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A German translation from the original source: [1] (2018-05-16)

Das Anreiz- und Delegations-Team

  • AGGELOS KIAYIAS
  • ELIAS KOUTSOUPIAS
  • MARIO LARANGEIRA
  • LARS BRÜNJES
  • DIMITRIS KARAKOSTAS
  • AIKATERINI STOUKA

EINLEITUNG

WAS SIND ANREIZE?

Anreize im Rahmen einer Kryptowährung sind Möglichkeiten, Menschen zur Teilnahme am Protokoll zu ermutigen, ihm treu zu folgen und sich bestmöglich im Interesse anderer Benutzer und des Systems zu verhalten.

Im Falle von Bitcoin bedeutet dies, Blöcke zu produzieren und so viele gültige Transaktionen wie möglich in diese Blöcke aufzunehmen. Für Cardano bedeutet es, online zu sein und einen Block zu erstellen, wenn dieser Benutzer zum Slot-Leader gewählt wurde, sowie am Wahl-Prozess eines Slot-Leaders zur Erstellung eines Blocks teilzunehmen.

Die Teilnahme am Cardano-Protokoll verursacht weitaus geringere Rechenkosten als die Teilnahme an Bitcoin. Dennoch ist es sowohl für die Sicherheit als auch für die Effizienz des Protokolls wichtig, Slot-Leader online zu haben, wenn sie an der Reihe sind, einen Block zu erstellen oder am Wahlprozess teilzunehmen.

FINANZIELLE ANREIZE

Wenn wir von Anreizen sprechen, meinen wir monetäre Anreize in Form von ADA. Als Gegenleistung für die Teilnahme am Protokoll und die Unterstützung des effizienten Betriebs des Systems werden die Beteiligten mit einer bestimmten Menge ADA belohnt.

Es gibt aber auch andere Arten von Anreizen: Faktoren wie Idealismus oder Moral oder der allgemeine Wunsch, "das Richtige zu tun".

Ziel ist es, dass die monetären und moralischen Anreize perfekt aufeinander abgestimmt sind. Dieses Ideal wird jedoch nicht immer erreicht, manchmal müssen sich die Menschen entscheiden, ob sie das moralisch Richtige tun oder ihren finanziellen Gewinn verfolgen.

UNSER ZIEL

IN CARDANO STREBEN WIR EINE PERFEKTE ABSTIMMUNG DER ANREIZE AN.

Wir wollen Stakeholder dazu anregen, online zu sein, wenn sie am Protokoll teilnehmen müssen, zum Beispiel um einen Block zu erstellen. Menschen, denen es an Interesse, technischem Wissen oder Zeit fehlt, um bei Bedarf online zu sein, können trotzdem teilnehmen, indem sie ihren Einsatz an einen Pfahl-Pool delegieren.

DELEGATION

KONFIGURATION VON STAKE-POOLS

Für maximale Effizienz und Sicherheit sollte eine solide Mehrheit der Anteile (ca. 80 %) an eine Reihe von Staking-pools delegiert werden (ca. 100 scheint eine vernünftige Anzahl zu sein).

Die Stake-Pools sollten wann immer notwendig online sein, und sie sollten Relay-Knoten bereitstellen, die eine zusätzliche Netzwerkinfrastruktur darstellen. Der verbleibende Anteil (ca. 20%) sollte "kleinen" Stakeholdern gehören, die sich entscheiden können, entweder selbst am Protokoll teilzunehmen oder einfach nichts zu tun.

ÜBERTRAGUNG DER BETEILIGUNG AN CARDANO

Cardano ist ein Proof of Stake System, d.h. der Besitz von ADA bedeutet mehr als das Halten von Bitcoin für das Bitcoin-Protokoll.

Cardano ist eine vollwertige Kryptowährung, daher kann ADA natürlich auch zum Kauf von Waren oder Dienstleistungen verwendet werden. Darüber hinaus bringt das Halten von ADA auch das Recht und die Pflicht mit sich, am Protokoll teilzunehmen und Blöcke zu erstellen.

Diese beiden Aspekte des Haltens von ADA können durch Delegation getrennt werden: Ein Stakeholder kann sein Recht auf Protokollteilnahme unter Beibehaltung des Geldwertes delegieren.

KONTROLLE ÜBER DIE MITTEL

Der Akt der Delegation bedeutet kein Verzicht auf die Kaufkraft. Nur das Recht zur Teilnahme am Protokoll wird delegiert. Die Mittel können jederzeit normal verwendet werden.

ADDRESSEN

Es gibt drei verschiedene Arten von Adressen, von denen jede mit zwei kryptographischen Schlüsselpaaren verbunden ist, eine für die Bezahlung und eine für das Staken. Alle drei Typen verhalten sich in Bezug auf die Bezahlung identisch.

Basis-Adresse: Der Stake-Schlüssel ist direkt mit der Adresse verknüpft.

Zeiger-Adresse: Die Adresse enthält einen "Zeiger" auf ein Delegationszertifikat auf der Blockkette, das den Stake-Schlüssel definiert.

Unternehmens-Adresse: Staking ist damit nicht möglich. Diese Adressart ist für Börsen gedacht, die die ihnen anvertrauten Gelder nicht für die Protokollteilnahme verwenden sollen.

DELEGATIONS-ZERTIFIKATE

Ein Delegationszertifikat delegiert Staking-Rechte von einem Staking-Schlüssel zum anderen.

Sie kann in der Blockkette als Teil der Metadaten einer Transaktion veröffentlicht werden, wobei sich ein Zeiger auf sie beziehen kann. Ein solches veröffentlichtes Zertifikat wird als Schwergewicht bezeichnet. Bei widersprüchlichen Zertifikaten gewinnt das letzte in der Blockkette.

Die Gebühren für die Erstellung eines schwergewichtigen Delegationszertifikats sind die Transaktionsgebühren für die enthaltene Transaktion.

Ein leichtgewichtiges Zertifikat wird nicht auf der Blockkette veröffentlicht, sondern in den Block-Headern enthalten, um die Staking-Rechte für die Adresse, die zum Slot-Leader gewählt wurde, nachzuweisen. Es enthält auch eine "Seriennummer", um die Verbindung zu lösen.

STAK POOL REGISTRIERUNG

Jemand, der einen Staking-Pool erstellen möchte, erstellt eine Registrierungsurkunde und bettet sie in eine Transaktion ein, die die Pool-Registrierungsgebühren an eine spezielle Adresse zahlt.

Das Zertifikat enthält den Staking-schlüssel des Poolführers.

Personen, die in den Pool delegieren möchten, müssen (schwergewichtige) Delegierungszertifikate erstellen, die ihren Einsatz an diesen Schlüssel delegieren.

SZENARIEN

Durch die Kombination von Basis- und Zeigeradressen und "Ketten" von Delegationszertifikaten kann eine Vielzahl von Szenarien abgedeckt werden, darunter:

  • Brieftaschen (wallets) für normale Benutzer
  • Offline-Wallets mit Kalt-staking
  • Wallets mit erweiterter Privatsphäre
  • Staking-Pool wallets
  • Enterprise (Exchange) wallets

GEBÜHREN

TRANSAKTIONSGEBÜHREN

Es gibt zwei Hauptgründe für Transaktionsgebühren in Cardano oder einer anderen Kryptowährung:

  • Die Verhinderung von Distributed Denial of Service (DDoS)-Angriffen. Bei einem DDoS-Angriff versucht ein Angreifer, das Netzwerk mit Spam-Transaktionen zu überfluten. Wenn er für jede dieser Scheintransaktionen eine ausreichend hohe Gebühr zahlen müsste, würde diese Form des Angriffs unerschwinglich werden.
  • Um Mittel für Anreize zur Verfügung zu stellen.

WIE TRANSAKTIONSGEBÜHREN FUNKTIONIEREN

Wann immer jemand einen Betrag von ADA überweisen möchte, wird eine minimale Gebühr für diese Transaktion bezahlt. Diese minimale Gebühr bestätigt die Transaktion, obwohl es dem Absender freisteht, höhere Gebühren zu zahlen, wenn er dies wünscht.

MONETÄRE EXPANSION

  • Das Gesamtvolumen von ADA beträgt heute ca. 31.000.000.000.000.
  • Die maximale Versorgung beträgt 45.000.000.000.000.
  • Es stehen also fast 14.000.000.000.000 ADA für Anreize zur Verfügung.
  • Dies ist eine sehr große Menge, aber keine unendliche - ihr Einsatz sollte mit der Zeit exponentiell abnehmen.

MINIMALE GEBÜHREN

Zum Beispiel kostet eine Transaktion der Größe 200 Bytes (eine ziemlich typische Größe):

0,155381 ADA + 0,000043946 ADA/Byte × 200 Byte = 0,1641702 ADA.

Die minimalen Gebühren für eine Transaktion werden nach der Formel berechnet:

a + b × size

wobei:

  • a ist eine spezielle Konstante, momentan ist sie 0,155381 ADA;
  • b ist eine spezielle Konstante, im Moment ist sie 0.000043946

ADA/Byte;

  • size ist die Größe der Transaktion in Bytes.

Der Grund für den Parameter a ist die oben genannte Verhinderung von DDoS-Angriffen. Selbst eine sehr kleine Dummy-Transaktion sollte genug kosten, um einen Angreifer zu belasten, der versucht, viele Tausende von ihnen zu generieren.

Der Parameter b wurde eingeführt, um die tatsächlichen Kosten widerzuspiegeln: Die Speicherung größerer Transaktionen benötigt mehr Computerspeicher als die Speicherung kleinerer Transaktionen, daher sollten größere Transaktionen teurer sein als kleinere.

RECHTFERTIGUNG

Im Laufe der Zeit, wenn mehr Menschen Cardano nutzen, werden mehr Transaktionsgebühren zur Verfügung stehen, um den Rückgang der monetären Expansion zu kompensieren.

Für ein willkürliches Beispiel eines exponentiellen Rückgangs könnten wir die Regel festlegen, 5% der verbleibenden ADA pro Jahr für Anreize zu verwenden:

Obwohl bestimmte Werte für die Parameter a und b berechnet wurden, werden diese Werte in Zukunft wahrscheinlich angepasst, um die tatsächlichen Kosten besser widerzuspiegeln.

Jahr Für Anreize verwendet Verbleibend
1 700,000,000 13,300,000,000
2 665,000,000 12,635,000,000
3 631,750,000 12,003,250,000
4 600,162,500 11,403,087,500
5 570,154,375 10,832,933,125
6 541,646,656 10,291,286,469
7 514,564,323 9,776,722,145
8 488,836,107 9,287,886,038
9 464,394,302 8,823,491,736
10 441,174,587 8,382,317,149

ANREIZVERTEILUNG

Im Betrieb von Ouroboros, dem Proof-of-Stake Protokoll von Cardano, ist die Zeit in Epochen und Slots unterteilt. Ein Slot dauert 20 Sekunden, während eine Epoche 21.600 Slots umfasst und fünf Tage dauert.

Die Anreize werden in jeder Epoche verteilt. Die Transaktionsgebühren der in dieser Epoche entstandenen Blöcke (zusammen mit ADA aus der monetären Expansion) werden in einem virtuellen Belohnungspool gesammelt und unter den Stakeholdern verteilt.

GRUNDGEDANKE DER VERTEILUNG

Der Belohnungspool aus einer Epoche wird je nach Einsatz auf Stake-Pools (und einzelne Protokollteilnehmer) verteilt.

Hierfür gibt es zwei Möglichkeiten:

  • Proportional zum Einsatz, der zu Beginn dieser Epoche kontrolliert wurde.
  • Proportional zur Anzahl der Slots zu der der Stake-Pool zum Slot-Leader gewählt wurde (nicht zur Anzahl der erstellten Blöcke).

HINWEIS: Aufgrund der Funktionsweise des Cardano-Protokolls haben diese Methoden die gleiche erwartete Belohnung, da die Wahrscheinlichkeit, zum Slot-Leader gewählt zu werden, proportional zum kontrollierten Einsatz ist.

ERSTE VERBESSERUNG: GROßE POOLS

Als erste Verfeinerung der Grundidee wird der maximale Anteil des Belohnungspools, den ein Staking-pool erhalten kann, auf 1/k begrenzt, wobei k die Anzahl der gewünschten Pools ist (k ∼ 100).

BEISPIEL

Gehen wir von k = 100 aus und betrachten wir die Beteiligungspools A und B mit 0,3 % bzw. 1,2 % der Anteile. Dann erhält A 0,3% des Prämienpools, B aber nur 1%.

MOTIVATION

Durch diese Regelung soll verhindert werden, dass einzelne STaking-pools zu groß werden, und eine Dezentralisierung der Nutzer gewährleistet ist.

ZWEITE VERBESSERUNG: ONLINE SEIN

Wie in der Einleitung erläutert, besteht der Sinn der Anreize darin, die Menschen zur Einhaltung des Protokolls zu bewegen. Daher sollten Staking-pools dafür bestraft werden, dass sie sich nicht an das Protokoll halten und nicht online sind, wenn sie an der Reihe sind.

TEILNAHMEBERECHTIGUNG

Infolgedessen wird es ein Prädikat geben, dass, wenn man die Slots betrachtet, für die ein bestimmter Einsatzpool als Anführer gewählt wurde, und die Anzahl der Blöcke, die er tatsächlich erstellt hat, entscheidet, ob der Einsatzpool für seinen Anteil am Belohnungspool in Frage kommt.

Dieses Prädikat wird auch nicht „alles-oder-nichts“ sein, sondern einen bestimmten Prozentsatz der verfügbaren Belohnungen basierend auf der Einhaltung des Protokolls vergeben.

Das Prädikat kann nicht so einfach sein wie "mindestens x% der Blöcke, die es erzeugen sollte", da dies dazu führen könnte, dass gegen Ende einer Epoche niemand online ist.

MERKMALE

UNVERTEILTE MITTEL

Beachten Sie, dass die beiden zuvor erläuterten Verbesserungen dazu führen können, dass nicht alle im Prämienpool enthaltenen Mittel verteilt werden. Dies ist eine Funktion, die es ermöglicht, die verbleibenden Mittel im Treasury zu verwenden.

SELBST MINING

Angriffe wie selbst-mining oder Block-Vorenthaltung können nicht funktionieren, da die Pools voneinander abgezäunt sind. Die Aktionen eines Pools wirken sich nur auf seine eigenen Belohnungen aus.

KEIN WETTKAMPF

Die Art und Weise, wie die Verteilung der Mittel funktioniert, bedeutet, dass es keinen Wettbewerb zwischen den Pools gibt: Es gibt nichts, was ein Pool tun kann, um seine Belohnungen zu erhöhen, indem er die Belohnungen eines anderen Pools verringert.

Es gibt auch keinen Anreiz für einen Pool, die Arbeit eines anderen Pools zu sabotieren.

VERTEILUNG AN DIE MITGLIEDER DES STAKE-POOLS

Nachdem der Belohnungs-Pool auf die einzelnen Pools aufgeteilt wurde, muss jeder stake-pool Anführer seinen Anteil an den Belohnungen auf die Mitglieder des Pools verteilen, d.h. die Personen, die ihren Einsatz an ihren Pool delegiert haben.

Die Art und Weise, wie dies geschieht, sollte zwei Richtlinien folgen:

Die Poolleiterin selbst soll für ihre Kosten (Rechenleistung, Online-Zeit) entschädigt und für ihren Einsatz belohnt werden.

Poolmitglieder sollten im Verhältnis zum Einsatz, den sie an den Pool delegiert haben, belohnt werden.

BEISPIEL

Betrachten Sie als ein willkürliches Beispiel Poolführerin Alice mit 0,2% der Anteile, die ihren Pool mit Bob (0,1% der Anteile) und Charlie (0,2% der Anteile) bildet. Nehmen wir weiter an, dass der Belohnungspool für eine fiktive Epoche 5.000.000 ADA enthält und dass Alice's Pool pflichtgemäß Blöcke während aller Slots erstellt hat, wenn er zum Slot-Leader gewählt wurde. Dann erhält Alice's Pool, der 0,5% der Anteile hält, 25.000 ADA aus dem Belohnungspool für diese Epoche.

Von den 25.000 ADA bekommt Bob die Hälfte von dem, was Charlie bekommt, aber Charlie bekommt weniger als Alice selbst, um Alice für die Kosten und den Problemen mit ihrem Pool zu belohnen.

Wenn Alice zusätzliche 5.000 ADA für ihre Probleme bekommt, würde sie 13.000 ADA bekommen, Bob 4.000 ADA und Charlie 8.000 ADA.

HINWEIS: Dies ist ein hypothetisches Beispiel, welches das Konzept der Belohnungsverteilung erklären soll. Die verwendeten Zahlen spiegeln nicht die zukünftigen tatsächlichen Vergütungsbeträge wider.