Cardano，也就是我们熟知的 ADA，即将步入 Shelley 激励测试网阶段，主要检验 staking 机制的运行效果。这个堪称「PhD 项目」的 PoS 公链于 2015 年创立，2017 年推出主网，并将从近期的激励测试网阶段起加快脚步，追赶路线图上的各个阶段目标。
此次激励测试网，将吸引众多 staker 参与，专业验证节点、普通持币人都能参与其中。这个总市值约 12 亿美元的网络，体量超过 Tezos 和 Cosmos 两大主流公链，将汇聚到 PoS 网络 staking 整体规模中，在 Shelley 主网上线后成为「stakeable assets」的重要组成部分。
本周 stakefish 文章将主要介绍 Cardano 及其 staking，阅读本文你将了解：
- Cardano 的网络进展
- 其共识算法 Ouroboros 的特点
- 其 staking 机制的独特之处
- Shelley 激励测试网参与度和奖励情况
进入加速发展期
一向「慢工出细活」的 Cardano 团队并不满足于推出一些「最小可用性产品（minimum viable product ）」，这在一定程度上解释了为什么这个联合爱丁堡大学，雅典大学和康涅狄格大学共同设计开发的「PhD」公链经历了漫长的打磨过程。
Cardano 的首席科学家 Aggelos Kiayia 也曾指出，可靠性是网络建设的最大目标，要考虑的并非理想环境的性能，而是最坏情况下所能达到的效果。
Cardano 路线图，目前正向 Shelley 阶段过渡，图片来源：https://cardanoroadmap.com
回顾第一阶段 Byron 网络，社区回复了 6 万多个提问，提交了 23000 多次代码，设计过程进行了多次修改。
今年 6 月，Shelley 测试网推出，11 月中旬，激励测试网流程开启，12 月 5 日，Shelley 激励测试网的激励标准发布，预计在 12 月 9 日将正式开启 staking 测试。此后，我们也有望看到网络进展的提速。
Cardano 联合创始人 Charles Hoskinson 也在激励标准发布当日进行了线上 AMA，提出 Cardano 将在 2020 年加快发展进程，谈及网络的商业化、资本化等内容。
- 如进展顺利，人们有望在 2020 年初看到路线图第二阶段——Shelley 主网的正式上线。
- 预计在第三阶段 Goguen 网络加入去中心化应用；
- 然后在第四阶段 Basho 网络大幅提升可扩展性，实现互操作性，达到万级 TPS；
- 最后在第五阶段 Voltaire 网络，也就是最终阶段，实现链上治理。
以上所有进展预期在 2020 年内完成。从项目创建到第一阶段完成用了 4 年，而在接下来的 1 年内，Cardano 志在完成 4 个阶段（各个阶段的研发时间段有所重合）的既定任务。
理解 Ouroboros 的关键词
Cardano 以其独创的 Ouroboros 算法而闻名，Ouroboros 是一种 PoS （工作量证明）共识算法。这就意味着在生产区块的时候，Cardano 网络也是依靠网络权益的多少来决定出块的概率的。在这个前提之下，Ouroboros 在生产区块的过程有自己的特点。
Cardano 团队想要尽可能多的涵盖不同的现实环境，这也使其设计越来越复杂，进而让人们更难了解这一网络的全貌。在「浩如烟海」的论文和资料之中，我们可以先选出几个关键词进行简要了解。
首先是时间概念：epoch 和 slot。
Ouroboros 算法中，生成区块的时间按照 epoch 划分，一个 epoch 又包含 21,600 个 slot。网络每 20 秒生成一个 slot，完成一个 epoch 的全部 21,600 个 slot 需要 5 天时间。
在每个 epoch 的周期内，被算法选中的多个权益池（stake pool，我们常说的验证节点）负责生成 slot，权益池也被称为 slot leader。
其次是层次概念：结算层和计算层。
结算层（SL）的作用类似于账户或余额账本，主要负责代币价值的传输，计算层（CL）用于处理智能合约。
这里的两个「层」与我们说的 Layer1 和 Layer2「链上+链下」的概念不同，Cardano 的计算层和结算层实际组成了「双链」结构。
staking 规则的独特之处
激励测试网并非 Shelley 主网的最终形态，而是在不断调整阈值和参数，引入新的因素，测试激励模型的博弈论目标。
即便如此，一些基本原则已经比较明确，这些原则的设计也能看出 Cardano 的独特之处。
1、防止节点的过度中心化。
在一个 epoch 结束之后，staking 奖励将按照各自贡献（主要依据权益占比）统一分配给参与出块的权益池，然后再由各个权益池按照委托代币占比分配给节点运营者和代币委托人。
为了抑制网络权利的过度集中，发放给单个权益池的奖励有最高限额，超过一定规模的权益池将不会获得更高的奖励，也就意味着，委托给过大的权益池将造成单个代币收益的降低。因此，人们在参与 staking 的过程中进行博弈，过程中实现相互的纳什均衡。
2、不存在 slashing。
许多 PoS 网络的激励机制中存在奖励（rewards）和罚没（slashing）正反两种激励形式。但 Cardano 并没有设置 slashing。
在回答「没有惩罚机制怎么确保 PoS 安全」这个问题时，Emurgo 研发团队的 Ruslan Dudin 回复说，因为其网络特点，Ouroboros 不需要像其它 PoS 网络那样通过 slashing 去确保安全，系统已经在安全模型和数学证明的设计可以确保一个健壮的交易账本。他认为，slashing 是 PoS 网络可选而非必要的一种机制。
3、staking 的同时可交易。
在此前的讨论和文章中我们了解到，在 Cardano 的 staking 过程中，持币人仅仅委托了参与网络协议的权利，而并非真正的代币。人们仍然可以在 staking 的同时用钱包转账，代币并没有被锁定。这是区别于许多 PoS 网络的显著特点。
这意味着，Cardano 网络的 staking 无需考虑代币流动性的问题，「解绑定周期」并不存在，这也将大大促进 staking 参与度的提升。
参与度与奖励率
Cardano 在 11 月 29 日进行了 Shelley 测试网的第二次快照。在快照前，按照指南在指定钱包进行操作的持币人将可以参与激励测试网。
测试期间，主网代币仍然可以进行交易，而测试网代币的 staking 奖励，将被转到随后升级的 Shelley 主网账户中。对于持币人来讲，相关操作并不复杂，较容易得到测试奖励。
Cardano 网络交易数量，来源：https://seiza.com
11 月 29 日快照当日转账的明显提升体现了激励测试网的参与程度。共有 5103 笔、总计 29,231,089,753 个 ADA 代币在链上交易，占初始代币供给量的 90% 以上。目前 Telegram 群中有 3000 人，许多参与者已经开始进行了针对稳定性和结算时间的压力测试。
日前发布的 Shelley 测试网激励标准上指出，每一个 epoch 将会有大约 380 万个 ADA 作为奖励，奖励率将根据 staking 参与率进行调整，参与率为 50% 时奖励率约为 7%-8%，参与率在 30% 时奖励率约为 15%。
测试网官方奖励计算器也刚刚正式发布，无论是权益池还是持币人都可以查看在不同 staking 比率、奖励占比、权益池规模等条件下预估的收益情况。
注：计算器链接为 https://staking.cardano.org/zh-cn/calculator
Shelley 激励测试网即将到来，作为多个网络的验证节点，stakefish 也将参与其中，共同推动 Cardano 网络进入崭新的阶段。
参考资料
- https://emurgo.io/en/blog/features-of-staking-in-cardano
- https://iohk.io/en/blog/posts/2018/01/11/on-the-ouroboros-design-how-rigour-and-engineering-are-essential-for-critical-infrastructure/
- https://iohk.io/en/blog/posts/2018/10/23/stake-pools-in-cardano/
- https://forum.cardano.org/t/charles-hoskinsons-surprise-ama-on-shelley-incentivized-testnet-details-05-12-2019/28813
- https://www.reddit.com/r/cardano/comments/d7ga51/staking_on_transferred_tokens_question/
- https://medium.com/@carloslopezdelara/whats-ouroboros-the-cardano-proof-of-stake-protocol-ad4b958e152en
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