Geleaster Proof-of-Stake-Konsensalgorithmus und Waves-NG-Protokoll 

Autoren: Guy Brandon, Waves-Mitarbeiter.

Das Waves-Netzwerk läuft auf dem geleasten Proof-of-Stake (LPoS)-Konsensalgorithmus in Kombination mit dem Waves-NG-Protokoll, das ein hohes Maß an Skalierbarkeit und Transaktionsdurchsatz bietet.


Vorwort

Das Waves-Netzwerk wurde 2016 nach einem ICO ins Leben gerufen, bei dem 30.000 BTC eingesammelt wurden, damals etwa 16 Millionen US-Dollar. Das Projekt entwickelt ein umfassendes Blockchain-Ökosystem für Geschäftslösungen mit einer breiten Palette von Tools, die eine Vielzahl von Anforderungen abdecken, darunter die einfache Erstellung benutzerdefinierter Token, intelligente Verträge und Peer-to-Peer-Handel an einer integrierten dezentralen Börse (DEX). sowie eine sichere und bequeme Möglichkeit zur Interaktion mit dApps und Webdiensten mithilfe des Waves Keeper-Browser-Plugins.


Skalierbarkeit

Schon bei der Gründung von Waves erkannte das Unternehmen, dass für die Masseneinführung der Blockchain-Technologie die Skalierbarkeit verbessert werden muss, und priorisierte die Technologieentwicklung, um die Einschränkungen bestehender Blockchains zu überwinden. Bitcoin ist beispielsweise sehr sicher, aber relativ langsam und kann nur etwa 7 Transaktionen pro Sekunde (TPS) unterstützen. Daher ist Bitcoin nicht mächtig genug, um als Alltagswährung verwendet zu werden. Damit Bitcoin dies erreichen kann, ist eine Layer-2-Lösung wie das Lightning Network erforderlich. Waves verfolgte einen anderen Ansatz, der sich zunächst auf eine hohe Kettenskalierbarkeit konzentrierte, bevor er Layer-2-Anwendungen in Betracht zog.


Bilanzleasing

Der ursprüngliche Konsensalgorithmus in Waves war eine einfache Implementierung von Proof of Stake. Alle 100 Millionen WAVES-Token wurden nach dem ICO verteilt und ihr Gesamtvorrat ist festgelegt, ohne Inflation, wie es bei PoW-Coins der Fall ist. Folglich werden Validatoren auf Waves (Fälscher, obwohl sie normalerweise „Miner“ genannt werden) mit der Zahlung von Blockgebühren und nicht mit Belohnungen belohnt. 

Das Leased Proof of Stake (LPoS)-System wurde im Mai 2017 vollständig eingeführt und ermöglicht Benutzern des Waves Lite-Clients, die keinen vollständigen Knoten betreiben können, ihre WAVES-Token für Mining-Knoten zu leasen. Gemietete Token sind im Konto des Benutzers gesperrt und können nicht übertragen oder umgetauscht werden. Sie bleiben jedoch unter der vollständigen Kontrolle ihres Eigentümers und die Vermietung kann jederzeit storniert werden. Angesichts des technischen Aufwands, der mit dem Betrieb eines Mining-Knotens verbunden ist, und der Notwendigkeit, rund um die Uhr online zu sein, führt sie nur ein relativ kleiner Teil der Waves-Community aus (eine Liste der Validatoren finden Sie unter https://dev.pywaves.org/). Generatoren/). 

Geleaste WAVES-Tokens dienen dazu, den Einsatz des Miners zu erhöhen, was wiederum die Chancen erhöht, dass er den nächsten Block findet. Das Leased Proof of Stake-System verbessert die Netzwerksicherheit auf mindestens zwei Arten. Erstens: Je mehr WAVES im Netzwerk verwendet werden, desto besser, da es für einen Angreifer schwieriger wird, die für einen 51-Prozent-Angriff erforderlichen Token zu sammeln. Zweitens können WAVES aus dem Cold Wallet des Benutzers an einen Knoten geleast werden, der Knoten selbst, der mit dem Netzwerk verbunden bleibt, darf jedoch nur über ein Mindestguthaben verfügen. Dadurch wird das Risiko, dass WAVES-Tokens von Computern, die mit dem Netzwerk verbunden sind, gehackt werden, erheblich reduziert, da geleaste Gelder nicht an den Miner übertragen werden.


Ein neuer Konsensansatz mit Waves-NG

Eine weitere Aktualisierung des Netzwerks erfolgte im Dezember 2017 mit der Einführung von Waves-NG. Dabei handelte es sich um ein neues Protokoll, das auf Bitcoin-NG basierte und von Cornell-IT-Professor Emin Gün Sirer entwickelt wurde.

Das ursprüngliche Bitcoin-Protokoll wählt jeden Miner nachträglich aus. Nachdem ein Block zur Blockchain hinzugefügt wurde, konkurrieren die Miner untereinander darum, basierend auf dem aktuellen Status der Kette einen gültigen Hash für den nächsten Block zu finden. In der Zwischenzeit werden neu erstellte Transaktionen in den Mempool verschoben, wo sie ausstehend bleiben, während einer der Miner sie sammelt und überprüft. 

Obwohl diese beiden Protokolle, Bitcoin und Bitcoin-NG, als Byzantine General Task (BFT)-System gelten, wurde Letzteres 2015 als Alternative zur Verbesserung der Skalierbarkeit vorgeschlagen, basierend auf einem anderen Arbeitsmechanismus. Im Bitcoin-NG-System wird der nächste Miner im Voraus ausgewählt und erstellt einen leeren Schlüsselblock – das ist der Block, der schließlich zur Blockchain hinzugefügt wird. Zu diesem Schlüsselblock werden kleine Blöcke, sogenannte Mikroblöcke (bestehend aus mehreren Transaktionen), hinzugefügt. In einem alltäglichen Beispiel wäre das so, als würde man ein paar Einkaufstüten (Mikroblöcke) in einen Einkaufswagen legen (Schlüsselblock), bevor dieser voll ist und schließlich zur Kasse gelangt (zur Blockchain hinzufügen). Dies bedeutet, dass Transaktionen in nur wenigen Sekunden zur Blockchain hinzugefügt werden können, wobei die einzige mit dem Netzwerk verbundene echte Latenz auftritt. Waves hat seinen Proof of Stake aktualisiert, indem es das Waves-NG-Protokoll erstellt hat, die erste Interpretation von Bitcoin-NG für eine offene, öffentliche Blockchain.

Eine weitere Ergänzung des Ökosystems war MassTransfers. Dadurch können Sie bis zu 100 Überweisungen zu einer reduzierten Provision in einer Transaktion bündeln. Das Limit von 100 TPS für MassTransfer wurde als Kompromiss zwischen erheblicher Kapazität und Komfort sowie der Einschränkung der Möglichkeit, sehr große Mengen kostengünstiger Transaktionen zu senden, gewählt. Wenn mehr Transfers durchgeführt werden müssen, können mehrere MassTransfers nacheinander implementiert werden.

Mit anderen Worten: Benutzer können einfach MassTransfer als weiteren Transaktionsversandtyp auswählen und so bis zu 100 Empfänger in eine einzige Übertragung einbeziehen. Darüber hinaus können Empfängeradressen in JSON- oder CSV-Dateien bereitgestellt werden, was die Durchführung großer Airdrops oder wöchentlicher Auszahlungen an diejenigen, die ihre WAVES an Mining-Knoten vermieten, einfach und effektiv macht. In Kombination mit Waves-NG bietet MassTransfer einen sehr hohen Netzwerkdurchsatz.

Im Waves-Netzwerk wurde eine Reihe von Tests durchgeführt, um den Durchsatz des neuen Protokolls zu bewerten. Im Oktober 2018 wurde ein Stresstest des Mainnets durchgeführt. Dies zeigte, dass das öffentliche, offene Blockchain-Protokoll mehr als 6,1 Millionen Transaktionen pro Tag und durchschnittlich 4200 TPS pro Minute oder 71 TPS pro Sekunde unterstützen könnte, wobei der maximale Durchsatz 100+ Transaktionen pro Sekunde erreicht.


Abschluss

Das Leased Proof-of-Stake-System ermöglichte es normalen Benutzern, zur Sicherung des Waves-Netzwerks beizutragen, indem sie ihre WAVES-Tokens an Knoten übertragen, ohne die Kontrolle über diese zu verlieren. Gleichzeitig bietet Waves-NG einen Durchsatz von bis zu 100 TPS, was eine Größenordnung mehr ist als bei vielen Blockchains. Transaktionen sind auch günstiger, da den Minern keine Blockbelohnung gezahlt werden muss, um ihre Kosten für Strom und teure Ausrüstung auszugleichen.

Die Skalierbarkeit der Kette hat für Waves Priorität, für andere Blockchain-Netzwerke mit dem gleichen Ansatz gibt es jedoch aufgrund der erforderlichen Speichermenge und Bandbreite bestimmte Einschränkungen. Die Waves-Entwickler glauben, dass es so optimiert werden kann, dass es bis zu 1000 TPS unterstützt, bevor zusätzliche Lösungen erforderlich sind. Waves prüft derzeit verschiedene Optionen zur Skalierung der zweiten Schicht, zu der auch eine Sidechain gehört, die es ihm ermöglichen wird, eine große Anzahl von Transaktionen auf einer parallelen Kette zu verarbeiten und diese schließlich mit der Hauptkette abzusichern.