租賃權益證明共識演算法和 Waves-NG 協議
作者：Guy Brandon，Waves 貢獻者。
Waves 網路在租賃權益證明 (LPoS) 共識演算法上運行，並結合 Waves-NG 協議，提供高度的可擴展性和交易吞吐量。
前言
Waves 網路於 2016 年推出，透過 ICO 籌集了 30,000 BTC（當時約 1,600 萬美元）。該專案正在為業務解決方案開發一個全面的區塊鏈生態系統，提供涵蓋各種需求的廣泛工具，包括輕鬆創建自訂代幣、智慧合約、內建去中心化交易所（DEX）上的點對點交易以及使用 Waves Keeper 瀏覽器插件與 dApp 和 Web 服務互動的安全且方便的方式。
可擴展性
Waves 從一開始便深知，區塊鏈技術要想廣泛應用，就必須提升可擴展性，並優先發展技術以突破現有區塊鏈的限制。例如，比特幣雖然非常安全，但速度相對較慢，每秒只能支援約 7 筆交易 (TPS)。因此，比特幣的效率不足以成為日常貨幣。要實現這一目標，比特幣需要像閃電網路這樣的第二層解決方案。 Waves 採取了不同的方法，最初專注於高鏈上可擴展性，之後才考慮第二層應用。
資產負債表租賃
Waves 最初的共識演算法是一個簡單的權益證明 (PoS) 實作。 1 億個 WAVES 代幣在 ICO 後全部分發完畢，其總供應量是固定的，不會像 PoW 代幣那樣出現通膨。因此，Waves 驗證者（偽造者，通常被稱為「礦工」）獲得的是區塊費用，而不是獎勵。
租賃權益證明 (LPoS) 系統於 2017 年 5 月全面上線，允許 Waves Lite 用戶端無法運行完整節點的用戶將其 WAVES 代幣租賃給挖礦節點。租賃代幣將鎖定在用戶帳戶中，無法轉移或交易。然而，這些代幣仍完全由其所有者控制，租賃協議可隨時取消。鑑於運行挖礦節點的技術開銷以及需要全天候在線，只有 Waves 社區中相對較少的參與者運行這些節點（驗證器列表可在 https://dev.pywaves.org/generators/ 找到）。
租賃的 WAVES 代幣可用於增加礦工的權益，從而提高挖到下一個區塊的機率。租賃權益證明系統至少在兩個方面提升了網路安全性。首先，網路中使用的 WAVES 代幣越多越好，因為攻擊者累積 51% 攻擊所需的代幣會變得更加困難。其次，用戶可以從冷錢包中將 WAVES 租賃給節點，但節點本身仍然連接到網絡，只需擁有最低餘額即可。這顯著降低了 WAVES 代幣被連接到網路的電腦盜用的風險，因為租賃的資金不會轉移給礦工。
Waves-NG 達成共識的新方法
2017 年 12 月，隨著康乃爾大學 IT 教授 Emin Gün Sirer 創建的基於 Bitcoin-NG 的新協議 Waves-NG 的推出，該網路進行了進一步升級。
最初的比特幣協議採用追溯式選舉礦工的方式。區塊添加到區塊鏈後，礦工會根據區塊鏈的當前狀態相互競爭，為下一個區塊尋找有效的哈希值。同時，新建立的交易會被放入記憶體池，在那裡處於等待狀態，直到其中一位礦工收集並驗證它們。
雖然比特幣和 Bitcoin-NG 都被認為是拜占庭容錯 (BFT) 協議，但後者於 2015 年被提出，作為一種基於不同工作機制來提高可擴展性的替代方案。在 Bitcoin-NG 中，會預先選擇下一位礦工並創建一個空的關鍵區塊，該區塊最終將添加到區塊鏈中。較小的區塊（稱為微區塊，由多個交易組成）被添加到這個關鍵區塊中。在日常生活中，這就像在購物車（關鍵區塊）裝滿並最終到達收銀台（添加到區塊鏈）之前，將多個購物袋（微區塊）添加到購物車中。這意味著交易可以在幾秒鐘內添加到區塊鏈中，唯一的實際延遲是網路延遲。 Waves 更新了權益證明 (PoS)，創建了 Waves-NG 協議，這是 Bitcoin-NG 針對開放公共區塊鏈的首次迭代。
生態系的另一個新增功能是 MassTransfers。此功能允許將最多 100 筆轉帳打包成一筆交易，並降低手續費。 MassTransfer 的每秒 100 筆交易上限是在高容量和便利性之間做出的妥協，同時也限制了發送大量低成本交易的能力。如果需要進行更多轉賬，可以串連多張 MassTransfers。
換句話說，用戶只需選擇 MassTransfer 作為另一種交易發送方式，即可在單筆轉帳中最多包含 100 位收件者。此外，收件人地址可以用 JSON 或 CSV 檔案形式提供，從而輕鬆有效地向那些將 WAVES 出租給挖礦節點的用戶進行大額空投或每週支付。與 Waves-NG 結合使用時，MassTransfer 可提供極高的網路吞吐量。
Waves 網路已進行多項測試，以評估新協議的吞吐量。 2018 年 10 月，主網壓力測試已完成。測試結果表明，該公共開放的區塊鏈協議每天可支援超過 610 萬筆交易，平均每分鐘 4,200 TPS 或每秒 71 TPS，最高吞吐量可達每秒 100 筆以上。
結論
租賃權益證明 (LPOS) 系統允許普通用戶透過將自己的 WAVES 代幣抵押給節點來維護 Waves 網路的安全，同時又不會失去對節點的控制權。同時，Waves-NG 的吞吐量高達 100 TPS，比許多區塊鏈高出一個數量級。交易成本也更低，因為無需向礦工支付區塊獎勵來補償他們的電力和昂貴設備成本。
鏈的可擴展性是 Waves 的首要任務，但由於所需的記憶體和頻寬，其他採用相同方案的區塊鏈網路有其限制。 Waves 的開發人員認為，在需要其他解決方案之前，它可以優化到支援高達 1000 TPS 的吞吐量。 Waves 目前正在探索各種第二層擴展方案，包括側鏈，這將允許在平行鏈上處理大量交易，並最終由主鏈進行保護。
