Was ist Waves' Leased Proof of Stake (LPoS)-Konsens?

Mit seinem Waves‑NG‑Protokoll hat das Waves‑Netzwerk hohe Skalierbarkeit und Transaktionsdurchsatz erreicht. Das Netzwerk verwendet einen Leased Proof of Stake (LPoS)-Konsensalgorithmus, um dies zu ermöglichen.

Grundlagen

Das Waves‑Netzwerk, das ein umfassendes Blockchain‑Ökosystem für den Einsatz in Geschäftsprozessen bietet, wurde 2016 gestartet. Es entstand nach einer ICO, bei der 30.000 BTC eingesammelt wurden — damals etwa 16 Millionen US-Dollar wert. Das Netzwerk stellt eine vielfältige Werkzeugkiste bereit, die unterschiedliche Anforderungen erfüllt, etwa die Erstellung eigener Kryptowährungstoken, die Entwicklung von Smart Contracts und Peer‑to‑Peer‑Handel auf einer integrierten dezentralen Börse. Das Waves Keeper Browser‑Plug‑in bietet zudem eine sichere und bequeme Möglichkeit, mit dApps und Webdiensten zu interagieren.

Skalierbarkeit

Da die Notwendigkeit von Skalierbarkeit für die Massenakzeptanz der Blockchain‑Technologie erkannt wurde, machte Waves die Entwicklung von Technologien zur Überwindung der Einschränkungen bestehender Blockchains zur Priorität. Ein Beispiel für solche Einschränkungen ist die vergleichsweise langsame Transaktionsverarbeitung von Bitcoin, das trotz hoher Sicherheit nur rund 7 Transaktionen pro Sekunde verarbeiten kann.

Daher ist Bitcoin keine effiziente Lösung für den täglichen globalen Einsatz. Zweite‑Schicht‑Lösungen wie das Lightning Network sind notwendig, damit Bitcoin diese Rolle erfüllen kann. Waves verfolgte hingegen einen anderen Ansatz und priorisierte von Anfang an eine hohe On‑Chain‑Skalierbarkeit statt sekundärer Schichten.

Balance‑Leasing

Anfangs setzte Waves einen einfachen Proof‑of‑Stake‑Konsens ein und verteilte nach der ICO alle 100 Millionen WAVES‑Token. Im Gegensatz zu PoW‑geschürften Coins haben WAVES‑Token ein fixes Angebot und keine Inflation. Daher erhalten Block‑Validatoren nur Transaktionsgebühren für die Verarbeitung von Blöcken, jedoch keine Block‑Belohnungen.

Im Mai 2017 wurde das Leased Proof of Stake (LPoS)-System vollständig eingeführt, das es Nutzern des Waves‑Lite‑Clients erlaubt, ihre WAVES‑Token an Mining‑Nodes zu verleasen. Verliehene Token werden im Konto des Nutzers gesperrt und können nicht transferiert oder gehandelt werden, der Kontoinhaber behält jedoch die volle Kontrolle und kann die Leasingvereinbarung jederzeit beenden. Da der Betrieb eines Mining‑Nodes erhebliche technische Aufwände und eine 24/7‑Online‑Verfügbarkeit erfordert, betreibt nur ein kleiner Teil der Waves‑Community Nodes.

Wenn WAVES‑Token an einen Mining‑Node verleast werden, steigt das Stakegewicht des Miners, wodurch sich seine Chancen erhöhen, den nächsten Block zu finden. Das Leased Proof of Stake‑System bietet zwei wesentliche Vorteile, die die Netzwerksicherheit erhöhen. Erstens stärkt eine höhere Menge verliehener WAVES die Netzwerksicherheit, da sie die Hürden für einen 51‑%‑Angriff erhöht. Zweitens können verliehene WAVES‑Token von einer Cold‑Storage‑Adresse eines Nutzers einem Node zugewiesen werden, der selbst nur ein kleines Guthaben hat, aber online bleibt. Dadurch sinkt das Risiko, dass WAVES‑Token auf einem online betriebenen Rechner gehackt werden, weil die verliehenen Mittel nicht an den Miner übertragen werden.

Waves‑NG: Ein neuer Konsensansatz

Im Dezember 2017 erhielt das Waves‑Netzwerk ein bedeutendes Upgrade mit der Implementierung von Waves‑NG, das auf einem Vorschlag des Cornell‑Professoren Emin Gün Sirer namens Bitcoin‑NG basiert. Das traditionelle Bitcoin‑Protokoll wählt einen Miner rückblickend, nachdem ein Block zur Blockchain hinzugefügt wurde; die Miner konkurrieren dann darum, für den nächsten Block einen gültigen Hash auf Grundlage des aktuellen Blockchain‑Zustands zu finden. In der Zwischenzeit bleiben neu erzeugte Transaktionen im Mempool, bis ein Miner sie validiert.

Byzantinisch fehlertolerantes System

2015 wurde Bitcoin‑NG als byzantinisch fehlertolerantes (BFT) System vorgeschlagen, das Skalierbarkeit bietet. Waves übertrug diese Idee auf ein Proof‑of‑Stake‑Netzwerk und schuf das Waves‑NG‑Protokoll, das im Dezember 2017 eingeführt wurde. Waves‑NG ist die erste Umsetzung von Bitcoin‑NG für eine offene, öffentliche Blockchain. Im Gegensatz zum ursprünglichen Bitcoin‑Protokoll wählt Waves‑NG den nächsten Miner im Voraus, der einen leeren „Key‑Block“ erzeugt. Anschließend werden in Echtzeit Microblocks mit jeweils wenigen Transaktionen zu diesem Key‑Block hinzugefügt, wodurch Transaktionen innerhalb von Sekunden in die Blockchain aufgenommen werden können — Netzwerk‑Latenz ist hier der einzige echte Verzögerungsfaktor. Das Protokoll ermöglicht höheren Durchsatz und schnellere Bestätigungszeiten bei Beibehaltung BFT‑ähnlicher Eigenschaften.

MassTransfers

Das MassTransfers‑Feature ist eine weitere jüngere Ergänzung des Waves‑Ökosystems. Es ermöglicht Nutzern, bis zu 100 Überweisungen in einer einzigen Transaktion zu bündeln, was zu reduzierten Gebühren führt. Der Grund für das Limit von 100 Transfers liegt in der Balance zwischen erhöhter Kapazität und der Verhinderung von sehr großen Chargen kostengünstiger Transaktionen auf einmal. Falls ein Nutzer mehr Überweisungen benötigt, kann er mehrere MassTransfers nacheinander absenden.

Nutzer wählen einfach MassTransfer als andere Art von „Senden‑Transaktion“, mit der sie bis zu 100 Empfänger in einem Vorgang angeben können. Empfängeradressen lassen sich außerdem per JSON einfügen oder aus einer CSV‑Datei hochladen, was Airdrops oder wöchentliche Auszahlungen an WAVES‑Lessoren vereinfacht. Die Kombination aus Waves‑NG und der MassTransfers‑Funktion erlaubt einen hohen Durchsatz im Netzwerk.

Stresstests

Das Waves‑Netzwerk wurde mehreren Stresstests unterzogen, um seine Durchsatzkapazität zu bewerten. Ein bedeutender Stresstest wurde im Oktober 2018 auf MainNet durchgeführt. Dieser Test zeigte, dass das öffentliche Blockchain‑Protokoll (nicht nur ein eingeschränktes und kontrolliertes TestNet) mehr als 6,1 Millionen Transaktionen innerhalb von 24 Stunden verarbeiten konnte, mit einem Durchschnitt von 4.200 Transaktionen pro Minute bzw. 71 Transaktionen pro Sekunde. Der Spitzen‑Durchsatz erreichte sogar mehrere hundert Transaktionen pro Sekunde.

Fazit

Waves setzt auf On‑Chain‑Skalierbarkeit und hält Gebühren durch das Leased Proof‑of‑Stake‑System niedrig. Dadurch können Alltagsnutzer das Netzwerk sichern, indem sie WAVES an Full Nodes verleasen. Zusätzlich ermöglicht Waves‑NG einen hohen Durchsatz von bis zu 100 TPS — eine Größenordnung mehr als viele andere Blockchains. Allerdings gibt es Grenzen der On‑Chain‑Skalierung aufgrund von Speicher‑ und Bandbreitenbeschränkungen.

Die Entwickler sind der Ansicht, dass der aktuelle Ansatz optimiert werden kann, um bis zu 1.000 TPS zu unterstützen, bevor zusätzliche Skalierungslösungen erforderlich werden. In der Zwischenzeit prüft Waves Optionen für eine zweite Schicht zur Skalierung mittels Sidechains, die viele Transaktionen parallel verarbeiten können und diese letztlich auf der Main‑Waves‑Blockchain absichern.