Kryptovaluutat perustuvat lohkoketjuille. Yksi lohkoketju on kuin hajautettu digitaalinen tietokanta, joka sijaitsee itsenäisillä palvelimilla, jotka ovat toisiinsa yhteydessä. Näistä palvelimista käytetään usein englanninkielistä termiä node.
Lohkoketjun ja siinä toimivien palvelimien, käyttäjien ja laitteiden voi sanoa muodostavan verkoston, jossa informaatio liikkuu synnyttäen uusia osia ketjuun ja näin vapauttaen uutta kryptovaluuttaa verkoston toimijoiden käyttöön. Palvelimet ovat tärkeä osa tätä verkostoa, sillä ne esimerkiksi estävät lohkoketjun ja täten kryptovaluuttojen manipuloinnin tai väärentämisen. Palvelinten ylläpito voidaan toteuttaa muutamilla eri tavoilla. Esimerkiksi Cardano -palvelimet on toteutettu Stake Poolien muodossa, eli käyttäjät yhdistävät voimansa ja muodostavat itse palvelimet. Tässä tekstissä perehdytään tarkemmin Cardanon palvelimiin ja niiden toimintaperiaatteisiin.
Miten Cardano-palvelimet toimivat?
Cardano toimii niin kutstutu Proof of Stake -protokollan mukaan. Tämä tarkoittaa sitä, että useat käyttäjät ostavat osuuden yhdestä Stake Poolista. Stake Pool on yhden ylläpitäjän hallitsema yksikkö, joka toimii palvelimena ja osana koko lohkoketjuverkostoa. Näin Stake Pool hallinnoi usean käyttäjän osuuksia ja operoi osana lohkoketjua ansaiten osakkaille valuuttaa.
Uusien lohkojen syntyminen
Lohkoketjun tavoitteena on synnyttää tietokanta, jonka paikkansapitävyyden voi tarkistaa lohkon jokaisesta osasta. Ketjun muodostama palvelinten ja käyttäjien verkosto pyrkii edesauttamaan ketjun syntymistä kollektiivisesti. Jokainen ketju pohjautuu johonkin protokollaan, joka määrittää, minkä periaatteiden mukaan uusia lohkoja syntyy sekä uutta valuuttaa valuu markkinoille.
Jokainen uusi lohko yhdistyy ketjun edelliseen lohkoon. Kaikkiin lohkoihin on sisällytetty edellisen lohkon tiivistelmä, joten koko ketjun kaikki vaiheet ja tiedot löytyvät sen jokaisesta lohkosta. Tämän ansiosta ketjun vääristely tai manipulointi on mahdotonta esimerkiksi lohkojen järjestyksen muuttamisen, lohkojen poistamisen tai lisäämisen sekä ketjussa tapahtuneiden transaktioiden vääristämisen muodossa.
Koska Cardanon lohkoketju noudattaa Proof of Stake -protokollaa, uudet lohkot eivät synny esimerkiksi Bitcoinin tavoin louhimisprosessin tuloksena. Louhimisella tarkoitetaan kryptovaluuttojen yhteydessä monimutkaisten laskutoimitusten suorittamista, johon vaaditaan tehokkaita tietokoneita, komponentteja sekä valtavia määriä energiaa. Sen sijaan Cardanon algoritmit valitsevat mahdollisista palvelimista yhden, joka suorittaa transaktion, jonka seurauksena uusi lohko syntyy osaksi ketjua. Algoritmi valitsee palvelimen ja Stake Poolin, joka suorittaa transaktion. Valinta tapahtuu esimerkiksi Stake Poolin osakkaiden aiemman aktiivisuuden perusteella, joten tämä palkitsee verkoston aktiivisia toimijoita.
Time Slot & Epoch
Cardanon lohkoketju käyttää Ouroboros-protokollaa. Kyseessä on Proof of Stake -tyylinen protokolla, jolla on kuitenkin muutama ominaispiirre. Protokolla toimii Epoch ja Time Slot -aikamääreiden mukaan. Yksi Time Slot kestää tasan sekunnin. Tällä hetkellä yksi Epoch koostuu 432 000 Time Slotista, eli Epochin kesto on viisi vuorokautta.
Jokaisella Time Slotilla, eli sekunnin välein, ketju tarjoaa mahdollisuuksia Slot Leadereiksi kutsutuille henkilöille validoida transaktioita, jonka seurauksena uusia lohkoja syntyy ketjun jatkeeksi. Jos mahdollisuuksia annetaan useampia, niin kerralla on mahdollista synnyttää vain yksi uusi lohko. Muut mahdollisuudet poistetaan, ja Slot Leader joutuu odottamaan seuraavaa kertaa, kun ketju tarjoaa samaa mahdollisuutta.
Lähtökohtaisesti suurimmilla Stake Pooleilla on suurimmat todennäköisyydet saada useita mahdollisuuksia uusien lohkojen luomiselle. Jotta tilanne ei kuitenkaan koituisi liian epäreiluksi pienemmille Stake Pooleille ja niihin sijoittaneille osakkaille, Cardanon algoritmit tasaavat tilannetta, ja suosivat ajoittain pienempiä sijoittajia.
Slot Leader
Kuten edellisessä kappaleessa kävikin ilmi, Slot Leaderilla on suuri valta ja vastuu lohkoketjun ylläpidossa. Slot Leader valitaan yhden Stake Poolin osakkaiden joukosta. Mitä suuremman osuuden Poolista osakas omistaa, sitä suuremmalla todennäköisyydellä lohkoketjun protokolla nimeää tämän Slot Leaderiksi. Näin järjestelmä suosii suurimpia omistajia, mutta myös pienemmät osakkaat voivat tulla valituksi Slot Leaderiksi, jos onni potkaisee heitä, ja he jaksavat odottaa kärsivällisesti omaa vuoroaan.
Transaktion validointi
Kun Stake Poolista on valittu Slot Leader, ja tälle on tarjottu mahdollisuus validoida transaktio, hänen on tarkistettava ja taattava, että transaktio voidaan suorittaa. Jos kyseessä on esimerkiksi valuutan osto, Slot Leader varmistaa, että ostajalla on tarpeeksi varaa ostoksen tekoon. Tämän jälkeen transaktio validoidaan ja kirjataan osaksi lohkoketjua.