Nomas likmes apliecinājuma konsensa algoritms un Waves–NG protokols
Autors: Gajs Brendons (Guy Brandon), Waves līdzstrādnieks.
Waves tīkla darbībā tiek izmantots nomas likmes apliecinājuma (LPoS) konsensa algoritms apvienojumā ar Waves–NG protokolu, nodrošinot augsta līmeņa mērogojamību un darījumu caurlaidspēju.
Ievads
Waves tīkls uzsāka darbību 2016. gadā pēc ICO, kura laikā tika piesaistīti 30 000 BTC – tolaik aptuveni 16 miljonu USD vērtībā. Šis projekts izstrādā visaptverošu blokķēdes ekosistēmu, kuru plānots izmantot uzņēmējdarbības procesos, ar plašu rīku klāstu visdažādākajām vajadzībām, tostarp pielāgotu kriptovalūtu tokenu vienkāršai izveidei, vienkāršiem viedajiem līgumiem, vienādranga tirdzniecībai iebūvētajā decentralizētajā biržā (DEX) un drošai, ērtai mijiedarbībai ar decentralizētajām lietotnēm un tīmekļa pakalpojumiem, izmantojot Waves Keeper pārlūkprogrammas spraudni.
Mērogojamību
Jau no paša sākuma Waves atzina, ka blokķēdes masveida ieviešanai būtu nepieciešama mērogojamība, un par prioritāti izvirzīja tehnoloģijas izstrādi esošo blokķēžu ierobežojumu novēršanai. Piemēram, Bitcoin tīkls ir ļoti drošs, taču tas ir samērā lēns un spēj apstrādāt tikai aptuveni 7 darījumus sekundē (TPS). Tādējādi Bitcoin nav pietiekami efektīvs, lai to izmantotu kā valūtu ikdienas darījumos visā pasaulē. Lai Bitcoin varētu izmantot šim mērķim, ir nepieciešami otrā līmeņa risinājumi, piemēram, Lightning Network. Waves izmanto atšķirīgu pieeju, primāri pievēršoties augstai mērogojamībai ķēdē, pirms tiek izskatīti otrā līmeņa risinājumi.
Atlikumā esošo tokenu iznomāšana
Sākumā Waves konsensa algoritms bija vienkāršs likmes apliecinājums. Visi 100 miljoni WAVES tokenu tika izplatīti pēc ICO pasākuma, un to kopējais daudzums ir fiksēts – nav inflācijas, kas raksturīga PoW sistēmu kriptovalūtām. Tāpēc Waves bloku validētāji (bloku izgatavotāji, lai gan parasti tos Waves ekosistēmā sauc vienkārši par ieguvējiem) saņem darījumu komisijas maksas par apstrādāto bloku darījumiem, bet nesaņem bloka atlīdzības.
Nomas likmes apliecinājuma (LPoS) sistēma tika pilnībā ieviesta 2017. gada maijā, ļaujot Waves Lite lietotājiem, kuri nedarbināja pilno mezglu, iznomāt savus WAVES tokenus ieguves mezgliem. Iznomātie WAVES tiek iesaldēti lietotāja kontā, un tos nevar nedz pārskaitīt, nedz netirgot. Tomēr šie tokeni pilnībā paliek konta turētāja kontrolē un nomu var jebkurā laikā pārtraukt. Ņemot vērā tehniskās izmaksas, kas saistītas ar ieguves mezgla darbības nodrošināšanu, un nepieciešamību garantēt nepārtrauktu mezgla darbību tiešsaistē, mezglus darbina salīdzinoši mazs skaits Waves kopienas dalībnieku (bloku ģeneratoru saraksts ir pieejams vietnē https://dev.pywaves.org/generators/).
WAVES tokenus, kas tiek iznomāti ieguves mezgliem, izmanto, lai palielinātu ieguvēja ietekmi, kas savukārt palielina viņa iespējas atrast nākamo bloku. Nomas likmes apliecinājuma sistēma veicina tīkla drošību vismaz divos veidos. Pirmkārt, jo vairāk WAVES tokenu tiek izmantoti tīkla aizsardzībai, jo labāk, jo uzbrucējiem kļūst arvien grūtāk uzkrāt pietiekami daudz tokenu, lai varētu īstenot 51 % uzbrukumu. Otrkārt, WAVES var iznomāt mezglam no lietotāja bezsaistes glabātuves adreses, taču pašam mezglam, kurš paliek tiešsaistē, var būt tikai minimāls atlikums. Tas ievērojami mazina risku, ka kāds nesankcionēti piekļūs WAVES tokeniem no tiešsaistē esošiem datoriem, jo iznomātie līdzekļi netiek pārskaitīti ieguvējam.
Jauna pieeja konsensa nodrošināšanā – Waves–NG
Tīkls tika tālāk jaunināts 2017. gada decembrī, ieviešot Waves–NG. Tas bija jauns, Cornell IT profesora Emina Gīna Sirera (Emin Gün Sirer) ierosinātajā Bitcoin–NG priekšlikumā balstīts protokols.
Oriģinālais Bitcoin protokols retrospektīvi izvēlas katru ieguvēju. Pēc tam, kad bloks ir pievienots blokķēdei, ieguvēji sacenšas par iespēju atrast derīgu jaucējkodu nākamajam blokam, pamatojoties uz blokķēdes pašreizējo stāvokli. Tikmēr jaunizveidotie darījumi tiek pievienoti atmiņas fondam (mempool), kur tie paliek neizpildītā statusā, līdz ieguvējs tos paņem un validē.
Lai gan Bitcoin un Bitcoin–NG protokoli tiek uzskatīti par noturīgiem pret Bizantijas kļūdu (BFT), Bitcoin–NG tika ierosināts 2015. gadā kā mērogojama alternatīva, kas balstīta uz atšķirīgiem darbības mehānismiem. Bitcoin–NG sistēmā nākamais ieguvējs tiek izvēlēts jau iepriekš un izveido tukšu "atslēgas bloku" – bloku, kas galu galā tiks pievienots blokķēdei. Šim atslēgas blokam teju reāllaikā tiek pievienoti mazi bloki jeb mikrobloki, katrs no kuriem sastāv no dažiem darījumiem. Izmantojot ikdienišķu analoģiju, to varētu salīdzināt ar vairāku iepirkumu somu (mikrobloku) ievietošanu iepirkumu ratiņos (atslēgas blokā) – kad ratiņi ir pilni, tie tiek aizstumti līdz kasei (pievienoti blokķēdei). Tas nozīmē, ka darījumus var pievienot blokķēdei dažu sekunžu laikā, un vienīgā reālā kavēšanās var būt saistīta ar tīkla latentumu. Waves atjaunināja šo ideju par likmes apliecinājuma tīklu, izveidojot Waves–NG protokolu – pirmo Bitcoin–NG risinājumu atvērtai, publiskai blokķēdei.
Vēl viens ekosistēmas papildinājums bija MassTransfers. Tie ļauj vienā darījumā iekļaut līdz pat 100 pārskaitījumiem ar samazinātām komisijas maksām. Šis ierobežojums (100 darījumu uz vienu MassTransfer) tika izvēlēts kā kompromiss starp ievērojamas ietilpības un ērtību pievienošanu no vienas puses un spēju vienā piegājienā nosūtīt ļoti lielus kopumus ar lētiem darījumiem no otras puses. Ja ir jāveic vairāk pārskaitījumu, var secīgi iesniegt vairākus MassTransfer.
Citiem vārdiem sakot, lietotāji var vienkārši izvēlēties MassTransfer kā darījumu sūtīšanas alternatīvu, ļaujot iekļaut vienā darījumā līdz pat 100 saņēmējiem. Turklāt saņēmēju adreses var norādīt, izmantojot JSON vai augšupielādi no CSV faila, vienkāršojot un padarot efektīvākas apjomīgas izdales un iknedēļas izmaksas lietotājiem, kuri iznomā savus WAVES ieguves mezgliem. Apvienojumā ar Waves–NG MassTransfer funkcija nodrošināja tīklam ļoti labu caurlaidspēju.
Waves tīklā ir veikti vairāki izturības testi, lai novērtētu jaunā protokola caurlaidspējas potenciālu. 2018. gada oktobrī MainNet tīklā tika veikts vērienīgs izturības tests. Tas pierādīja, ka šis publiskais, atvērtais blokķēdes protokols (nevis vienkārši ierobežots un kontrolēts testēšanas tīkls) varētu 24 stundu laikā apstrādāt vairāk nekā 6,1 miljonu darījumu – tie ir vidēji 4200 darījumi minūtē jeb 71 darījums sekundē, maksimālai caurlaidspējai sasniedzot simtiem darījumu sekundē.
Noslēgumā
Nomas likmes apliecinājuma sistēma sniedza iespēju lietotājiem, kuriem nebija tehnisko zināšanu, palīdzēt aizsargāt Waves tīklu, iznomājot savus WAVES pilnajiem mezgliem un vienlaikus saglabājot kontroli pār saviem tokeniem. Vienlaikus Waves–NG nodrošināja apstrādes ātrumu līdz pat 100 darījumiem sekundē, pārspējot daudzas citas blokķēdes. Komisijas maksas ir zemas, jo nav jāmaksā ieguvējiem bloka atlīdzības, lai kompensētu augstās elektrības izmaksas un dārgo aparatūru.
Waves prioritāte ir bijusi ķēdes mērogojamība, taču jebkuras blokķēdes iespējas šādā veidā nodrošināt mērogojamību ir ierobežotas, ņemot vērā nepieciešamo krātuvi un joslas platumu. Waves izstrādātāji ir pārliecināti, ka pašreizējā pieeja ir optimizējama, lai spētu apstrādāt līdz pat 1000 darījumiem sekundē, pirms būs nepieciešams ieviest turpmākus mērogošanas risinājumus. Pašlaik Waves izskata iespējas ieviest otrā līmeņa mērogošanas risinājumu, kas ietver blakusķēdes un spēj nodrošināt liela skaita darījumu apstrādi paralēlā ķēdē, vienlaikus nodrošinot aizsardzību galvenajā Waves blokķēdē.