wordt gebruikt in een algoritme dat willekeurig een Lovelace (het equivalent van een satoshi in Cardano) selecteert uit al diegenen die in het spel worden gebracht. Dit gebeurt zo vaak als er slots zijn in een tijdperk, of 600 keer. Hoe meer Lovelaces een persoon in het spel heeft, hoe groter de kans dat hij gekozen wordt.

Als meer dan 51% van de slots in een tijdvak geen blokken genereert, is het tijdvak ongeldig.

Toonaangevende slots kunnen deelnemen aan meerdere Cardano-blokkades tegelijk. Het idee is om meerdere tijdperken op hetzelfde moment te laten beginnen en eindigen. Hierdoor zouden de blockchains tegelijkertijd kunnen groeien. Maar ook om transacties parallel te beheren (blockchain overschrijdend) omdat de tijdperken nog steeds gesynchroniseerd zouden zijn.

RINA Recursieve Internetwork Architecture

De oplossing voor het verplaatsen van grote datapakketten zonder het hele netwerk te hoeven synchroniseren, heet RINA, wat staat voor Recursieve Internetwork Architecture. Dit vertraagt het netwerk naarmate de blockchain zwaarder wordt.

Dit maakt een heterogeen netwerk mogelijk, dat nog steeds voldoet aan de beginselen die nodig zijn om de veiligheid te garanderen. In 2019 werd RINA ingevoerd binnen het testnet van de blockchain, en is nu ook in gebruik genomen binnen de operationele blockchain.

Programmeertaal

Voor het programmeren van transacties zoekt Cardano een middenweg tussen Bitcoin, waarvan de taal extreem moeilijk en inflexibel is, en Ethereum (Solidity), waarmee veel kan worden gedaan. 

Cardano heeft zijn eigen taal ontwikkeld, genaamd Simon. Het biedt alle nodige tools om financiële transacties te schrijven. Een tweede taal, Plutus (gebaseerd op Haskell), wordt gebruikt om te communiceren met externe financiële entiteiten.

Het gebruik van deze programmeertalen maakt de blockchain veiliger, omdat de mogelijkheden beperkt zijn. Dit is niet het geval voor Ethereum, gezien hier al verschillende hacks zijn geweest in de smart contracts. Dit komt voornamelijk door enkele kwetsbaarheden in Solidity.

Met deze programmeertaal kunnen functies worden toegevoegd door een soft fork zonder dat de hele Cardano-code hoeft te worden bijgewerkt (hard fork). Voor dApps zal Cardano in staat zijn om Solidity direct te ondersteunen. Er zullen enkele wijzigingen worden aangebracht zodra zij klaar zijn met het aanpassen van de Ethereum Virtual Machine (EVM).

Kun jij nog niet programmeren door middel van Plutus? Geen zorgen. Je kunt je namelijk aanmelden voor een programma om Plutus te leren. Je kunt jezelf voor dit programma aanmelden op de website van Cardano.

Plutus Core

Er wordt gebruik gemaakt van Plutus Core om de smart contract te verbinden met de blockchain. Plutus is namelijk een vrij complexe programmeertaal die niet direct door een blockchain begrepen kan worden. Daarom wordt deze taal omgezet naar een taal die veel simpeler te begrijpen is.

Dit zorgt ervoor dat ontwikkelaars nog steeds complexe applicaties kunnen schrijven, terwijl dit niet ten koste gaat van de snelheid van de blockchain. Een blockchain heeft namelijk veel resources nodig om een smart contract uit te voeren. Des te makkelijker deze uit is te voeren, des te sneller de blockchain zijn werk kan doen.

Natuurlijk zijn er ook andere manieren om kracht te besparen. Zo zijn er veel ecosystemen die gebruik maken van sidechains, waar specifieke taken op worden uitgevoerd. Hierdoor wordt een groot gedeelte van de rekenkracht die nodig is verdeeld over verschillende blockchains. Dat gebeurt bijvoorbeeld ook bij Avalanche.

Ethereum apps naar Cardano verplaatsen

Cardano wil een alternatief voor Ethereum zijn. Een nadeel voor Cardano is het feit dat de meeste dApps op dit moment al zijn geschreven voor EVM’s. Je zou denken dat ontwikkelaars een nieuwe applicatie voor Cardano moeten schrijven, wanneer ze ook van deze blockchain gebruik willen maken. Dat is gelukkig niet het geval.

Het is namelijk mogelijk om applicaties ontzettend snel en makkelijk te verplaatsen van Ethereum naar Cardano. Hierdoor kunnen ontwikkelaars ervoor kiezen om geen gebruik meer te maken van Ethereum, en in plaats daarvan verder te gaan met Cardano. Een andere mogelijkheid is dat ontwikkelaars een eigen applicatie ontwikkelen vanuit een bestaande Ethereum-applicatie.

Applicaties op een blockchain zijn immers open source, wat betekent dat iedereen gebruik mag maken van deze applicaties, als ook deze mag hergebruiken.

Marlowe

Marlowe is een tool waarmee iedereen snel en makkelijk een dApp kan ontwikkelen. Het is een soort block builder, wat betekent dat je een applicatie in elkaar kunt zetten door simpelweg blokken te verplaatsen. Deze applicatie is bovenop Plutus en Haskell gebouwd, wat betekent dat je geen kennis nodig hebt over deze programmeertalen om applicaties te kunnen maken.

Het grote voordeel hieraan is dat er veel meer applicaties op Cardano zullen komen. Iedereen kan immers een applicatie maken. Dat is iets wat bij Ethereum niet kan: je zult jezelf moeten verdiepen in Solidity om applicaties te kunnen maken voor Ethereum.

In onderstaande afbeelding zie je hoe de interface van Marlowe eruitziet, waarmee je zelf applicaties kunt ontwikkelen.

Wat is het ADA-token?

ADA is het token van de Cardano-platform. Het wordt voor verschillende doeleinden gebruikt. Zo kunnen gebruikers het als stake gebruiken. Wanneer ze mee willen doen aan het Proof of Stake netwerk, kunnen ze ADA inzetten als een soort borg. Vervolgens worden validators gekozen op basis van de stake die ze hebben ingezet.

Door ADA te staken, kun je meer ADA verdienen. Het netwerk keert namelijk beloningen uit aan de validators, die ervoor zorgen dat er nieuwe blokken worden toegevoegd aan de blockchain van ADA. Een andere manier om aan ADA te komen, is door het te kopen bij een crypto exchange.

Hieronder zie je in een illustratie hoe de interactie met tokens tussen de verschillende systemen eruitziet.

Hoe koop ik ADA?

Je kunt ADA op verschillende crypto exchanges kopen. We raden je aan om dit bij Binance of Bitvavo te doen, gezien de hoge liquiditeit van deze platformen. Je bent er dan zeker van dat je ten alle tijden ADA kunt kopen of verkopen. Dat is iets waar je bij kleine exchanges niet zeker van kunt zijn.

Natuurlijk is het ook mogelijk om ADA te kopen bij gedecentraliseerde exchanges (DEX’s) zoals Uniswap, Sushiswap en Pancakeswap. Houdt er echter wel rekening mee dat het een stuk lastiger is om ADA bij deze platformen te kopen. Het is veel simpeler om het via bijvoorbeeld Binance of Bitvavo aan te schaffen. Je hebt jouw tokens dan binnen enkele klikken in bezit. Klik hieronder om via Bitvavo ADA’s te kopen.

Hoe kan ik ADA opslaan?

De ADA-coins kunnen worden opgeslagen in vrijwel iedere wallet, aangezien Cardano een van de bekendste cryptoprojecten ter wereld is. Denk hierbij aan de wallet die aan de crypto exchange is gekoppeld, maar ook aan externe wallets zoals MetaMask. Je kunt je cryptomunten ook opslaan in andere wallets, zoals de Ledger wallet.

Wanneer je veel ADA in je bezit hebt, is het verstandig om deze in een hardware wallet op te slaan. Een cold wallet is namelijk veel veiliger dan een wallet die continu is aangesloten op het internet, zoals een MetaMask wallet of de wallet van een crypto exchange.

De koers van ADA

In het verleden is de koers van het ADA-token al flink op en neergegaan. Er vielen in het verleden dus mooie rendementen te behalen met dit project. Echter, dit hoeft geen garantie te bieden voor succes in de toekomst. De koers kan namelijk ook nog verder dalen dan dat de waarde op dit moment staat. 

Je wilt ADA-tokens natuurlijk voor de beste prijs kopen. Daarom raden we je aan om de koers van ADA-tokens in de gaten te houden. Dat kun je doen op verschillende websites, waaronder die van CoinMarketcap:

Conclusie

Cardano wil een cryptocurrency zijn waar alle stappen, protocollen en concepten worden beoordeeld en bekritiseerd door onderzoekers en ontwikkelaars, om de degelijkheid van het project te garanderen. Dit proces is vergelijkbaar met wat vandaag in wetenschappelijk onderzoek wordt gedaan. Het team neemt deel aan conferenties en schrijft papers.

Het project kan daardoor als serieus worden beschouwd. Veel crypto traders verwachten dat de waarde van ADA in de toekomst nog gaat stijgen. Of dat ook daadwerkelijk gaat gebeuren, weten we natuurlijk niet. We kunnen je wel aanraden om zelf onderzoek te doen naar Cardano, om erachter te komen of dit een verstandige investering voor jou kan zijn.