權益證明租賃(LPOS)共識演算法和Waves-NG協議

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Waves網路採用權益證明租賃(LPOS)共識演算法,該演算法與Waves-NG協議相結合,可實現網路的高度可擴充套件性和事務吞吐量。
介紹Waves網路於2016年推出,當時透過ICO募集了30,000比特幣,價值約1600萬美元。該專案旨在開發可用於業務交易流程的綜合區塊鏈生態系統,其中包含涵蓋各類功能需求的工具包,包括輕鬆建立自定義加密貨幣令牌、直接編寫智慧合約、實現點對點交易的內建去中心化交易所(DEX)、與dApps實現安全便捷的互動方式以及Waves Keeper瀏覽器外掛所提供的Web服務。可擴充套件性從一開始,Waves就認識到可擴充套件性是大多數區塊鏈專案推廣使用的需求,並優先意識到要開發相關的技術,來解決現有區塊鏈的侷限性。例如,比特幣具有很高的安全性但交易速度相對較慢,並且每秒只能支援大約7筆交易(TPS)。因此,比特幣的效率不足以使其成為全球性貨幣。基於第二層的解決方案,如比特幣的閃電網路就是為了實現該目標而事實的。而Waves在該層上採用了不同的方法,在考慮第二層應用之前,Waves首先關注鏈上的可擴充套件性。
租賃平衡Waves的原創共識演算法是基於簡單的股權證明協議實現的。總量為1億枚的WAVES代幣都在ICO之後完成了分發,並且供應量也是固定的:因為WAVE是“PoW”屬性的代幣,所以不存在通貨膨脹。因此,Waves區塊驗證者(鍛造者,他們通常被稱為是Waves生態系統中的'礦工')從他們處理的區塊中獲得交易費,但沒有額外的區塊獎勵。租賃的股權證明(LPoS)系統於2017年5月全面啟動,該協議可以讓使用Waves lite客戶端使用者(沒有執行完整節點的使用者)將他們的WAVES令牌租賃給挖礦節點。租用的WAVES被鎖定在使用者的帳戶中,無法進行轉移或交易。此外,代幣仍然完全由賬戶持有人控制,租約到期後可以隨時取消。考慮到挖礦節點執行需要相關的技術開銷以及7*24小時線上,因此只有相對較少的Waves社羣執行挖礦節點(區塊生成器列表可以在http://dev.pywaves.org/generators/檢視)。租賃給挖礦節點的WAVES代幣可用於增加礦工的權重,反之,也增加了礦工發現下一個區塊的機會。租賃的股權證明系統至少以兩種方式提高了網路的安全性。首先,用於保護網路的WAVES代幣是越多越好的,因為這樣會使攻擊者更難以累積到執行51%攻擊所需的代幣數量。其次,WAVES代幣從使用者的冷錢包中租給挖礦節點,但節點本身(保持線上的節點)可能只有很小的餘額。由於租賃的資金不會轉移給礦工,這可以顯著降低線上儲存的WAVES代幣被攻擊的風險。一種新的共識方法:Waves-NG2017年12月WAVES進一步升級了網路,推出了Waves-NG共識協議。這是一個基於比特幣NG方案的新協議,由Cornell IT教授EminGünSirer發明。
比特幣初始的協議隨機性選擇礦工。區塊鏈中增加了一個區塊之後,礦工們會相互競爭,根據區塊鏈的當前狀態查詢下一個區塊的有效雜湊值。同時,新生成的交易被放入記憶體池(mempool),在那裡它們將保持掛起狀態,直到有礦工來收集並驗證這些交易。雖然比特幣和比特幣NG協議都被認為是拜占庭容錯(BFT)系統,後者作為不同工作機制的可擴充套件替代方案,於2015年被提出。在Bitcoin-NG系統中,會預先選擇下一個礦工,該礦工會建立一個空的“金鑰區塊” - 這個區塊最終會被新增到區塊鏈中。小型區塊被稱為‘microblocks’(由幾個交易組成),他們近乎實時地被新增到該金鑰區塊中。用日常生活作為類比,這就像在購物車(金鑰區塊)上新增幾個購物袋(microblocks)後,最後將完整的小車推到收銀臺(新增到區塊鏈網路上)。這意味著可以在幾秒鐘內將交易新增到區塊鏈中,唯一可能發生的延遲就是網路上的延遲。Waves將權益證明機制進行了升級,從而建立了Waves-NG協議,也是首個將比特幣NG協議用於開放公共區塊鏈中。對生態系統的進一步完善是透過“MassTransfers”。支援在單個交易中封裝多達100筆轉賬,並降低了手續費用。一方面,MassTransfer為了在增加容量和便利性之間進行折中,限制了每個MassTransfers中僅包括100 txs,另一方面也限制了同時傳送大量低成本交易的能力。如果需要進行更大量的轉賬交易,則可以按照順序提交多個MassTransfers轉賬交易。換句話說,使用者可以簡單地選擇MassTransfer作為另一種“傳送交易”的方式,該方式支援可以讓他們在單個交易中最多新增100個收款人。此外,收款人的地址可以透過JSON提供或使用CSV檔案上傳,從而可以直接高效地進行大型空投或每週向租賃WAVES代幣給挖礦節點的使用者付款。結合Waves-NG,MassTransfer功能可在網路上實現極高的吞吐率。在Waves網路上進行了許多壓力測試,來評估新協議的潛在吞吐量。2018年10月,在MainNet上進行了一次大容量的壓力測試。該測試表明公開的區塊鏈協議(不僅僅是有限和受控的TestNet)可以在24小時內支援超過610萬筆交易,平均每分鐘4,200 txs或每秒71 txs,峰值吞吐量可達到每秒數百個交易。總結思想
權益證明租賃(LPOS)可使無技術專業背景的普通使用者幫助保護Waves網路,在控制WAVES代幣的前提下,將WAVES租用到完整節點。同時,Waves-NG實現了高達100 TPS的吞吐量,這比許多區塊鏈高出了一個數量級。由於不需要向礦工支付資金獎勵,後者也不需要承擔高電費和昂貴的硬體,所以交易的手續費用很低。對於Waves來說,鏈上可擴充套件性一直是優先考慮的因素,但由於所需要的儲存空間和頻寬,任何區塊鏈都可以透過這種方式進行擴充套件。Waves的開發人員認為,在進一步實現可擴充套件的解決方案前,可最佳化當前方案,並可實現支援高達1,000 TPS的交易能力。Waves目前正在探索涉及側鏈的第二層擴充套件解決方案,該方案可支援在並行鏈上處理大量交易,並最終在Waves主網上實現保護。

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