Wat is Waves’ Leased Proof of Stake-consensus?

Met het Waves-NG-protocol heeft het Waves-netwerk hoge schaalbaarheid en transactiedoorvoer bereikt. Het netwerk gebruikt een Leased Proof of Stake (LPoS) consensusalgoritme om dit te realiseren.

Basics

Het Waves-netwerk, dat een uitgebreid blockchain-ecosysteem biedt voor gebruik in bedrijfsprocessen, werd gelanceerd in 2016. Het werd ontwikkeld na het ophalen van 30.000 BTC via een ICO ter waarde van ongeveer $16 miljoen destijds. Het netwerk biedt een veelzijdige toolkit die aan verschillende behoeften voldoet, zoals het creëren van aangepaste cryptovaluta-tokens, het ontwikkelen van slimme contracten en peer-to-peer-handel op een ingebouwde gedecentraliseerde beurs. De Waves Keeper-browserplug-in biedt daarnaast een veilige en handige manier om met dApps en webservices te communiceren.

Schaalbaarheid

Omdat schaalbaarheid noodzakelijk is voor de massale adoptie van blockchaintechnologie, maakte Waves het een prioriteit om technologie te ontwikkelen die de beperkingen van bestaande blockchains aanpakt. Een voorbeeld van zo'n beperking is de relatief trage verwerking van transacties bij Bitcoin, dat ondanks zijn hoge beveiligingsniveau maar ongeveer 7 transacties per seconde aankan.

Als gevolg daarvan is Bitcoin geen efficiënte oplossing voor dagelijks wereldwijd gebruik. Tweede-laags oplossingen, zoals het Lightning Network, zijn nodig om Bitcoin die rol te laten vervullen. Waves koos daarentegen voor een andere aanpak en richtte zich aanvankelijk op hoge on-chain schaalbaarheid in plaats van op tweede-laags toepassingen.

Balance Leasing

Aanvankelijk implementeerde Waves een simpel Proof of Stake-consensusalgoritme en verdeelde alle 100 miljoen WAVES-tokens na de ICO. In tegenstelling tot PoW-gemijnde munten hebben WAVES-tokens een vaste voorraad en geen inflatie. Daardoor ontvangen blokvalidators alleen transactiekosten voor het verwerken van blokken en geen blokbeloningen.

In mei 2017 werd het Leased Proof of Stake (LPoS)-systeem volledig gelanceerd, waardoor gebruikers van de Waves lite-client hun WAVES-tokens kunnen leasen aan mining nodes. Geleasede tokens worden vergrendeld in de account van de gebruiker, waardoor transfers of handelsactiviteiten zijn verboden, hoewel de accounthouder volledig controle behoudt en leases op elk moment kunnen worden beëindigd. Omdat het runnen van een mining node aanzienlijke technische overhead en een 24/7 online aanwezigheid vereist, werkt slechts een klein deel van de Waves-community nodes.

Wanneer WAVES-tokens worden geleased aan een mining node, neemt het stakegewicht van de miner toe, waardoor hun kansen om het volgende blok te vinden verbeteren. Het Leased Proof of Stake-systeem biedt twee belangrijke voordelen die de netwerkbeveiliging versterken. Ten eerste verhoogt een grotere hoeveelheid geleasede WAVES-tokens de netwerkaarding door de drempels voor het uitvoeren van een 51%-aanval te verhogen. Ten tweede kunnen geleasede WAVES-tokens worden toegewezen vanaf een cold storage-adres van een gebruiker naar een node met slechts een kleine balans maar die wel online blijft. Dit verkleint aanzienlijk de kans dat WAVES-tokens worden gehackt vanaf een online computer, aangezien de geleasede fondsen niet naar de miner worden overgedragen.

Waves-NG: A New Consensus Approach

In december 2017 kreeg het Waves-netwerk een belangrijke upgrade met de implementatie van Waves-NG, dat is gebaseerd op een voorstel van Cornell IT-professor Emin Gün Sirer, bekend als Bitcoin-NG. Het traditionele Bitcoin-protocol kiest een miner achteraf nadat een blok aan de blockchain is toegevoegd, waarna miners concurreren om een geldige hash voor het volgende blok te vinden op basis van de huidige staat van de blockchain. Ondertussen blijven nieuw gegenereerde transacties in de mempool staan totdat een miner ze valideert.

Byzantine Fault Tolerant System

In 2015 werd Bitcoin-NG voorgesteld als een Byzantijns fouttolerant (BFT) systeem dat schaalbaarheid biedt. Waves paste dit idee aan voor een proof-of-stake-netwerk en creëerde het Waves-NG-protocol, dat in december 2017 werd gelanceerd. Waves-NG is de eerste implementatie van Bitcoin-NG voor een open, publieke blockchain. In tegenstelling tot het originele Bitcoin-protocol selecteert Waves-NG de volgende miner van tevoren, die een leeg 'key block' aanmaakt. Microblocks, bestaande uit een paar transacties per stuk, worden vervolgens in realtime aan dit key block toegevoegd, waardoor het mogelijk wordt om transacties binnen enkele seconden aan de blockchain toe te voegen, waarbij netwerklatentie de enige echte vertraging is. Het protocol maakt hogere doorvoer en snellere bevestigingstijden mogelijk, terwijl het de BFT-eigenschappen behoudt.

MassTransfers

De MassTransfers-functie is een andere recente toevoeging aan het Waves-ecosysteem. Hiermee kunnen gebruikers tot 100 overboekingen in één enkele transactie opnemen, wat resulteert in lagere kosten. De reden dat 100 transfers de limiet zijn voor MassTransfers is dat dit een balans biedt tussen de behoefte aan meer capaciteit en gebruiksgemak en de noodzaak om het versturen van zeer grote batches van goedkope transacties in één keer te voorkomen. Als een gebruiker meer transfers moet uitvoeren, kan dat door meerdere MassTransfers achtereenvolgens in te dienen.

Gebruikers kunnen eenvoudig MassTransfer selecteren als een ander soort ‘Send transaction,’ waarmee ze tot 100 ontvangers in één keer kunnen opnemen. Bovendien kunnen ontvangersadressen worden toegevoegd via JSON of geüpload vanuit een CSV-bestand, waardoor het eenvoudig is om airdrops of wekelijkse uitbetalingen aan WAVES-lessoren uit te voeren. De combinatie van Waves-NG en de MassTransfer-functie maakt hoge doorvoer op het netwerk mogelijk.

Stress Tests

Het Waves-netwerk heeft verschillende stresstests ondergaan om de doorvoercapaciteit te beoordelen. Een belangrijke stresstest werd uitgevoerd op MainNet in oktober 2018. Deze test toonde aan dat het publieke blockchain-protocol (niet alleen een beperkte en gecontroleerde TestNet) meer dan 6,1 miljoen transacties in 24 uur kon verwerken, met een gemiddelde van 4.200 transacties per minuut of 71 transacties per seconde. De piekdoorvoer bereikte zelfs honderden transacties per seconde.

Conclusie

Waves geeft prioriteit aan on-chain schaalbaarheid en houdt de kosten laag via het Leased Proof-of-Stake-systeem. Dit stelt alledaagse gebruikers in staat om het netwerk te helpen beveiligen door WAVES te leasen aan full nodes. Bovendien maakt Waves-NG een hoge doorvoer tot 100 TPS mogelijk, wat een orde van grootte hoger is dan veel blockchains. Er zijn echter grenzen aan on-chain schaalvergroting door opslag- en bandbreedtebeperkingen.

De ontwikkelaars geloven dat de huidige aanpak geoptimaliseerd kan worden om tot 1.000 TPS te ondersteunen voordat extra schaaloplossingen nodig zijn. In de tussentijd onderzoekt Waves opties voor een tweede-laags schaaloplossing met sidechains, die een groot aantal transacties parallel kunnen verwerken maar uiteindelijk op de hoofd-Waves-blockchain verankerd worden.