Proof-of-Stake Lease (LPOS)-Konsensalgorithmus und Waves-NG-Protokoll

Autor: Guy Brandon, beigesteuert von Waves.

Das Waves-Netzwerk verwendet den Lease-in-Proof-of-Stake (LPOS)-Konsensalgorithmus, der in Kombination mit dem Waves-NG-Protokoll eine hohe Skalierbarkeit und einen hohen Transaktionsdurchsatz des Netzwerks ermöglicht.


einführen

Das Waves-Netzwerk startete 2016 mit einem ICO, das 30.000 Bitcoin im Wert von etwa 16 Millionen US-Dollar einbrachte. Das Projekt zielt darauf ab, ein umfassendes Blockchain-Ökosystem zu entwickeln, das für Geschäftstransaktionsprozesse verwendet werden kann. Es umfasst Toolkits, die verschiedene funktionale Anforderungen abdecken, darunter die einfache Erstellung benutzerdefinierter digitaler Währungstoken, das direkte Schreiben von Smart Contracts und die integrierte Entschlüsselung für Peer-to -Peer-Transaktionen (DEX), sichere und bequeme Möglichkeiten zur Interaktion mit dApps und Webdienste, die vom Waves Keeper-Browser-Plug-in bereitgestellt werden.


Skalierbarkeit

Waves erkannte von Anfang an, dass Skalierbarkeit eine Notwendigkeit für die Förderung und Nutzung der meisten Blockchain-Projekte ist, und erkannte, dass relevante Technologien entwickelt werden müssen, um die Einschränkungen bestehender Blockchains zu lösen. Bitcoin bietet beispielsweise eine hohe Sicherheit, aber relativ langsame Transaktionsgeschwindigkeiten und kann nur etwa 7 Transaktionen pro Sekunde (TPS) unterstützen. Daher ist Bitcoin nicht effizient genug, um eine globale Währung zu werden. Um dieses Ziel zu erreichen, werden Layer-2-basierte Lösungen wie das Lightning Network von Bitcoin implementiert. Waves verfolgt bei dieser Ebene einen anderen Ansatz und konzentriert sich zunächst auf die Skalierbarkeit in der Kette, bevor Anwendungen der zweiten Ebene in Betracht gezogen werden.


Leasingsaldo

Der ursprüngliche Konsensalgorithmus von Waves basiert auf einem einfachen Proof-of-Stake-Protokoll. Insgesamt wurden nach dem ICO 100 Millionen WAVES-Token verteilt, und auch die Versorgung steht fest: Da es sich bei WAVE um einen „PoW“-Token handelt, gibt es keine Inflation. Daher erhalten Waves-Blockvalidatoren (Fälscher, wie sie im Waves-Ökosystem oft als „Miner“ bezeichnet werden) Transaktionsgebühren für die Blöcke, die sie verarbeiten, aber keine zusätzlichen Blockbelohnungen.

Das Leaseable Proof-of-Stake (LPoS)-System wurde im Mai 2017 vollständig eingeführt und das Protokoll ermöglicht es Benutzern mit dem Waves Lite-Client (diejenigen, die keinen vollständigen Knoten betreiben), ihre WAVES-Token an Mining-Knoten zu leasen. Gemietete WAVES sind im Konto des Benutzers gesperrt und können nicht übertragen oder gehandelt werden. Darüber hinaus bleiben die Token vollständig vom Kontoinhaber kontrolliert und können jederzeit nach Ablauf des Leasingvertrags gekündigt werden. Angesichts des technischen Aufwands, der mit dem Betrieb eines Mining-Knotens und der Verfügbarkeit rund um die Uhr verbunden ist, gibt es relativ wenige Waves-Communitys, die Mining-Knoten betreiben (eine Liste der Blockgeneratoren finden Sie unter https://dev.pywaves.org/generators/). .

An Mining-Knoten vermietete WAVES-Token können dazu verwendet werden, das Gewicht des Miners zu erhöhen und damit wiederum die Chance des Miners, den nächsten Block zu entdecken, zu erhöhen. Ein geleastes Proof-of-Stake-System verbessert die Sicherheit des Netzwerks auf mindestens zwei Arten. Erstens: Je mehr WAVES-Token zum Schutz des Netzwerks verwendet werden, desto besser, da es für einen Angreifer schwieriger wird, die Anzahl der Token zu sammeln, die für einen 51-Prozent-Angriff erforderlich sind. Zweitens werden WAVES-Tokens aus den Cold Wallets der Benutzer an Mining-Knoten vermietet, aber die Knoten selbst (diejenigen, die online bleiben) verfügen möglicherweise nur über einen geringen Restbetrag. Da geleaste Gelder nicht an Miner übertragen werden, kann dies das Risiko von Angriffen auf online gespeicherte WAVES-Token deutlich reduzieren.


Eine neue Konsensmethode: Waves-NG

Im Dezember 2017 verbesserte WAVES das Netzwerk weiter und startete das Waves-NG-Konsensprotokoll. Dabei handelt es sich um ein neues Protokoll, das auf dem Bitcoin NG-Schema basiert und vom Cornell-IT-Professor Emin Gün Sirer erfunden wurde.

Die vom ursprünglichen Bitcoin-Protokoll ausgewählten Miner sind rückverfolgbar. Nachdem ein Block zur Blockchain hinzugefügt wurde, konkurrieren die Miner miteinander, um basierend auf dem aktuellen Status der Blockchain einen gültigen Hash-Wert für den nächsten Block zu finden. Gleichzeitig werden neu generierte Transaktionen in den Mempool gestellt, wo sie so lange ausstehen, bis ein Miner sie sammelt und verifiziert.

Während sowohl Bitcoin als auch das Bitcoin NG-Protokoll als Byzantine Fault Tolerant (BFT)-Systeme gelten, wurde Letzteres 2015 als skalierbare Alternative zu einem anderen Arbeitsmechanismus vorgeschlagen. Im Bitcoin-NG-System wird der nächste Miner vorausgewählt, der einen leeren „Schlüsselblock“ erstellt – dieser Block wird schließlich der Blockchain hinzugefügt. Kleine Blöcke werden „Mikroblöcke“ genannt (bestehend aus mehreren Transaktionen) und werden nahezu in Echtzeit zu diesem Schlüsselblock hinzugefügt. Mit einer Analogie aus dem täglichen Leben ist dies so, als würde man ein paar Einkaufstüten (Mikroblöcke) in einen Warenkorb (Schlüsselblock) legen und dann den kompletten Warenkorb zur Kasse schieben (dem Blockchain-Netzwerk hinzufügen). Dies bedeutet, dass Transaktionen in Sekundenschnelle zur Blockchain hinzugefügt werden können und die einzige Verzögerung, die auftreten kann, die im Netzwerk ist. Waves hat den Proof-of-Stake-Mechanismus aktualisiert, um das Waves-NG-Protokoll zu erstellen. Dies war auch das erste Mal, dass das Bitcoin NG-Protokoll in einer offenen öffentlichen Blockchain konfiguriert wurde.

Weitere Verbesserungen des Ökosystems werden durch „MassTransfers“ erreicht. Es ermöglicht die Ausführung von bis zu 100 Überweisungen in einer einzigen Transaktion und reduziert die Bearbeitungsgebühren. Um einerseits Kapazitätserweiterung und Komfort in Einklang zu bringen, begrenzt MassTransfer jeden MassTransfer auf nur 100 Sendungen. Andererseits wird dadurch auch die Möglichkeit eingeschränkt, eine große Anzahl kostengünstiger Transaktionen gleichzeitig zu senden. Wenn eine größere Anzahl an Überweisungstransaktionen erforderlich ist, können mehrere MassTransfers-Übertragungstransaktionen nacheinander übermittelt werden.

Mit anderen Worten: Benutzer können einfach MassTransfer als alternative Möglichkeit zum „Senden von Transaktionen“ wählen, wodurch sie bis zu 100 Zahlungsempfänger in einer einzigen Transaktion hinzufügen können. Darüber hinaus kann die Adresse des Empfängers über JSON bereitgestellt oder über eine CSV-Datei hochgeladen werden, wodurch große Airdrops oder wöchentliche Zahlungen an Benutzer, die WAVES-Tokens an Mining-Knoten vermieten, direkt und effizient durchgeführt werden können. In Kombination mit Waves-NG ermöglicht die MassTransfer-Funktion extrem hohe Durchsatzraten im Netzwerk.

Um den potenziellen Durchsatz des neuen Protokolls zu bewerten, wurden eine Reihe von Stresstests im Waves-Netzwerk durchgeführt. Im Oktober 2018 wurde im MainNet ein großvolumiger Stresstest durchgeführt. Der Test zeigt, dass ein öffentliches Blockchain-Protokoll (nicht nur das begrenzte und kontrollierte TestNet) mehr als 6,1 Millionen Transaktionen in 24 Stunden bei durchschnittlich 4.200 Übertragungen pro Minute oder 71 Übertragungen pro Sekunde und einem Spitzendurchsatz von bis zu Hunderten von Transaktionen unterstützen kann .


Zusammenfassen

Lease Proof of Stake (LPOS) ermöglicht es normalen Benutzern ohne technisches Fachwissen, zum Schutz des Waves-Netzwerks beizutragen, WAVES an vollständige Knoten zu vermieten und gleichzeitig WAVES-Token zu kontrollieren. Gleichzeitig erreicht Waves-NG einen Durchsatz von bis zu 100 TPS, was eine Größenordnung höher ist als bei vielen Blockchains. Da den Minern keine finanzielle Vergütung gezahlt werden muss und diese keine hohen Stromrechnungen und teure Hardware tragen müssen, sind die Transaktionsgebühren sehr niedrig.

Für Waves hatte die Skalierbarkeit in der Kette schon immer Priorität, aber aufgrund des erforderlichen Speicherplatzes und der erforderlichen Bandbreite kann jede Blockchain auf diese Weise skaliert werden. Die Entwickler von Waves glauben, dass die aktuelle Lösung optimiert werden kann, bevor eine skalierbare Lösung und die Fähigkeit zur Unterstützung von Transaktionen mit bis zu 1.000 TPS weiter implementiert werden. Waves erforscht derzeit eine Skalierungslösung der zweiten Ebene mit Sidechains, die die Verarbeitung großer Transaktionsmengen auf parallelen Ketten unterstützen und letztendlich Schutz im Waves-Mainnet ermöglichen könnte.