Algoritmul de consens Leased Proof of Stake și protocolul Waves-NG
Autor: Guy Brandon, colaborator Waves.
Rețeaua Waves funcționează pe baza unui algoritm de consens Leased Proof-of-Stake (LPoS) combinat cu protocolul Waves-NG, ceea ce oferă un grad ridicat de scalabilitate și un debit mare al tranzacțiilor.
Introducere
Rețeaua Waves a fost lansată în 2016 după un ICO care a strâns 30.000 BTC – aproximativ 16 milioane de dolari la momentul respectiv. Proiectul dezvoltă un ecosistem blockchain cuprinzător pentru utilizare în procesele de afaceri, cu un set de instrumente bogat, care acoperă nevoi diverse - inclusiv crearea ușoară de tokenuri de criptomonede personalizate; contracte inteligente clare; tranzacționare peer-to-peer pe o bursă descentralizată încorporată (DEX); și un mijloc sigur și convenabil de a interacționa cu dApps și servicii web prin plug-inul de browser Waves Keeper.
Scalabilitate
De la început, Waves a recunoscut că scalabilitatea ar fi necesară pentru adoptarea blockchainului în masă și a prioritizat dezvoltarea tehnologiei pentru a rezolva limitările blockchainurilor existente. De exemplu, Bitcoin este foarte sigur, dar relativ lent, și poate procesa doar aproximativ 7 tranzacții pe secundă (TPS). Prin urmare, Bitcoin nu este suficient de eficient pentru a fi folosit ca monedă de zi cu zi în întreaga lume. Pentru ca Bitcoin să îndeplinească acest scop, sunt necesare soluții de al doilea nivel, cum ar fi Lightning Network. Waves a adoptat o abordare diferită, concentrându-se inițial pe scalabilitate ridicată on-chain, înainte de a lua în considerare aplicațiile de al doilea nivel.
Leasingul soldului
Algoritmul de consens inițial al Waves a fost o simplă implementare Proof of Stake. Toate cele 100 de milioane de tokenuri WAVES au fost distribuite după ICO, iar rezerva este fixă: nu există inflație, ca în cazul monedelor minate prin PoW. Prin urmare, validatorii de blocuri Waves (creatorii, deși sunt cunoscuți, de obicei, ca „mineri” în cadrul ecosistemului Waves) primesc comisioane de tranzacție de la blocurile pe care le procesează, dar nu și recompense de bloc.
Sistemul Leased Proof of Stake (LPoS) a fost lansat complet în mai 2017, permițând utilizatorilor clientului Waves lite – cei care nu au rulat un nod complet – să-și închirieze tokenurile WAVES către nodurile de minerit. WAVES închiriați sunt blocați în contul utilizatorului și nu pot fi transferați sau tranzacționați. Totuși, tokenurile rămân sub controlul deplin al titularului de cont și închirierile pot fi anulate în orice moment. Având în vedere costurile tehnice asociate cu rularea unui nod de minerit și necesitatea de a fi online 24/7, doar o parte relativ mică din comunitatea Waves rulează noduri (o listă de generatoare de blocuri poate fi găsită la https://dev.pywaves.org /generatoare/).
Tokenurile WAVES care sunt închiriate unui nod de minerit sunt folosite pentru a crește ponderea stakingului minerului, ceea ce, la rândul său, crește șansele ca acel miner să găsească următorul bloc. Sistemul Leased Proof of Stake îmbunătățește securitatea rețelei în cel puțin două moduri. În primul rând, cu cât sunt folosiți mai mulți WAVES pentru a securiza rețeaua, cu atât mai bine, deoarece devine mai greu pentru un atacator să acumuleze tokenurile necesare pentru a efectua un atac de 51%. În al doilea rând, WAVES poate fi închiriat către un nod de la adresa de depunere offline a unui utilizator, dar nodul în sine – care rămâne online – poate avea doar un sold minim. Acest lucru reduce semnificativ riscul ca tokenurile WAVES să fie piratate de pe computerele care sunt online, deoarece fondurile închiriate nu sunt transferate minerului.
O nouă abordare privind consensul: Waves-NG
O nouă actualizare a rețelei a avut loc în decembrie 2017, odată cu lansarea Waves-NG. Acesta a fost un nou protocol bazat pe propunerea Bitcoin-NG a profesorului de informatică de la Cornell, Emin Gün Sirer.
Protocolul Bitcoin original alege retroactiv fiecare miner. După ce un bloc a fost adăugat la blockchain, minerii concurează pentru a găsi un hash valid pentru următorul bloc, pe baza stării curente a blockchainului. Între timp, tranzacțiile nou generate intră în centralizatorul de memorie (mempool), unde vor rămâne în așteptare până când un miner le colectează și le validează.
Deși atât protocolul Bitcoin, cât și Bitcoin-NG sunt considerate sisteme cu toleranță bizantină la erori (BFT), acesta din urmă a fost propus în 2015 ca o alternativă scalabilă bazată pe un mecanism de lucru diferit. Pe un sistem Bitcoin-NG, următorul miner este ales în avans și acest miner creează un „bloc cheie” gol - acesta este blocul care va fi adăugat în cele din urmă la blockchain. Blocuri mici numite „microblocuri” (constând din câteva tranzacții fiecare) sunt adăugate în timp aproape real la acest bloc cheie. Pentru a folosi o analogie de zi cu zi, este ca și cum ați pune mai multe pungi de cumpărături (microblocuri) într-un cărucior (bloc de taste), înainte ca acesta să se umple și să fie transportat la casă (adăugat la blockchain). Aceasta înseamnă că tranzacțiile pot fi adăugate la blockchain în doar câteva secunde, singura întârziere reală fiind latența rețelei. Waves a actualizat această idee pentru o rețea proof-of-stake, creând protocolul Waves-NG – prima implementare Bitcoin-NG pentru un blockchain deschis, public.
O altă completare a ecosistemului a fost MassTransfers. Acesta permite împachetarea a până la 100 de transferuri într-o singură tranzacție, cu comisioane reduse. Limita de 100 de txs per MassTransfer a fost aleasă ca un compromis între adăugarea unei capacități semnificative și comoditate, pe de o parte, și limitarea capacității de a trimite loturi foarte mari de tranzacții cu costuri reduse, toate simultan, pe de altă parte. Dacă trebuie efectuate mai multe transferuri, mai multe MassTransfers pot fi trimise secvențial.
Cu alte cuvinte, utilizatorii pot alege pur și simplu un MassTransfer ca alt tip de „Trimite tranzacție”, permițându-le să includă până la 100 de destinatari într-o singură tranzacție. Mai mult, adresele destinatarilor pot fi furnizate prin JSON sau încărcate dintr-un fișier CSV, ceea ce simplifică și eficientizează lansarea unor airdrops mari sau trimiterea de plăți săptămânale către cei care își închiriază tokenurile WAVE către nodurile de minerit. Combinată cu Waves-NG, funcția MassTransfer a permis un debit foarte mare în rețea.
O serie de teste de stres au fost efectuate asupra rețelei Waves pentru a măsura potențialul de debit al noului protocol. În octombrie 2018, a fost efectuat un test de stres major pe MainNet. Acesta a demonstrat că protocolul de blockchain public, deschis (nu doar un TestNet limitat și controlat) ar putea suporta peste 6,1 milioane de tranzacții într-o perioadă de 24 de ore - o medie de 4.200 txs pe minut sau 71 txs pe secundă, cu un debit maxim de sute de tranzacții pe secundă.
Gânduri de încheiere
Sistemul Leased Proof-of-Stake le-a permis utilizatorilor obișnuiți, fără experiență tehnică, să contribuie la securizarea rețelei Waves, închiriindu-și tokenurile WAVE către noduri complete, fără a pierde controlul asupra tokenurilor. Între timp, Waves-NG a permis un debit de până la 100 TPS, ceea ce este mult mai mult decât pe multe alte blockchainuri. Taxele sunt mici, deoarece minerii nu trebuie plătiți cu recompense de bloc ca o compensare pentru costurile ridicate ale energiei electrice și hardware-ul scump.
Scalabilitatea on-chain a fost o prioritate pentru Waves, dar există limite în măsura în care orice blockchain se poate scala în acest fel datorită stocării și lățimii de bandă necesare. Dezvoltatorii Waves cred că abordarea actuală poate fi optimizată pentru a suporta până la 1.000 TPS înainte de a fi necesare soluții de scalare suplimentare. Waves explorează în prezent opțiuni pentru o soluție de scalare de al doilea nivel, care implică sidechainuri, permițând procesarea unui număr mare de tranzacții pe un lanț paralel, dar care sunt în cele din urmă securizate pe blockchainul Waves principal.