Liisitud panuse tõenduse konsensuse algoritm ja Waves-NG protokoll
Autor: Guy Brandon, Waves'i kaastöötaja.
Wavesi võrk töötab liisitud konsensusalgoritmil (LPoS) Waves-NG protokolliga, mis võimaldab suurt skaleeritavust ja tehingu läbilaskevõimet.
Sissejuhatus
Wavesi võrk käivitati 2016. aastal pärast ICO-t, mis kogus 30 000 BTC-d – tol ajal umbes 16 miljonit dollarit. Projekti käigus arendatakse terviklikku plokiahela ökosüsteemi kasutamiseks äriprotsessides koos laiaulatusliku tööriistakomplektiga, mis katab erinevaid vajadusi – sealhulgas on lihtne luua kohandatud krüptoraha tokeneid; lihtsad nutilepinguid; võrdõigusvõrgu kauplemist sisseehitatud detsentraliseeritud börsil (DEX); ning see on turvaline ja mugav vahend DAppide ja veebiteenustega suhtlemiseks läbi Waves Keeperi brauseri plugina.
Skaleeritavus
Algusest peale tunnistas Waves, et plokiahela massiliseks kasutuselevõtuks on vaja skaleeritavust, ja seadis prioriteediks tehnoloogia arendamise, et lahendada olemasolevate plokiahelate piiranguid. Näiteks on Bitcoin väga turvaline, kuid suhteliselt aeglane ja suudab toetada vaid umbes 7 tehingut sekundis (TPS). Seega ei ole Bitcoin piisavalt tõhus, et seda saaks kasutada igapäevase valuutana kogu maailmas. Bitcoini jaoks on selle eesmärgi täitmiseks vaja teise astme lahendusi, nagu Lightning Network . Waves on võtnud teistsuguse lähenemisviisi, keskendudes esialgu kõrgele ahelasisesele skaleeritavusele enne teise tasandi rakenduste kaalumist.
Saldo liising
Wavesi algne konsensusalgoritm oli lihtne panuse tõenduse rakendamine. Kõik 100 miljonit WAVESi tokenit jagati pärast ICO-t ja pakkumine on fikseeritud: inflatsiooni pole, nagu PoW-kaevandatud müntide puhul. Seetõttu saavad Wavesi plokkide valideerijad (vermijad, kuigi Waves'i ökosüsteemis tuntakse neid tavaliselt lihtsalt „kaevandajate“ nime all) tehingutasusid töödeldavatelt plokkidelt, kuid ei saa plokkide eest tasu.
Liisitud panuse tõenduse (LPoS) süsteem käivitati täielikult 2017. aasta mais, võimaldades Waves Lite'i kliendi kasutajatel – neil, kes ei käitanud täissõlme – rentida oma WAVESi tokenid kaevandussõlmedele. Liisitud WAVESid on lukustatud kasutaja kontol ja neid ei saa üle kanda ega nendega kaubelda. Siiski jäävad tokenid täielikult kontoomaniku kontrolli alla ja liisingulepinguid saab igal ajal tühistada. Arvestades kaevandussõlme käitamisega seotud tehnilisi üldkulusi ja vajadust ööpäevaringselt võrgus olla, käitab ainult suhteliselt väike osa Waves'i kogukonnast sõlmi (plokigeneraatorite loendi leiad aadressilt https://dev.pywaves.org/generators/).
Kaevandamissõlme liisitud WAVESi tokenite abil suurendatakse kaevandaja panuskaalu, mis omakorda suurendab selle kaevandaja võimalusi järgmise ploki leidmiseks. Liisitud panuse tõenduse süsteem parandab võrgu turvalisust vähemalt kahel viisil. Esiteks, mida rohkem WAVESe võrgu turvamiseks kasutatakse, seda parem, sest ründajal on raskem koguda 51% rünnaku sooritamiseks vajalikke toekeneid. Teiseks saab WAVES-i liisida sõlmele kasutaja võrguühenduseta salvestusruumi aadressilt, kuid sõlmel endal – mis jääb võrku – võib olla vaid minimaalne saldo. See vähendab oluliselt ohtu, et WAVESi tokeneid häkitakse võrgus olevatest arvutitest, kuna liisitud vahendeid ei kanta kaevandajale üle.
Uus lähenemisviis konsensusele: Waves-NG
2017. aasta detsembris uuendati võrku veelgi, käivitades Waves-NG. See oli uus protokoll, mis põhines Cornelli IT-professori Emin Gün Sireri Bitcoin-NG ettepanekul.
Algne Bitcoini protokoll valib iga kaevandaja tagasiulatuvalt. Pärast ploki ahelasse ploki lisamist võistlevad kaevandajad, et leida järgmise ploki jaoks kehtiv räsi, lähtudes plokiahela hetkeseisust. Vahepeal lähevad äsja loodud tehingud mälukogumisse (mempool), kus need jäävad ootele, kuni kaevandaja need lõpuks kogub ja kinnitab.
Kuigi nii Bitcoini kui ka Bitcoin-NG protokolle peetakse Bütsantsi tõrketaluvateks (BFT) süsteemideks, pakuti viimast 2015. aastal välja kui skaleeritavat alternatiivi, mis põhineb teistsugusel töömehhanismil. Bitcoin-NG süsteemis valitakse järgmine kaevandaja eelnevalt ja see kaevandaja loob tühja „võtmeploki“ – see on plokk, mis lisatakse lõpuks plokiahelasse. Sellele võtmeplokile lisatakse peaaegu reaalajas väikesed plokid, mida nimetatakse „mikroplokkideks“ (iga plokk koosneb mõnest tehingust). Kui kasutada igapäevast analoogiat, siis on see nagu mitmete ostukottide (mikroplokkide) lisamine kärusse (võtmeplokk), enne kui kogu käru lõpuks kassasse veeretatakse (lisatakse plokiahelasse). See tähendab, et tehinguid saab plokiahelasse lisada vaid mõne sekundiga, kusjuures ainus tegelik viivitus on võrgu viivitus. Waves värskendas seda panuse tõenduse võrgu ideed, luues Waves-NG protokolli – Bitcoin-NG esimese kasutuselevõtu avatud avaliku plokiahela jaoks.
Ökosüsteemi täiendavaks lisaks on olnud funktsioon massiülekanne. Need võimaldavad kuni 100 ülekannet koondada ühte tehingusse, mille eest makstakse väiksemaid teenustasusid. Piirang 100 txi ühe massiülekande kohta valiti kompromissina ühelt poolt märkimisväärse võimsuse ja mugavuse lisamise ning teiselt poolt väga suurte odavate tehingute partiide korraga saatmise võime piiramise vahel. Kui on vaja teha rohkem ülekandeid, saab järjestikku esitada mitu massülekannet.
Teisisõnu, kasutajad saavad lihtsalt valida massiülekande kui teistsuguse „saatmistehingu“, mis võimaldab neil kaasata kuni 100 adressaati ühte tehingusse. Lisaks saab saaja aadressid esitada JSONi kaudu või laadida üles CSV-failist, mis muudab suurte tasuta jagamiste läbiviimise või iganädalaste väljamaksete tegemise lihtsaks ja tõhusaks neile, kes rendivad oma WAVESi kaevandamissõlmedele. Kombineerituna Waves-NG-ga võimaldas massiülekande funktsioon väga suurt läbilaskevõimet võrgus.
Uue protokolli läbilaskevõime hindamiseks on Waves'i võrgus läbi viidud mitmeid stressiteste. 2018. aasta oktoobris viidi MainNetis läbi suur stressitest. See näitas, et avalik, avatud plokiahela protokoll (mitte lihtsalt piiratud ja kontrollitud TestNet) suudab 24-tunnise perioodi jooksul toetada üle 6,1 miljoni tehingu – keskmiselt 4200 txi minutis või 71 txi sekundis, kusjuures maksimaalne läbilaskevõime ulatub sadade tehinguteni sekundis.
Lõppmärkused
Liisitud panuse tõenduse süsteem võimaldas tavakasutajatel, kellel ei ole tehnilisi teadmisi, aidata kindlustada Waves'i võrku, liisides oma WAVES'i täissõlmedele, ilma et nad kaotaksid kontrolli oma tokenite üle. Vahepeal võimaldas Waves-NG läbilaskevõimet kuni 100 TPS, mis on suurusjärgu võrra rohkem kui paljud plokiahelad. Teenustasud on madalad, sest kaevandajatel ei ole vaja maksta ploki tasu, et kompenseerida neile kõrgeid elektrikulusid ja kallist riistvara.
Ahelasisene skaleeritavus on olnud Waves'i jaoks prioriteet, kuid mis tahes plokiahelal on piirangud, mis tulenevad nõutavast salvestusruumist ja ribalaiusest, kuid mis tahes plokiahela saab niimoodi skaleerida. Waves'i arendajad usuvad, et praegust lähenemist saab optimeerida toetama kuni 1000 TPS-i, enne kui on vaja täiendavaid skaleerimislahendusi. Waves uurib praegu võimalusi teise astme skaleerimislahenduse jaoks, mis hõlmab külgahelaid, võimaldades suure hulga tehingute töötlemist paralleelses ahelas, kuid lõppkokkuvõttes on see tagatud Waves'i põhiplokiahelas.