Leased Proof of Stake Konsensus Erklärt
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Leased Proof of Stake Konsensus Erklärt

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Veröffentlicht Apr 28, 2019Aktualisiert Oct 25, 2023
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Leased Proof of Stake Konsensus Algorithmus und das Waves-NG Protokoll. 

Autor: Guy Brandon, Waves Beiträger.

Das Waves-Netzwerk arbeitet auf Basis eines Leased Proof of Stake (LPoS)-Konsensalgorithmus in Kombination mit dem Waves-NG-Protokoll, der ein hohes Maß an Skalierbarkeit und Transaktionsdurchsatz ermöglicht.


Einf√ľhrung

Das¬†Waves-Netzwerk ging 2016 live, nachdem sein ICO 30.000 BTC gesammelt hatte - damals rund 16 Millionen Dollar. Das Projekt entwickelt ein umfassendes Blockchain-√Ėkosystem f√ľr den Einsatz in Gesch√§ftsprozessen mit einem breit gef√§cherten Toolkit, das verschiedene Anforderungen abdeckt - einschlie√ülich der einfachen Erstellung benutzerdefinierter Kryptow√§hrungstoken, unkomplizierter¬†Smart Contracts, Peer-to-Peer-Handel an einer integrierten dezentralen B√∂rse (DEX) und einer sicheren, komfortablen M√∂glichkeit zur Interaktion mit¬†dApps und Webservices √ľber das Waves Keeper Browser-Plugin.


Skalierbarkeit

Von Anfang an erkannte Waves, dass Skalierbarkeit f√ľr die Einf√ľhrung von Massen-Blockchains erforderlich sein w√ľrde, und priorisierte die Entwicklung von Technologien, um die Grenzen bestehender Blockchains zu √ľberwinden.¬†Bitcoin ist beispielsweise sehr sicher, aber relativ langsam und kann nur etwa 7 Transaktionen pro Sekunde (TPS) unterst√ľtzen. Bitcoin ist daher nicht effizient genug, um als Alltagsw√§hrung weltweit eingesetzt zu werden. F√ľr Bitcoin sind L√∂sungen wie das¬†Lightning Network erforderlich, um diesen Zweck zu erf√ľllen. Waves hat einen anderen Ansatz gew√§hlt und sich zun√§chst auf eine hohe On-Chain-Skalierbarkeit konzentriert, bevor es sich an andere Anwendungen wendete.


Guthaben Leasing

Der urspr√ľngliche Konsensalgorithmus von Waves war eine einfache Proof of Stake-Implementierung. Alle 100 Millionen WAVES-Token wurden nach dem ICO verteilt, und das Angebot ist fix: Es gibt keine Inflation, wie bei PoW-gesch√ľrften Coins. Daher erhalten Waves Block Validatoren (Forger, obwohl sie im Waves-√Ėkosystem typischerweise einfach als "Miner" bezeichnet werden) Transaktionsgeb√ľhren von den Bl√∂cken, die sie verarbeiten, aber keine Blockbelohnungen.¬†
Das Leased Proof of Stake (LPoS)-System wurde im Mai 2017 vollst√§ndig eingef√ľhrt, so dass Benutzer des Waves lite Clients - diejenigen, die keinen vollst√§ndigen Knoten betrieben haben - ihre WAVES-Token an Mining-Knoten vermieten k√∂nnen. Leased WAVES sind im Konto des Benutzers gesperrt und k√∂nnen nicht √ľbertragen oder gehandelt werden. Dennoch bleiben die Token in der vollen Kontrolle des Kontoinhabers und die Leasingvertr√§ge k√∂nnen jederzeit gek√ľndigt werden. Angesichts der technischen Gemeinkosten, die mit dem Betrieb eines Mining-Knotens verbunden sind, und der Notwendigkeit, rund um die Uhr online zu sein, ist nur ein relativ kleiner Teil der Waves-Community mit Knoten ausgestattet (eine Liste der Blockgeneratoren findest du unter https://dev.pywaves.org/generators/).¬†
WAVES-Token, die an einen Mining-Knoten vermietet sind, werden verwendet, um das Einsatzgewicht des Miners zu erh√∂hen, was wiederum die Chancen erh√∂ht, dass dieser Miner den n√§chsten Block findet. Das Leased Proof of Stake-System verbessert die Netzwerksicherheit auf mindestens zwei Arten. Erstens, je mehr WAVES verwendet werden, um das Netzwerk zu sichern, desto besser, denn es wird f√ľr einen Angreifer schwieriger, die Token zu sammeln, die f√ľr einen 51%-Angriff notwendig sind. Zweitens k√∂nnen WAVES von der Cold Storage Adresse eines Benutzers an einen Knoten vermietet werden, aber der Knoten selbst - der online bleibt - kann nur ein minimales Gleichgewicht aufweisen. Dadurch wird das Risiko, dass WAVES-Token von Computern, die online sind, gehackt werden, deutlich reduziert, da die geleasten Gelder nicht auf den Miner √ľbertragen werden.


Ein neuer Ansatz f√ľr den Konsens: Waves-NG

Ein weiteres Upgrade des Netzwerks erfolgte im Dezember 2017 mit der Einf√ľhrung von Waves-NG. Dies war ein neues Protokoll auf der Grundlage des Bitcoin-NG-Vorschlags des Cornell-IT-Professors Emin G√ľn Sirer.
Das urspr√ľngliche Bitcoin-Protokoll w√§hlt jeden Miner r√ľckwirkend aus. Nachdem ein Block zur Blockchain hinzugef√ľgt wurde, konkurrieren die Miner, um einen g√ľltigen Hash f√ľr den n√§chsten Block zu finden, basierend auf dem aktuellen Zustand der Blockchain. In der Zwischenzeit gehen neu generierte Transaktionen in den Speicherpool (Mempool), wo sie so lange anh√§ngig bleiben, bis ein Miner sie schlie√ülich sammelt und validiert.¬†
Obwohl sowohl die Bitcoin- als auch die Bitcoin-NG-Protokolle als Byzantinische fehlertolerante (BFT) Systeme betrachtet werden, wurde letzteres 2015 als skalierbare Alternative vorgeschlagen, die auf einem anderen Arbeitsmechanismus basiert. Auf einem Bitcoin-NG-System wird der n√§chste Miner im Voraus ausgew√§hlt und dieser Miner erstellt einen leeren "Schl√ľsselblock" - das ist der Block, der schlie√ülich der Blockchain hinzugef√ľgt wird. Kleine Bl√∂cke, die als "Mikrobl√∂cke" bezeichnet werden (bestehend aus jeweils einigen Transaktionen), werden in nahezu Echtzeit zu diesem Schl√ľsselblock hinzugef√ľgt. Dies ist wie das Hinzuf√ľgen mehrerer Einkaufst√ľten (Mikrobl√∂cke) zu einem Trolley (Schl√ľsselblock), bevor der volle Trolley schlie√ülich zur Kasse gefahren (zur Blockchain hinzugef√ľgt) wird. Das bedeutet, dass Transaktionen in wenigen Sekunden zur Blockchain hinzugef√ľgt werden k√∂nnen, wobei die einzige wirkliche Verz√∂gerung die Netzwerklatenz ist. Waves hat diese Idee f√ľr ein Proof of Stake-Netzwerk weiterentwickelt und das Waves-NG-Protokoll entwickelt - den ersten Einsatz von Bitcoin-NG f√ľr eine offene, √∂ffentliche Blockchain.
Eine weitere Erg√§nzung des √Ėkosystems ist MassTransfers. Diese erm√∂glichen es, bis zu 100 √úberweisungen innerhalb einer einzigen Transaktion mit reduzierten Geb√ľhren zu b√ľndeln. Die Begrenzung auf 100 txs pro MassTransfer wurde als Kompromiss gew√§hlt, um einerseits signifikante Kapazit√§t und Komfort zu erh√∂hen und andererseits die M√∂glichkeit einzuschr√§nken, sehr gro√üe Chargen von kosteng√ľnstigen Transaktionen auf einmal zu versenden. Wenn mehr Transfers durchgef√ľhrt werden m√ľssen, k√∂nnen mehrere MassTransfers nacheinander eingereicht werden.

Mit anderen Worten, Benutzer k√∂nnen einen MassTransfer einfach als eine andere Art von "Send transaction" w√§hlen, so dass sie bis zu 100 Empf√§nger in eine einzige Transaktion einbeziehen k√∂nnen. Dar√ľber hinaus k√∂nnen die Empf√§ngeradressen √ľber JSON bereitgestellt oder aus einer CSV-Datei hochgeladen werden, was es einfach und effizient macht, gro√üe Airdrops durchzuf√ľhren oder w√∂chentliche Auszahlungen an diejenigen durchzuf√ľhren, die ihre WAVES an Mining-Knoten vermieten. In Kombination mit Waves-NG erm√∂glichte die MassTransfer-Funktion eine sehr hohe √úbertragungsrate im Netzwerk.

Eine Reihe von Stresstests wurden im Waves-Netzwerk durchgef√ľhrt, um das Durchsatzpotenzial des neuen Protokolls zu messen. Im Oktober 2018 wurde ein gro√üer Stresstest im Mainnet durchgef√ľhrt. Dies zeigte, dass das √∂ffentliche, offene Blockchain-Protokoll (nicht nur ein begrenztes und kontrolliertes Testnet) √ľber 6,1 Millionen Transaktionen innerhalb eines 24-Stunden-Zeitraums unterst√ľtzen konnte - durchschnittlich 4.200 txs pro Minute oder 71 txs pro Sekunde, wobei der maximale Durchsatz Hunderte von Transaktionen pro Sekunde erreichte.


Schlussworte

Das Leased Proof of Stake-System erm√∂glichte es einfachen Benutzern ohne technisches Fachwissen das Waves-Netzwerk zu sichern und ihre WAVES an vollwertige Knoten zu vermieten, ohne die Kontrolle √ľber ihre Token zu verlieren. Inzwischen erm√∂glicht Waves-NG einen Durchsatz von bis zu 100 TPS, was einer Gr√∂√üenordnung, die gr√∂√üer zu vielen anderen Blockchains ist, entspricht. Die Geb√ľhren sind niedrig, weil es nicht notwendig ist Miner mit Blockpr√§mien zu bezahlen, um sie f√ľr hohe Stromkosten und teure Hardware zu entsch√§digen.

Die On-Chain-Skalierbarkeit war eine Priorit√§t f√ľr Waves, aber es gibt Grenzen in Bezug auf das Ausma√ü, in dem jede Blockchain aufgrund des ben√∂tigten Speichers und der ben√∂tigten Bandbreite auf diese Weise skaliert werden kann. Die Entwickler von Waves glauben, dass der aktuelle Ansatz f√ľr die Unterst√ľtzung von bis zu 1.000 TPS optimiert werden kann, bevor weitere Skalierungsl√∂sungen ben√∂tigt werden. Waves pr√ľft derzeit M√∂glichkeiten f√ľr eine Skalierungsl√∂sung mit Sidechains, die es erm√∂glichen, eine gro√üe Anzahl von Transaktionen in einer parallelen Kette zu verarbeiten, aber letztendlich auf der Hauptblockchain von Waves zu sichern.

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