Что такое Leased Proof of Stake (LPoS) в Waves?

Благодаря протоколу Waves-NG сеть Waves добилась высокой масштабируемости и пропускной способности транзакций. Для этого сеть использует алгоритм консенсуса Leased Proof of Stake (LPoS).

Основы

Сеть Waves, предлагающая комплексную блокчейн-экосистему для использования в бизнес-процессах, была запущена в 2016 году. Она была разработана после сбора 30 000 BTC через ICO, что на тот момент оценивалось примерно в $16 млн. Сеть предоставляет разнообразный набор инструментов для различных задач: создание собственных криптовалютных токенов, разработка смарт‑контрактов и P2P‑торговля на встроенной децентрализованной бирже. Браузерный плагин Waves Keeper также обеспечивает безопасное и удобное взаимодействие с dApp и веб‑сервисами.

Масштабируемость

Осознавая необходимость масштабируемости для массового принятия блокчейн‑технологий, Waves сосредоточились на разработке решений, устраняющих ограничения существующих блокчейнов. Одним из таких ограничений является относительно низкая скорость обработки транзакций у Bitcoin — примерно 7 транзакций в секунду, несмотря на высокий уровень безопасности.

В результате Bitcoin не является эффективным решением для повседневного глобального использования. Для этого требуются решения второго уровня, такие как Lightning Network. Waves пошли другим путём, изначально поставив приоритетом высокую on‑chain масштабируемость, а не приложения второго уровня.

Аренда баланса

Первоначально Waves реализовали простой алгоритм Proof of Stake, распределив все 100 миллионов токенов WAVES после ICO. В отличие от монет, добываемых PoW, токены WAVES имеют фиксированное предложение и не инфлируются. В результате валидаторы блоков получают только комиссию за транзакции и не получают вознаграждения за создание блоков.

В мае 2017 года была полностью запущена система Leased Proof of Stake (LPoS), позволившая пользователям лёгкого клиента Waves сдавать в аренду свои токены WAVES нодам-майнерам. Арендованные токены блокируются в аккаунте пользователя, их нельзя переводить или продавать, при этом владелец аккаунта сохраняет полный контроль над ними, а аренду можно завершить в любой момент. Поскольку запуск и поддержка ноды требует значительных технических затрат и круглосуточного присутствия в сети, лишь небольшая часть сообщества Waves управляет нодами.

Когда токены WAVES арендуются ноде, увеличивается вес доли майнера (stakeweight), что повышает его шансы найти следующий блок. Система Leased Proof of Stake даёт два ключевых преимущества, повышающих безопасность сети. Во‑первых, увеличение объёма арендуемых токенов WAVES повышает безопасность сети, повышая барьер для попытки атаки 51%. Во‑вторых, арендуемые токены могут быть назначены с холодного адреса пользователя на ноду с небольшой суммой на балансе, но постоянно подключённую к сети. Это значительно снижает риск кражи WAVES с онлайн‑компьютера, поскольку арендованные средства фактически не переводятся майнеру.

Waves-NG: новый подход к консенсусу

В декабре 2017 года сеть Waves получила значительное обновление с внедрением Waves-NG, основанного на предложении профессора информатики Корнеллского университета Эмина Гюн Сирера, известном как Bitcoin‑NG. В традиционном протоколе Bitcoin майнер выбирается ретроспективно после добавления блока в блокчейн, и майнеры затем соревнуются за поиски валидного хэша для следующего блока на основе текущего состояния сети. Тем временем вновь появившиеся транзакции остаются в mempool до тех пор, пока майнер их не подтвердит.

Устойчивая к византийским отказам система

В 2015 году Bitcoin‑NG был предложен как система, устойчивая к византийским отказам (BFT), обеспечивающая масштабируемость. Waves адаптировали эту идею для сети с доказательством доли, создав протокол Waves‑NG, который был запущен в декабре 2017 года. Waves‑NG — первое внедрение идеи Bitcoin‑NG в открытом публичном блокчейне. В отличие от исходного протокола Bitcoin, Waves‑NG заранее выбирает следующего майнера, который создаёт пустой «ключевой блок». Затем в реальном времени к этому ключевому блоку добавляются микроблоки, состоящие из нескольких транзакций, что позволяет добавлять транзакции в блокчейн в течение секунд, где единственной реальной задержкой выступает сетевой латентность. Протокол обеспечивает более высокую пропускную способность и более быстрое подтверждение транзакций, сохраняя свойства BFT.

MassTransfers

Функция MassTransfers — ещё одно недавнее дополнение в экосистеме Waves. Она позволяет пользователям включать до 100 переводов в одну транзакцию, что снижает комиссии. Ограничение в 100 переводов сбалансировано: оно обеспечивает большую ёмкость и удобство, но препятствует отправке очень больших пакетов дешёвых транзакций за раз. Если требуется выполнить больше переводов, можно отправить несколько MassTransfers последовательно.

Пользователи могут выбрать MassTransfer как отдельный вид «Send transaction», что позволяет включить до 100 получателей за один раз. Более того, адреса получателей можно добавить через JSON или загрузить из CSV‑файла, что упрощает проведение эирдропов или еженедельных выплат арендаторам WAVES. Сочетание Waves‑NG и функции MassTransfer обеспечивает высокую пропускную способность сети.

Стресс‑тесты

Сеть Waves прошла несколько стресс‑тестов для оценки своей пропускной способности. Один из крупных стресс‑тестов был проведён в MainNet в октябре 2018 года. Тест показал, что публичный блокчейн протокол (а не ограниченный и контролируемый TestNet) мог обрабатывать более 6,1 млн транзакций за 24 часа, в среднем 4 200 транзакций в минуту или 71 транзакцию в секунду. Пиковая пропускная способность достигала даже сотен транзакций в секунду.

Заключение

Waves делает ставку на on‑chain масштабируемость, сохраняя низкие комиссии благодаря системе Leased Proof‑of‑Stake. Это позволяет обычным пользователям помогать защищать сеть, сдавая WAVES в аренду полным нодам. Кроме того, Waves‑NG обеспечивает высокую пропускную способность — до 100 TPS, что на порядок больше, чем у многих блокчейнов. Однако on‑chain масштабирование ограничено требованиями к хранению и пропускной способности сети.

Разработчики считают, что текущий подход можно оптимизировать до поддержки до 1 000 TPS до необходимости внедрения дополнительных решений масштабирования. Пока что Waves исследует варианты второго уровня, связанные с сайдчейнами, которые могут обрабатывать большое количество транзакций параллельно, но в итоге закреплять их безопасность на основном блокчейне Waves.