Cardano (ADA)

Storia

Cardano nasce dalla mente di Charles Hoskinson, co-fondatore di Ethereum, il quale la definisce come la terza generazione di blockchain dopo Bitcoin ed Ethereum.

La prima generazione di blockchain, che comprende per l’appunto Bitcoin, offriva la possibilità di trasferire criptovalute da un wallet ad un altro in maniera totalmente decentralizzata e sicura, ma non aveva un ecosistema in grado di offrire ulteriori servizi o di creare applicazioni all’interno di essa. La seconda generazione di blockchain invece, come Ethereum, ha lanciato la possibilità di creare smart contracts e applicazioni decentralizzate, ma aveva ancora diversi problemi legati alla scalabilità e all’interoperabilità.

L’obiettivo che si pone Cardano è quindi la creazione di un ecosistema avanzato basato sugli smart contracts e sulle DApps, ma, a differenza dei suoi predecessori, Cardano punta a risolvere i problemi di Bitcoin ed Ethereum ricominciando da zero e con un approccio scientifico e filosofico. Partiamo però dagli inizi.

Cardano nasce nel 2015 come progetto di ricerca, per capire come le criptovalute possano essere migliorate. Infatti, il team di sviluppo non era altro che un gruppo di scienziati, ingegneri e matematici che aveva il compito di unire i lati positivi di Bitcoin e di Ethereum e migliorarli, creando ‘la blockchain perfetta’.

Dopo la conclusione della sua ICO, raccogliendo ben 62 milioni di dollari, il progetto ha inizio e il 29 settembre 2017 partì la prima fase del progetto, la cosiddetta “Byron phase”, che vedremo poi nel dettaglio nei paragrafi successivi.

Come funziona

I 3 aspetti su cui si basa la blockchain di Cardano sono:

• Scalabilità: la rete di Cardano riesce a processare un gran numero di transazioni al secondo (tps), cambiando il limite in base alla necessità e al traffico della rete e implementando varie tecniche riguardanti la compressione dei dati. Attualmente la media è circa di 7 tps poiché la rete non è particolarmente intasata, ma questo limite può essere aumentato fino a 50 tps e ben oltre in caso di bisogno. Inoltre, è in arrivo un’implementazione con il progetto Hydra, il layer-2 di Cardano, in grado di aumentare la scalabilità attraverso dei sistemi di multi-sidechain per raggiungere livelli puramente teorici di tps pari a centinaia di migliaia, se non milioni;
• Interoperabilità: uno dei problemi più frequenti all’interno del mondo crypto è sicuramente l’interoperabilità. Spesso è considerata come uno scopo di secondo rilievo rispetto alla scalabilità o alla decentralizzazione, ma rimane un obiettivo fondamentale per il settore. Cardano difatti è stata sviluppata per supportare trasferimenti cross-chain, differenti tipi di token e smart contracts scritti con linguaggi di programmazione di comune utilizzo;
• Sostenibilità: il meccanismo di consenso proof of stake permette alla blockchain di essere autosufficiente, grazie inoltre al sistema di governance guidato dalla community che permette di gestire tramite votazione il treasury system, un fondo creato grazie a una porzione dei nuovi ADA (criptovaluta nativa di Cardano) mintati, usati per le transazioni e distribuiti come rewards per le pool di staking.

Team

La peculiarità di Cardano è probabilmente il suo team di sviluppo. Esso è costituito da 3 team diversi indipendenti, ognuno con un leader, che controllano i vari aspetti del progetto:

• IOHK: “InputOutput Hong Kong”, fondata da Charles Hoskinson e Jeremy Wood con il compito di creare blockchain in modo decentralizzato. La particolarità di questa compagnia difatti è quella di essere formata da piccoli team di ricercatori, educatori e partner accademici sparsi in tutto il mondo, autosufficienti e in grado di decidere insieme gli sviluppi di Cardano. IOHK in particolare si occupa di promuovere la ricerca e gli studi accademici legati al mondo crittografico e blockchain;
• Cardano Foundation: custode legale del protocollo e del brand Cardano, la fondazione si occupa di ampliare l’adozione e le partnerships della blockchain. E’ inoltre una sorta di consiglio che decide insieme alla community il meglio per Cardano;
• Emurgo: sviluppa, supporta e crea opportunità commerciali e facilita l’integrazione di esse all’interno della blockchain. Possiede uffici sparsi in tutto il mondo (Giappone, USA, Singapore, India, Indonesia) creando una sorta di network di esperti e sviluppatori blockchain.

Fasi del progetto

Le fasi del progetto prendono i loro nomi da personaggi di spicco dell’800:

• Byron | Foundation: la fase iniziale, iniziata ufficialmente nel settembre 2017. La prima versione di Cardano prevedeva semplici scambi di ADA, la criptovaluta della rete. Inizialmente la rete era centralizzata, sostenuta interamente da due stake pool gestite dai team di sviluppo IOHK ed Emurgo. Sempre in questa fase sono stati lanciati i due wallet ufficiali di Cardano: Yoroi e Daedalus;
• Shelley | decentralization: Shelley ha finalizzato la blockchain, portandola ad essere decentralizzata. Basata sul modello “federale” di Byron, le pool di staking sono diventate community pool e si sono via via sviluppate, decentralizzando la rete. Per implementare questo aggiornamento, piuttosto importante a livello tecnico, è stato eseguito un hard fork unico nel suo genere. In questo caso, infatti, l’hard fork non ha creato una seconda chain post update, ma ha mantenuto lo storico della fase Byron, mantenendo quindi sulla chain i blocchi di Byron, seguiti da un periodo di transizione e successivamente l’arrivo dei blocchi Shelley;
• Goguen | smart contracts: questa fase ha introdotto lo sviluppo di smart contracts, la creazione di DApps e di custom token permettendo lo sviluppo di un vero e proprio ecosistema simile a quello di Ethereum;
• Basho | scalability: questa fase si concentrerà esclusivamente sul migliorare e potenziare la scalabilità e l’interoperabilità della rete, spostando quindi lo sviluppo da nuove funzionalità al potenziamento di quelle già esistenti;
• Voltaire | governance: Voltaire permetterà di poter partecipare attivamente allo sviluppo e al miglioramento della blockchain grazie al sistema di governance on chain basato sullo staking.

Ouroboros

Ouroboros non è altro che il nome dato all’algoritmo di consenso Delegated-Proof-of-Stake (DPoS) alla base di Cardano. La sua particolarità è quella di dividere i blocchi in epoche, divise successivamente in slot di tempo.

Uno Slot Leader viene eletto casualmente ad ogni time slot e avrà il compito di aggiungere nuovi blocchi alla chain. Non c’è quindi una ‘corsa’ alla creazione del blocco, ma avviene il tutto randomicamente e si hanno maggiori possibilità di essere scelti proporzionalmente al numero di ADA che si possiede.

I detentori possono delegare i propri ADA all’interno delle staking pools in modo da avere la possibilità di essere eletti pur restando offline. In molti algoritmi di consenso, infatti, è necessario restare online in ogni istante per non perdere l’occasione di creare il blocco.
Inoltre, per mantenere la rete sicura ed evitare comportamenti malevoli da parte dei nodi, si ricevono ricompense in base agli ADA che si possiedono anche se non si creano nuovi blocchi, mantenendo costante un piccolo valore di ricompense per tutti coloro che decidono di mantenere la rete attiva.

Questo algoritmo Proof of Stake è stato il primo ad essere reputato scientificamente sicuro e accettato dalla community crittografica di Crypto 2017.

Ourobors ha diverse fasi legate al suo sviluppo, vediamole nel dettaglio:

1. Classic: ha implementato le fondamenta dell’algoritmo: l’efficienza energetica della PoS, gli incentivi allo staking e la randomicità della selezione dei Slot Leader. Quest’ultima caratteristica è la cosa che differenzia Ouroboros dagli altri algoritmi proof-of-stake: la randomicità della scelta permette una sicurezza di gran lunga maggiore rispetto a qualunque altro algoritmo di consenso perché sfavorisce la possibilità di pattern e quindi di possibili falle di sicurezza;
2. BFT: “Byzantine Fault Tolerance”, di fatto è stata l’implementazione che ha migliorato la comunicazione tra i nodi ed è la fase che ha gettato le basi per l’aggiornamento Shelley del network;
3. Praos: questa fase ha implementato il sistema di epoche e time slots nonché una coppia di chiavi cryptate che aggiunge un ulteriore livello di sicurezza nella creazione dei blocchi (che vedremo poi nel dettaglio);
4. Genesis: in questa fase verrà implementato un sistema innovativo per la creazione di sidechains. In sostanza sarà possibile creare nuove blockchain collegate a una main-chain partendo direttamente dal genesis block, e non da alcuni “trusted checkpoint” come avviene per altre side-chains già in uso;
5. Crypsinous: questa fase introdurrà un sistema per preservare la privacy degli utenti, creando quindi una blockchain potenzialmente privata. Questo aggiornamento non verrà introdotto sulla blockchain di Cardano, ma sarà un possibile aggiornamento di cui che altre blockchain potranno usufruire;
6. Chronos: quest’ultimo aggiornamento permetterà di resistere ad attacchi della rete basati sui fusi orari dei nodi, permettendo di sincronizzarsi su un sistema temporale a sé e unico per il network.

Le keys di Cardano

Le chiavi di Cardano si dividono in:

• Node keys: Rappresentano la sicurezza della blockchain e si suddividono ulteriormente in:
  • Operator/operational key: sono una coppia di chiavi (cold e hot) gestite dall’operatore del nodo;
  • KES key pair: per ottenere un nodo in grado di produrre blocchi, è necessaria un’ulteriore coppia di chiavi, le KES (Key Evolving Signature). Queste chiavi hanno la particolarità di essere a scadenza, permettendo quindi una maggiore sicurezza in caso di attacchi informatici o di furti;
  • VRF keys: l’aggiornamento Praos di Ouroboros ha aggiunto queste chiavi, dette VRF (Verifiable Random Function), aggiungendo quindi un ulteriore livello di sicurezza. In altri protocolli (Ouroboros classic o BFT), tutti conoscono chi ha il diritto di creare il blocco in ogni time slot perché lo Slot Leader è pubblico. Dopo Praos, nessuno conosce in anticipo chi sarà lo Slot Leader, nemmeno lo Slot Leader stesso. Una volta che il processo di generazione del blocco verrà avviato, lo Slot Leader che è stato estratto dovrà verificare di essere se stesso utilizzando le VRF keys.
• Address keys: rappresentano gli indirizzi che identificano i fondi nella blockchain e si suddividono in:
  • Payments key: singola coppia di chiavi usata per generare gli UTXO adresses;
  • Staking key: coppia di chiavi utilizzata per generare le rewards dello staking.

Governance

L’ultimo aggiornamento di Cardano, Voltaire, ha come unico scopo quello di creare un sistema completamente decentralizzato sotto ogni aspetto del network.

Voltaire infatti permetterà alla community, ovvero a chiunque abbia diritto di voto all’interno della governance, di votare per: aggiornamenti della rete, miglioramenti tecnologici e gestione del treasury fund.

Chiunque all’interno della community di Cardano può proporre un aggiornamento, il quale sarà soggetto successivamente a votazione. Per ottenere il diritto di voto bisogna avere degli ADA in staking.

Ci sono 3 tipi di ruoli nelle votazioni:

• Voter: il ruolo base che permette di ottenere il diritto al voto. Si ottiene raggiungendo un valore minimo e il voter ha la possibilità di votare direttamente o di delegare il proprio voto;
• Experts: hanno gli stessi diritti dei voter, ma il peso del suo voto aumenta in base al numero di voters che delegano i propri voti a lui;
• Election committee: vengono scelti casualmente tra i voter e saranno coloro che avranno il ruolo di scrutatori alla fine della votazione. Anch’essi possono partecipare alla votazione;

La votazione si basa su 3 opzioni: si, no e astensione. Durante il periodo di votazione ci sono diverse proposte che vengono visionate e votate.

Successivamente al periodo di votazione, la Voting committee registra e verifica i voti, prendendo una parte del treasury fund (circa il 20%) e distribuisce questa quota tra tutti i voters e gli experts.

Tokenomics di Cardano (ADA)

ADA è la coin nativa della blockchain di Cardano ed è necessaria per operare nella sua rete, in particolare per tutto ciò che concerne lo staking, fees, governance e per le funzionalità che verranno implementate con gli aggiornamenti previsti per i prossimi mesi ed anni.

L’offerta massima di monete è stata stabilita a 45 miliardi di ADA, mentre l’offerta totale, che comprende sia le monete in circolazione sia quelle nella Tesoreria, si attesta all’incirca a 34 miliardi di ADA, alla data della scrittura. Negli anni è stato lanciato anche un wallet specifico per Cardano, chiamato “Daedalus”, da cui è stata sviluppato “Yoroi”, una versione più leggera, veloce e semplice da usare dello stesso.

La Initial Coin Offerings

L’ICO di Cardano avvenne tra il 30 settembre e il 31 dicembre del 2016 e al genesis block vennero generati 31.112.484.646 ADA.

Di seguito elenchiamo la distribuzione di tali monete annessa di percentuale:

·         Pubblico: 25.9 miliardi (57.6%)

·         Riserva: 13.9 miliardi (30.9%)

·         IOHK: 2.46 miliardi (5.5%)

·         EMURGO: 2.07 miliardi (4.6%)

·         Cardano Foundation: 640 milioni (1.4%)

Durante l’ICO il team di Cardano cercò sin da subito di perseguire i principi di decentralizzazione della blockchain e distribuzione delle monete, nonché di espansione del network al fine di raggiungere il più grande numero di persone possibile.

D’altronde, uno dei principi-cardine delle crypto è «banking the unbanked». Se la maggior parte delle monete sono nelle
mani di fondi di investimento, VC (Venture Capitalists) oppure di high net-worth individuals, allora è molto probabile che questi soggetti, mossi dalla mera speculazione, scarichino i loro assets sul mercato quando il prezzo della crypto sale di molto.

Un team di sviluppatori deve scegliere se attirare finanziamenti sostanziosi e rapidi oppure costruire nel tempo un network con una community ampia e una blockchain il più possibile decentralizzata e distribuita.

Al momento della scrittura, i detentori dell’offerta massima di ADA risultano cosi’ suddivisi:

• Tesoreria: 1.7%
• Riserva: 24.4%
• Offerta circolante: 73.9%

Se volessimo fare un parallelismo sappiamo che Bitcoin è assimilabile a una commodity (nel senso di strumento finanziario) poiché la sua offerta di monete non è controllabile, manipolabile o gestibile da nessun soggetto privato o pubblico.

Se considerassimo solamente la distribuzione degli ADA, si potrebbe dire che si avvicina molto al livello di Bitcoin, ricordando però che la
tokenomics, ossia la politica monetaria, di ADA può essere modificata più facilmente di quella di BTC.

Staking e inflazione

Essendo Cardano basata sull’algoritmo di consenso Delegated Proof of Stake, è possibile mettere in staking i propri ADA per ricevere uno staking reward, che varia in base alla performance della “pool” che l’utente sceglie.

In questi anni, lo staking ratio è stato all’incirca il 70%, che è una cifra abbastanza alta, tenendo conto che la distribuzione degli ADA, la decentralizzazione della blockchain e la grandezza della community che supporta Cardano sono notevoli.

Inoltre, una percentuale di coin messe in staking così alta può determinare un supply shock, ossia oscillazioni estreme del prezzo in base alle variazioni della domanda.

I validatori che possiedono le pools e coloro che delegano i propri ADA per lo staking ottengono una ricompensa ad ogni epoca e un’epoca consiste in 5 giorni.

Le rewards sono composte dall’espansione dell’offerta circolante e dalle commissioni di transazione.

La “nuova” offerta circolante arriva dalla Riserva, che consiste nella differenza tra la maximum supply e la total supply di ADA. Durante ogni epoca, lo 0.3% della Riserva viene distribuito come staking rewards e finanziamento della Tesoreria.

Si è incentivati allo staking di ADA per il medio-lungo periodo perché l’inflation rate di ADA, cioè il tasso di inflazione dell’offerta, si attesta intorno al 2% annuo (APY) e risulta inferiore alla media dello staking reward offerto dalle staking pools, da 5% al 6% APY.

Sempre in termini di paragone, come per Bitcoin l’inflazione dell’offerta degli ADA non è lineare: la maggior parte degli ADA sono stati rilasciati nei primi anni di vita di Cardano e intorno al 2030 si prevede che possa diventare quasi “deflattiva”.

Con ciò si intende che non ci sarà più bisogno che la domanda aumenti per assorbire il rilascio delle nuove monete, perché la quantità di quelle che entreranno in circolazione sarà notevolmente ridotta rispetto agli inizi della blockchain di Cardano.

NFT, DeFi e Metaversi

All’interno dell’ecosistema cardano sono già presenti numerosi progetti riguardanti il mondo DeFi e NFT, nonché diversi metaversi in via di sviluppo.

Primo marketplace NFT fra tutti è probabilmente CNFT.io, l’Opensea di Cardano, che ha già registrato vendite da centinaia di migliaia di dollari e volumi di milioni.

I due metaversi più promettenti sono Cornucopias (di cui abbiamo già parlato nella lezione dedicata “Meta | Cos’è il metaverso e come sarà in futuro”) e Pavia.

Pavia è stato il primo metaverso ad essere costruito su Cardano e prende il nome dalla città natia di Gerolamo Cardano, lo scienziato italiano che ha ispirato il nome della blockchain.

Per quanto riguarda la defi, ci sono decine di dex e progetti legati a stablecoin, uno tra tutti “Ardana”.

Wallets

Attualmente ci sono due wallet attivi nell’ecosistema Cardano:

• Daedalus: wallet full-node disponibile per PC, è il wallet più completo, ma anche il più pesante in termini di GB e difficile da utilizzare, poiché molto tecnico. Infatti, è un wallet che scarica con sé un nodo della blockchain, risultando scomodo per l’utilizzatore medio ma perfetto per i validatori;
• Yoroi: versione mobile e browser di Daedalus ma senza il nodo. Permette un collegamento più immediato per la DeFi e i progetti NFT.