Qu'est-ce que le consensus Leased Proof of Stake (LPoS) de Waves ?

Avec son protocole Waves-NG, le réseau Waves a atteint une grande scalabilité et un débit de transactions élevé. Le réseau utilise un algorithme de consensus Leased Proof of Stake (LPoS) pour y parvenir.

Principes de base

Le réseau Waves, qui propose un écosystème blockchain complet pour les processus métier, a été lancé en 2016. Il a été développé après une levée de fonds de 30 000 BTC via une ICO, soit environ 16 millions de dollars à l'époque. Le réseau offre une panoplie d'outils répondant à des besoins variés, tels que la création de jetons cryptographiques personnalisés, le développement de contrats intelligents et le trading pair-à-pair sur une bourse décentralisée intégrée. Le plug-in de navigateur Waves Keeper fournit également un moyen sûr et pratique d'interagir avec les dApps et les services web.

Scalabilité

Conscient de la nécessité de la scalabilité pour favoriser l'adoption massive de la blockchain, Waves a fait de la résolution des limites des blockchains existantes une priorité. Un exemple de ces limites est la vitesse de traitement des transactions relativement lente de Bitcoin, qui ne gère qu'environ 7 transactions par seconde malgré son haut niveau de sécurité.

Par conséquent, Bitcoin n'est pas une solution efficace pour un usage global quotidien. Des solutions de second niveau, comme le Lightning Network, sont nécessaires pour que Bitcoin remplisse ce rôle. Waves, en revanche, a choisi une approche différente, privilégiant initialement une forte scalabilité on-chain plutôt que des applications de second niveau.

Location du solde

Initialement, Waves a mis en place un algorithme de consensus Proof of Stake simple, répartissant la totalité des 100 millions de jetons WAVES après l'ICO. Contrairement aux pièces extraites par PoW, les jetons WAVES ont une offre fixe et sans inflation. Ainsi, les validateurs de blocs ne perçoivent que les frais de transaction pour le traitement des blocs et aucun récompense de bloc.

En mai 2017, le système Leased Proof of Stake (LPoS) a été lancé, permettant aux utilisateurs du client lite de louer leurs jetons WAVES à des nœuds de minage. Les jetons loués sont verrouillés sur le compte de l'utilisateur, empêchant leur transfert ou vente, bien que le détenteur conserve le plein contrôle et puisse résilier la location à tout moment. Comme l'exploitation d'un nœud de minage implique des charges techniques importantes et la nécessité d'une présence en ligne 24/7, seuls une petite proportion de la communauté Waves exploitent des nœuds.

Lorsque des jetons WAVES sont loués à un nœud de minage, le poids de mise du mineur augmente, améliorant ainsi ses chances de découvrir le bloc suivant. Le système Leased Proof of Stake apporte deux avantages clés qui renforcent la sécurité du réseau. Premièrement, une quantité accrue de jetons WAVES loués augmente la sécurité du réseau en élevant les barrières pour réaliser une attaque à 51 %. Deuxièmement, des jetons WAVES loués peuvent être assignés depuis une adresse de stockage à froid d'un utilisateur vers un nœud qui n'a qu'un petit solde mais reste en ligne. Cela réduit significativement les risques de piratage depuis un ordinateur en ligne puisque les fonds loués ne sont pas transférés au mineur.

Waves-NG : une nouvelle approche du consensus

En décembre 2017, le réseau Waves a reçu une importante mise à jour avec l'implémentation de Waves-NG, basée sur une proposition du professeur d'informatique de Cornell, Emin Gün Sirer, connue sous le nom de Bitcoin-NG. Le protocole Bitcoin traditionnel choisit un mineur rétrospectivement après l'ajout d'un bloc à la blockchain, puis les mineurs rivalisent pour trouver un hash valide pour le bloc suivant en se basant sur l'état actuel de la blockchain. Pendant ce temps, les transactions nouvellement générées restent en attente dans le mempool jusqu'à ce qu'un mineur les valide.

Système tolérant aux pannes byzantines

En 2015, Bitcoin-NG a été proposé comme un système tolérant aux pannes byzantines (BFT) offrant de la scalabilité. Waves a adapté cette idée pour un réseau proof-of-stake, créant le protocole Waves-NG, lancé en décembre 2017. Waves-NG est la première mise en œuvre de Bitcoin-NG pour une blockchain publique et ouverte. Contrairement au protocole Bitcoin original, Waves-NG sélectionne le mineur suivant à l'avance, qui crée un « bloc clé » vide. Des microblocs, constitués de quelques transactions chacun, sont ensuite ajoutés en temps réel à ce bloc clé, permettant d'ajouter des transactions à la blockchain en quelques secondes, la latence réseau étant le seul délai réel. Le protocole permet un débit plus élevé et des temps de confirmation plus rapides tout en conservant des propriétés BFT.

MassTransfers

La fonctionnalité MassTransfers est une autre addition récente à l'écosystème Waves. Elle permet aux utilisateurs d'inclure jusqu'à 100 transferts dans une seule transaction, ce qui se traduit par une réduction des frais. La limite de 100 transferts pour MassTransfers équilibre le besoin d'une plus grande capacité et commodité avec la prévention de l'envoi de très gros lots de transactions à bas coût en une seule fois. Si un utilisateur doit effectuer davantage de transferts, il peut le faire en soumettant plusieurs MassTransfers de suite.

Les utilisateurs peuvent simplement sélectionner MassTransfer comme un type différent de « Send transaction », ce qui leur permet d'inclure jusqu'à 100 destinataires en une seule opération. De plus, les adresses des destinataires peuvent être incluses via JSON ou importées depuis un fichier CSV, ce qui facilite la réalisation d'airdrops ou de paiements hebdomadaires aux loueurs de WAVES. La combinaison de Waves-NG et de la fonctionnalité MassTransfer permet un débit élevé sur le réseau.

Tests de résistance

Le réseau Waves a subi plusieurs tests de résistance pour évaluer sa capacité de débit. Un test majeur a été réalisé sur le MainNet en octobre 2018. Ce test a montré que le protocole de la blockchain publique (et pas seulement un TestNet limité et contrôlé) pouvait traiter plus de 6,1 millions de transactions en 24 heures, avec une moyenne de 4 200 transactions par minute soit 71 transactions par seconde. Le débit de pointe a même atteint des centaines de transactions par seconde.

Conclusion

Waves privilégie la scalabilité on-chain tout en maintenant des frais faibles grâce au système Leased Proof-of-Stake. Cela permet aux utilisateurs quotidiens de contribuer à la sécurité du réseau en louant des WAVES à des nœuds complets. De plus, Waves-NG permet un débit élevé allant jusqu'à 100 TPS, soit un ordre de grandeur supérieur à de nombreuses blockchains. Cependant, il existe des limites à l'extension on-chain en raison des contraintes de stockage et de bande passante.

Les développeurs estiment que l'approche actuelle peut être optimisée pour supporter jusqu'à 1 000 TPS avant que des solutions de scalabilité supplémentaires ne deviennent nécessaires. En attendant, Waves étudie des options pour une solution de mise à l'échelle de second niveau impliquant des sidechains, capables de traiter un grand nombre de transactions en parallèle tout en les ancrant finalement sur la blockchain Waves principale.