A Leased Proof-of-Stake konszenzusmechanizmus algoritmusa és a Waves NG protokoll
Szerző: Guy Brandon, Waves szakíró.
A Waves hálózat az úgynevezett Leased Proof-of-Stake (LPoS) konszenzusalgoritmussal működik, amely a Waves NG protokollal kombinálva magas fokú skálázhatóságot és tranzakciófeldolgozási képességet biztosít.
Bevezetés
A Waves hálózatot 2016-ban indították, miután az ICO során 30,000 BTC-t – akkori árfolyamon számolva nagyjából 16 millió dollárt gyűjtöttek. A projekt egy átfogó blokklánc-ökoszisztémát fejleszt üzleti folyamatokhoz, széles hatókörű funkciókészlettel számos különböző igény lefedéséhez – ide sorolhatóak például az egyéni kriptovaluta-tokenek egyszerű létrehozása; a könnyen átlátható okosszerződések; peer-to-peer) kereskedés egy beépített decentralizált tőzsdén (DEX); és egy biztonságos, kényelmes kommunikáció a dApp-okkal és webes szolgáltatásokkal a Waves Keeper böngészőbővítményen keresztül.
Skálázhatóság
A Waves a kezdetektől fogva felismerte, hogy a blokklánc tömeges elterjedéséhez skálázhatóság kell, és olyan technológia fejlesztését helyezte az előtérbe, amely a meglévő blokkláncok korlátainak feloldását célozza. Például a Bitcoin nagyon biztonságos, ám viszonylag lassú, és mindössze körülbelül 7 tranzakciót képes feldolgozni másodpercenként. Mint ilyen, a Bitcoin nem elég hatékony ahhoz, hogy mindennapos fizetőeszközként használják világszerte. Második vonalbeli megoldások például a Lightning Network szükségesek ahhoz, hogy a Bitcoin betölthesse a célját. A Waves más megközelítést alkalmaz. Kezdésként a nagy on-chain skálázhatóságra összpontosít, mielőtt rátérne a második vonalbeli alkalmazásokra.
Egyenlegkölcsönzés
A Waves eredeti konszenzusalgoritmusa egy egyszerű Proof of Stake megoldás volt. Az ICO után mind a 100 millió WAVES tokent elosztották, a kínálat pedig rögzített: nincs infláció, ahogy az a PoW-bányászott érméknél jelen van. Éppen ezért a Waves blokkvalidátorai (a kovácsok, habár a Waves-ökoszisztémában egyszerűen csak „bányász” néven emlegetik őket) az általuk feldolgozott blokkok után tranzakciós díjakat kapnak, de nincs blokkjutalom.
A Leased Proof of Stake (LPoS) rendszer teljes valójában 2017 májusában indult el, amely lehetővé tette a Waves lite klienst futtató felhasználók számára – vagyis a nem teljes csomópontot üzemeltetők részére– hogy kölcsönadják a WAVES tokenjeiket a bányászcsomópontoknak. A kölcsönadott WAVES tokeneket a rendszer zárolja a felhasználók számláján, és azokra sem átutalás sem adás-vétel nem kezdeményezhető. A tokenek mégis a fióktulajdonos teljes ellenőrzése alatt maradnak, és a kölcsönadás bármikor visszavonható. A bányászcsomópont üzemeltetéséhez kapcsolódó műszaki feltételek és a nonstop online rendelkezésre állási követelmény miatt csak a Waves-közösség viszonylag kis része futtat csomópontokat (a blokkgenerátorok listája a https://dev.pywaves.org/generators/) oldalon tekinthető meg.
A bányászcsomópontnak kölcsönadott WAVES tokeneket arra használják, hogy növeljék a bányász stakelési súlyát, ami növeli annak esélyét, hogy a bányász találja meg a következő blokkot. A Leased Proof of Stake rendszer legalább kétféle módon javítja a hálózatbiztonságot. 1. Minél több WAVES tokent használnak fel a hálózat biztosításához, annál jobb, mivel annál nehezebb dolga lesz egy támadónak, hogy összegyűjtse az 51%-os támadáshoz szükséges tokenmennyiséget. 2. A WAVES tokeneket a felhasználó a hidegtárolási címéről is kölcsönadhatja egy csomópontnak, de a csomópont – amely online állapotban marad – esetleg csak minimális egyenleggel rendelkezik. Ez jelentősen csökkenti annak kockázatát, hogy a WAVES tokeneket hackertámadással eltávolítják az online számítógépekről, mivel a kölcsönadott eszközök nem kerülnek át a bányászhoz.
A konszenzus új megközelítése: Waves-NG
A hálózat egy további frissítése 2017 decemberében ment végbe, a Waves-NG élesítésével. Ez egy új protokoll volt, amelyet a Bitcoin-NG javaslat alapján dolgozott ki a Cornell egyetem informatika professzora, Emin Gün Sirer.
Az eredeti Bitcoin protokoll minden bányászt utólag választ ki. Miután a rendszer sikeresen hozzáadott egy blokkot a blokklánchoz, a bányászok versenyre kelnek, hogy a blokklánc aktuális állapota alapján megtalálják a következő blokkhoz tartozó érvényes hash-kódot. Eközben az újonnan generált tranzakciók a memóriapoolban (mempool) gyűlnek, és egészen addig ott is maradnak függőben, amíg egy bányász össze nem gyűjti és validálja őket.
Habár a Bitcoint és a Bitcoin-NG protokollt is BFT-alapú (bizánci hibatűrés alapú) rendszernek tekintik, az utóbbira 2015-ben tettek javaslatot mint skálázható alternatívára, amely más működési mechanizmuson alapul. Egy Bitcoin-NG rendszerben a következő bányászt előre választja ki a protokoll, és ez a bányász egy üres „kulcsblokkot” (key block) készít el, amelyet a rendszer végül hozzáad a blokklánchoz. A „mikroblokkoknak” (microblock) nevezett apró blokkokat (amelyek mindegyike néhány tranzakciót tartalmaz) a rendszer szinte valós időben adja hozzá a kulcsblokkhoz. Egy mindennapos analógiája lehet ennek, amikor jó néhány bevásárlószatyrot (mikroblokkot) helyezünk egy bevásárlókocsiba (kulcsblokk), mielőtt a teli bevásárlókocsit a pénztárhoz tolnánk (hozzáadás a blokklánchoz). Ez azt jelenti, hogy a tranzakciókat mindössze néhány másodperc alatt hozzáadhatjuk a blokklánchoz, ahol az egyetlen valós késedelmet a hálózati látencia okozza. A Waves ezt az ötletet aktualizálta egy proof-of-Stake (PoS) hálózathoz, létrehozva a Waves-NG protokollt – a Bitcoin-NG első alkalmazását egy nyitott, nyilvános blokkláncon.
Ezen túlmenően az ökoszisztémát bővítette a MassTransfers felvétele is. Ezzel legfeljebb 100 átutalás csomagolható be egyetlen tranzakcióba, csökkentett díjteher mellett. A 100 tx/MassTransfer értékű limit egyfajta kompromisszum volt egyrészt a jelentős kapacitás és kényelem biztosítása, másrészt a között, hogy korlátozzák az alacsony költségű tranzakciók nagyon nagy kötegeinek egyidejű elküldési lehetőségét. Ha több átutalás végrehajtása szükséges, akkor egymás után több MassTransfers is elküldhető.
Más szóval a felhasználók egyszerűen egy másik „Tranzakció küldése” opcióként kiválaszthatnak egy MassTransfert, amelybe legfeljebb 100 címzettet adhatnak meg egyetlen tranzakcióban. Mi több, a címzetti címeket .JSON formátumban vagy egy .CSV fájlból feltöltve is megadhatják, ami egyszerű és hatékony feladattá teszi a nagy airdropok vagy a heti rendszeres kifizetések lebonyolítását azoknak, akik kölcsönadják a WAVES tokenjeiket a bányászcsomópontoknak. A Waves-NG-vel kombinálva a MassTransfer funkció lehetővé tette a nagyon nagy tranzakciófeldolgozási teljesítmény elérését a hálózaton.
Elvégeztek néhány stressztesztet a Waves hálózatán, hogy lemérjék az új protokoll tranzakciófeldolgozási potenciálját. 2018 októberében jelentős stressztesztet végeztek a MainNet hálózaton. Ez demonstrálta, hogy a nyilvános, nyitott blokkláncprotokoll (nem csak egy korlátozott és ellenőrzött teszthálózat) képes 24 óra alatt több mint 6,1 millió tranzakciót feldolgozni, ami percenként átlagosan 4200 tranzakciót, másodpercenként pedig 71 tranzakciót jelent, és a legnagyobb átviteli teljesítménye elérte a több száz tranzakciót másodpercenként.
Záró gondolatok
A Leased Proof-of-Stake rendszer segítségével a szaktudást nélkülöző felhasználók is segíthetnek biztosítani a Waves hálózatát, méghozzá úgy, hogy a WAVES tokenjeiket kölcsönadják a teljes csomópontoknak anélkül, hogy elveszítenék az ellenőrzést a tokenjeik felett. Eközben a Waves-NG 100 TPS értékű átviteli teljesítményt tesz lehetővé, ami sok más blokklánc teljesítményénél egy teljes nagyságrenddel jobb. A díjak alacsonyak, mivel nem kell blokkjutalmakat fizetni a bányászoknak a magas energiaköltségek és a drága hardverigény kompenzálására.
Az on-chain skálázhatóság a Waves számára prioritást jelent, de a szükséges tárhely és sávszélesség miatt vannak bizonyos korlátok, amelyek az összes blokkláncra érvényesek az ilyen típusú skálázhatóság tekintetében. A Waves fejlesztői szerint a jelenlegi megközelítés optimalizálásával akár az 1000 TPS elérhető, mielőtt további skálázási megoldásokra lenne szükség. A Waves jelenleg egy második vonalbeli skálázási megoldás lehetőségét kutatja oldalláncok segítségével, ami nagy mennyiségű tranzakció feldolgozását tenné lehetővé egy párhuzamos láncon, amelyek végső hitelesítését a fő Waves blokkláncon végeznék el.