Eine demokratischere, gerechtere Gesellschaft mit wirtschaftlicher Teilhabe für alle Menschen – was nach Utopie klingt, ist erklärtes Ziel eines der spannendsten Blockchain-Projekte am Markt: Cardano, die „Blockchain der dritten Generation“ ist angetreten, um die Herausforderungen zu meistern, die Bitcoin und Ethereum bislang nicht lösen konnten: Skalierbarkeit, Interoperabilität und Nachhaltigkeit. Dabei unterscheidet sich Cardano vor allem durch seinen wissenschaftlich-methodischen Ansatz von anderen Netzwerken.
Die Philosophie
Der Grundgedanke von Cardano ist das Zusammenspiel von wissenschaftlicher Forschung, Validierung und Implementierung. Für die Erfinder ist dies die Voraussetzung, um die ambitionierten Ziele zu erreichen und mit der Cardano-Plattform die Zukunft von Blockchains und Kryptowährungen zu gestalten.
- Forschung
Wissenschaftler von renommierten Institutionen aus der ganzen Welt arbeiten an der Cardano-Blockchain. - Validierung
Unabhängige Akademiker und Experten aus der Branche begutachten die Forschungsergebnisse. - Implementierung
Die validierten Ergebnisse gehen an die Entwickler, deren Codierung wiederum mit Hilfe formaler Methoden der Mathematik auf korrekte Umsetzung überprüft wird.
Wer macht Cardano?
Drei unabhängige Organisationen arbeiten gemeinsam an der Umsetzung des Blockchain-Projekts:
- Die Cardano Foundation
- EMURGO
- IOHK
Die Cardano Foundation begleitet und überwacht die Weiterentwicklung der Cardano-Plattform. Als Non-Profit-Organisation mit Sitz in der Schweiz arbeitet das multinationale Team gemeinsam mit IOHK und EMURGO an der Vision, Cardano als Lösung für positive globale Veränderungen zu etablieren.
EMURGO ist ein Technologieunternehmen, das sich vor allem um die Vermarktung kümmert. Beispielsweise will man Firmen und Institutionen dafür gewinnen, Cardano einzusetzen.
Die eigentliche Entwicklung am Protokoll der Plattform geschieht bei IOHK – Input Output Hongkong. Das von Charles Hoskinson und Jeremy Wood gegründete Unternehmen entwickelt weltweit Krypto- und Blockchain-Lösungen. Für Cardano arbeitet ein Team aus mehr als 30 Wissenschaftlern und Ingenieuren stetig daran, die Plattform zu warten und weiterzuentwickeln.
Die Entstehung
Die Anfänge von Cardano gehen auf das Jahr 2015 zurück. Bereits damals, zwei Jahre vor dem offiziellen Launch, wurden die Ziele formuliert, die das Projekt auch heute noch bestimmen: Es sollte eine Antwort gefunden werden auf die drei großen Herausforderungen aller Blockchain-Netzwerke:
- Skalierbarkeit
- Interoperabilität
- Nachhaltigkeit
Charles Hoskinson und Jeremy Wood, die Gründer von IOHK, kannten sich bereits aus ihrer Zeit bei Ethereum (ETH). Hoskinson war einer der acht Gründer von Ethereum, verließ das Projekt aber 2014 nach Unstimmigkeiten.
Hoskinson brachte den mathematischen Background mit und die Absicht, Blockchain-Technologien mit einem wissenschaftlichen Ansatz weiterzudenken. Ebenso wollte Woods eine leistungsfähigere Blockchain entwickeln und die Idee der Smart Contracts weiterverfolgen. Schließlich entstand in Zusammenarbeit mit der Universität von Edinburgh, dem Tokyo Institute of Technology, der Universität von Athen und vielen anderen Institutionen die Blockchain-Plattform Cardano.
Cardano – das Projekt
Die Entwicklung von Cardano war von Anfang an geprägt von akademischer Forschung und einem streng wissenschaftlichen Ansatz. Jeder Entwicklungsschritt durchläuft einen aufwändigen Peer-Review-Prozess. Die Weiterentwicklungen von Cardano werden in mehreren Phasen veröffentlicht, die die Funktionalität des Netzwerks und die Anwendungsmöglichkeiten schrittweise erhöhen sollen. Die in der Roadmap beschriebenen Phasen der Blockchain sind noch nicht fertig entwickelt. Vielmehr arbeiten noch immer Dutzende Wissenschaftler und Ingenieure daran, die hoch gesteckten Ziele umzusetzen.
Doch nicht nur der wissenschaftliche Ansatz ist anspruchsvoll bei diesem Projekt. Auch technisch ist Cardano sehr herausfordernd. Schon die Programmiersprache Haskell ist keine Mainstreamsprache. Sie gehört zu den funktionalen Sprachen und ist mathematisch sehr komplex. Dafür erlauben Haskell-Anwendungen jedoch ein hohes Maß an Modifizierbarkeit und sind sehr zuverlässig.
Die Ziele
Um reale Anwendungen zu schaffen, sind folgende Voraussetzungen essenziell:
- Skalierbarkeit
Bei der Skalierung stehen drei Bereiche im Fokus: Transaktionen pro Sekunde, Netzwerk-Bandbreite und Datenmenge. - Interoperabilität
Hierbei geht es um die Kommunikation zwischen den verschiedenen Blockchains und um den Austausch zwischen Krypto- und traditionellen Systemen. - Nachhaltigkeit
Ziel der Cardano-Gründer war es, eine Blockchain zu bauen, die über Generationen hinweg überlebt. Aus diesem Grund war es ihnen wichtig, Prozesse zu etablieren, in denen sich das Protokoll Schritt für Schritt entwickeln kann.
Die Cardano-Blockchain
Das Netzwerk besteht aus zwei Schichten: dem Cardano Settlement Layer (CSL) und dem Cardano Computational Layer (CCL). Dies ist eine weitere Besonderheit. Denn die meisten Blockchain-Plattformen verfügen nur über eine Schicht, was zu Staus im Netzwerk führen kann. In der Folge verlangsamen sich Transaktionen und die Gebühren steigen.
Der Settlement Layer wickelt alle Transaktionen ab. Auf dem Computational Layer werden Account-Daten verarbeitet sowie Smart Contracts und dApps. Die Trennung in zwei Schichten ermöglicht das sichere Speichern von Metadaten und Personendaten – unabhängig voneinander. Des weiteren lassen sich Updates separat durchführen. Nicht zuletzt ist das Netzwerk dadurch sicherer, da niemals die ganze Plattform einem eventuellen Hackerangriff zum Opfer fallen kann.
Ouroboros Proof of Stake
Mit dem Konsensverfahren Proof of Stake (PoS) benötigt das Netzwerk nur einen Bruchteil der Energie, die etwa Bitcoin oder derzeit noch Ethereum verbrauchen. Zudem lassen sich damit deutlich höhere Transaktionszahlen erreichen. Der Konsens-Algorithmus von Cardano heißt Ouroboros. Es ist das erste nachweislich sichere Blockchain-Protokoll und ermöglicht die Dezentralisierung des Cardano-Netzwerks. Darüber hinaus erlaubt es, Skalierungen ohne dabei die Sicherheit zu beeinträchtigen.
Das Ouroboros-Protokoll ist zuständig für die Blockerstellung. Diese unterscheidet sich beim Proof of Stake-Mechanismus grundsätzlich vom Mining, wie man es etwa von Bitcoin kennt. Auf der Cardano-Blockchain wird Zeit in Epochen unterteilt, die etwa fünf Tage dauern. Jede Epoche besteht wiederum aus kurzen Zeiteinheiten, den Slots. Innerhalb dieser Slots können neue Blöcke erzeugt werden.
ADA – Cardanos Währung
ADA ist die native Kryptowährung von Cardano und gehört zu den führenden Währungen nach Marktkapitalisierung. Namensgeberin ist die Mathematikerin Ada Lovelace (1815–1852), die als Vorreiterin der Computerprogrammierung gilt. Auch die kleinste Stückelung von ADA verdankt der Wissenschaftlerin den Namen: 1 Lovelace entspricht 0,000001 ADA. Es wird maximal 45 Milliarden am Markt handelbare Coins geben, wobei derzeit etwa 31 Milliarden im Umlauf sind.
ADA erfüllt im Cardano-Netzwerk mehrere Funktionen:
- Zahlungsmittel
- Staking
- Smart Contracts
Um seine ADA sicher aufzubewahren, bietet Cardano zwei eigene Wallets an: das Full-Node-Wallet Daedalus und das browserbasierte Yoroi, das es auch als mobile Version gibt. Ferner bietet der Markt diverse Wallets anderer Anbieter, auf denen man ADA speichern und verwalten kann.
ADA Staking
Um das Proof of Stake-System zu veranschaulichen, vergleicht man es oft mit einer Lotterie. Jeder ADA-Coin steht für einen Lottoschein und je mehr jemand besitzt, umso höher die Chance, die Lotterie zu gewinnen, also einen neuen Block erstellen zu können. Dafür gibt es dann eine Belohnung in Form von ADA. Ein Algorithmus wählt zufällig aus, wer Transaktionen auf der Cardano Blockchain validieren darf. Entsprechend haben die Teilnehmer mit den meisten ADA eine höhere Chance, ausgewählt zu werden.
Mit dem Hard Fork von Byron auf Shelley im Juli 2020 begann eine neue Phase bei Cardano. Nun konnten Staking-Pools eingerichtet werden, sodass ADA-Eigentümer ihre Coins delegieren können. Damit bei einer eventuellen Konzentration auf wenige Pools die Dezentralität erhalten bleibt, haben die Cardano-Programmierer entsprechend vorgesorgt. Hier kommt wieder die Mathematik ins Spiel, die verhindert, dass ein Pool zu groß werden kann. Dafür legen die Entwickler fest, wie viele Pools es geben soll, wobei es hier kein Limit gibt. Sobald ein Pool größer wird als 1:Anzahl der Pools, wird die Höhe der Belohnungen gekappt. Dadurch besteht für potenzielle Interessenten aus finanziellen Gründen kein Anreiz, in solch einen „gesättigten“ Pool einzusteigen. Stattdessen ist die Teilnahme an einem kleineren Pool dann lukrativer. Somit hält das System die Dezentralität auf natürliche Weise aufrecht.
Smart Contracts
Smart Contracts gehören aktuell zu den wichtigsten Entwicklungen von Cardano. Derzeit finden die Arbeiten dazu auf dem Testnet statt. Noch in 2021 soll es möglich werden, Smart Contracts auf der Cardano-Plattform einzusetzen. Sobald die Programmierung für die Alonzo Hard Fork steht, können alle nötigen Funktionen auf das Mainnet umziehen. Nach Allegra im Dezember 2020 und Mary im März 2021 schließt Alonzo die Upgrades ab, die nötig sind, um die Ära „Goguen“ einzuleiten.
Cardanos Roadmap
Cardano ist ein Blockchain-Projekt, das sein volles Potenzial noch nicht erreicht hat. Die Entwicklung ist in fünf Phasen aufgeteilt, die jeweils einen Meilenstein repräsentiert. Jede Ära trägt den Namen einer historischen Persönlichkeit:
- Byron – Gründung
- Shelley – Dezentralisierung
- Goguen – Smart Contracts
- Basho – Skalierbarkeit
- Voltaire – Governance
Zwar bildet die Cardano-Roadmap die zeitliche Abfolge der Entwicklungsschritte ab, die Arbeit an den Phasen findet jedoch parallel statt. Somit verläuft auch der Wechsel von einer Ära zur nächsten nicht abrupt. Vielmehr sollen reibungslose Übergänge eine sichere Aufrechterhaltung des Netzwerks gewährleisten.
Mit der offiziellen Gründung von Cardano im September 2017 begann die Byron-Ära, benannt nach dem britischen Poeten und wichtigen Vertreter der Romantik Lord Byron. Er war übrigens der Vater von Ada Lovelace, nach der Cardanos Kryptowährung ADA benannt ist. In dieser Ära wurde die grundlegende Architektur des Netzwerks erstellt, die Funktionalität überprüft und die Community aufgebaut. Zu den wichtigsten Errungenschaften während dieser Phase zählt die Einführung von Ouroboros. Nicht zuletzt ging ADA an den Start, der Cardano-Coin.
Im Juli 2020 begann mit der Shelley-Ära eine bedeutende Weiterentwicklung des Cardano-Projekts. Denn diese Phase schafft die Voraussetzungen für ein vollständig dezentrales Netzwerk. Cardano soll 50-100 mal mehr dezentralisiert sein als andere führende Blockchain-Netzwerke. Bis zu 1.000 Staking-Pools übernehmen eine aktive Rolle bei Konsens und Governance und geben schließlich der Community Stimmrecht.
Durch das Mary-Upgrade im März 2021 wird Cardano zu einer Multi-Asset-Blockchain. (Diesmal war Mary Shelley, die Autorin von Frankenstein, Namenspatronin.) Benutzer der Cardano-Blockchain sollen nun auch eigene native Token erstellen und übertragen können, ähnlich dem ERC-20-Token-System. Dies eröffnet völlig neue technische Möglichkeiten und Anwendungsfälle.
Aktuell ist das Netzwerk in die Gougen-Phase eingetreten, an deren Ende Cardano Smart Contracts vollumfänglich unterstützen soll. In der darauf folgenden Ära Basho stehen Skalierung und Interoperabilität im Fokus der Entwicklung. Schließlich wird es bei Voltaire darum gehen, ein Governance-System zu etablieren, sodass sich das Netzwerk selbst tragen kann.
Ausblick
Um die Cardano-Blockchain zu warten und weiterzuentwickeln, wird ein Teil der Rewards nicht in die Staking-Pools ausgeschüttet sondern gesammelt. Über die Verwendung dieses Geldes wird in der finalen Phase auf der Blockchain abgestimmt. Zuletzt soll die volle Kontrolle auf die Nutzer übergehen. Dies bedeutet schließlich die Auflösung der Entwicklerteams. Die Community könnte dann gegebenenfalls darüber entscheiden, die Cardano-Entwickler mit weiteren Verbesserungen der Plattform zu beauftragen.
Zwar brauchen die Dinge bei Cardano oftmals ihre Zeit, doch dies ist durchaus positiv zu sehen: Man wartet lieber mit neuen Veröffentlichungen, anstatt vorschnell etwas herauszubringen, das nicht ausreichend getestet wurde. Vieles, das auf dem Testnet bereits funktioniert, ist auf dem Mainnet noch nicht sichtbar. Und während bei anderen Projekten oftmals Transaktionszeiten und Gebühren im Vordergrund stehen, konzentriert sich Cardano auf echte Lösungen. Unter anderem legt man ein großes Augenmerk auf die Kooperation mit Regierungen (vor allem in Afrika) und arbeitet dort, wo Menschen keinen Zugang zu Banken haben. Umso mehr sind daher langfristige Planung und kontinuierliche Entwicklung der Weg zum Ziel.