Waves租赁权益证明共识机制详解：高吞吐量与网络安全

Waves 网络：租赁权益证明共识机制与 Waves-NG 协议

Waves 网络于 2016 年推出，通过 ICO 筹集了 30,000 个比特币，当时约合 1600 万美元。该项目致力于开发一个全面的区块链生态系统，用于商业流程，其工具包涵盖了广泛的需求，包括轻松创建自定义加密货币代币；简单的智能合约；内置去中心化交易所 (DEX) 上的点对点交易；以及通过 Waves Keeper 浏览器插件安全便捷地与 DApps 和 Web 服务交互。

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可扩展性

Waves 从一开始就认识到可扩展性对于区块链的大规模采用至关重要，并优先开发技术来解决现有区块链的局限性。例如，比特币虽然安全性很高，但速度相对较慢，每秒只能处理大约 7 笔交易 (TPS)。因此，比特币的效率不足以用作全球通用的日常货币。比特币需要像闪电网络这样的第二层解决方案才能实现这一目标。Waves 采取了不同的方法，最初专注于链上高可扩展性，然后再考虑第二层应用。

平衡租赁

Waves 最初的共识算法是简单的权益证明 (PoS) 实现。所有 1 亿个 WAVES 代币都在 ICO 后发行，供应量是固定的：与 PoW 挖矿的币不同，它没有通货膨胀。因此，Waves 区块验证者（锻造者，尽管在 Waves 生态系统中通常被称为“矿工”）从他们处理的区块中获得交易费用，但没有区块奖励。租赁权益证明 (LPoS) 系统于 2017 年 5 月全面启动，允许 Waves 轻客户端用户（那些没有运行完整节点的用户）将他们的 WAVES 代币租赁给矿工节点。租赁的 WAVES 被锁定在用户的账户中，不能转移或交易。但是，代币仍然完全由账户持有者控制，并且可以随时取消租赁。鉴于运行矿工节点相关的技术开销以及需要全天候在线的需求，只有相对较小一部分 Waves 社区运行节点。租赁给矿工节点的 WAVES 代币用于增加矿工的权重，这反过来又会增加该矿工找到下一个区块的机会。租赁权益证明系统至少通过两种方式提高了网络安全性。首先，用于保护网络的 WAVES 越多越好，因为攻击者积累进行 51% 攻击所需代币的难度就越大。其次，WAVES 可以从用户的冷存储地址租赁到节点，但节点本身（保持在线）可能只有最小的余额。这大大降低了从在线计算机黑客攻击 WAVES 代币的风险，因为租赁的资金不会转移到矿工。

共识的新方法：Waves-NG

2017 年 12 月，随着 Waves-NG 的推出，网络进行了进一步升级。这是一个基于康奈尔大学 IT 教授 Emin Gün Sirer 提出的 Bitcoin-NG 方案的新协议。最初的比特币协议会回顾性地选择每个矿工。在将一个区块添加到区块链之后，矿工们会根据区块链的当前状态竞争寻找下一个区块的有效哈希值。同时，新生成的交易进入内存池 (mempool)，它们将保持挂起状态，直到矿工最终收集并验证它们。尽管比特币和 Bitcoin-NG 协议都被认为是拜占庭容错 (BFT) 系统，但后者在 2015 年被提出作为一种基于不同工作机制的可扩展替代方案。在 Bitcoin-NG 系统上，下一个矿工是预先选择的，这个矿工创建一个空的“关键区块”——最终将添加到区块链的区块。称为“微区块”（每个包含少量交易）的小区块会近乎实时地添加到此关键区块中。为了便于理解，这就像在最终将手推车推到收银台（添加到区块链）之前，将几袋购物（微区块）添加到手推车（关键区块）中。这意味着交易可以在几秒钟内添加到区块链中，唯一的实际延迟是网络延迟。Waves 更新了这个针对权益证明网络的想法，创建了 Waves-NG 协议——第一个用于开放公共区块链的 Bitcoin-NG 部署。

生态系统中的另一个补充是 MassTransfers。它们允许在一个交易中打包多达 100 次转账，并降低费用。每笔 MassTransfer 最多 100 笔交易的限制是在增加显著容量和便利性与限制一次发送大量低成本交易的能力之间取得的折中。如果需要进行更多转账，可以顺序提交多个 MassTransfers。换句话说，用户可以选择 MassTransfer 作为不同类型的“发送交易”，允许他们在单个交易中包含多达 100 个收件人。此外，收件人地址可以通过 JSON 提供或从 CSV 文件上传，这使得进行大型空投或每周向租赁 WAVES 给矿工节点的人支付款项变得简单高效。结合 Waves-NG，MassTransfer 功能使网络上的吞吐量非常高。

已经对 Waves 网络进行了一些压力测试，以评估新协议的吞吐量潜力。2018 年 10 月，在主网上进行了一次主要的压力测试。这表明公共开放区块链协议（不仅仅是有限的受控测试网）可以在 24 小时内支持超过 610 万笔交易——平均每分钟 4200 笔交易或每秒 71 笔交易，峰值吞吐量达到每秒数百笔交易。

结语

租赁权益证明系统使没有技术专长的普通用户能够帮助保护 Waves 网络，将他们的 WAVES 租赁给完整节点而不会失去对代币的控制。同时，Waves-NG 使吞吐量达到每秒 100 笔交易，比许多区块链高出一个数量级。费用很低，因为无需用区块奖励支付矿工来补偿他们高昂的电力成本和昂贵的硬件。

链上可扩展性一直是 Waves 的优先事项，但由于所需的存储和带宽，任何区块链都无法无限扩展。Waves 的开发人员认为，在需要进一步扩展解决方案之前，当前方法可以优化以支持每秒 1000 笔交易。Waves 目前正在探索使用侧链的第二层扩展解决方案，使大量交易能够在并行链上处理，但最终由主 Waves 区块链进行保护。