Механизм консенсуса блокчейна отвечает за проверку достоверности транзакций и их добавление в блокчейн в точной последовательности. В зависимости от выбранного механизма консенсуса эффективность процессов проверки и упорядочивания различается, что приводит к разным уровням пропускной способности. В мире блокчейнов Solana является высокопроизводительным блокчейном, с блоком временем в 400 мс и средним количеством транзакций в секунду (TPS) в пределах2,000 до 3,000, с теоретической пиковой производительностью в 65 000 TPS (для сравнения, TPS Ethereum примерно 12).

Эта статья направлена на выделение нескольких архитектур Solana, которые играют ключевую роль в обеспечении его высокой пропускной способности, а именно механизм его делегированного доказательства доли (DPoS) и механизм доказательства времени (PoH).

1. Традиционный механизм консенсуса

Давайте начнем с понимания одной из ключевых существующих проблем блокчейнов: масштабируемости.

Каждый узел в децентрализованной блокчейн-сети имеет свои собственные внутренние часы, по которым он работает. Когда происходит транзакция, узлы отмечают временную метку транзакции в соответствии с этим локальным системным временем.

Внутренние часы узла

Окончательное подтверждение или отклонение транзакций также будет отмечено временной меткой в соответствии с этим локальным блоком системы. С традиционными механизмами консенсуса, такими какProof-of-Work (PoW)иProof-of-Stake (PoS), все узлы будут общаться друг с другом, чтобы установить, что время прошло.

Для децентрализованной блокчейн-сети с тысячами узлов по всему миру неизбежно возникают расхождения между локальными системными часами узлов, что приводит к различным временным меткам транзакций на разных узлах. Это становится проблемой, когда узлам необходимо достичь консенсуса относительно того, какие транзакции произошли и в каком порядке они находятся в блоке. Эта проблема известна как проблема синхронизации временных меток и становится более серьезной и сложной, когда сеть увеличивает свою децентрализацию за счет увеличения числа узлов.

В конечном итоге это создает возможный путь для зловредных атак. Разница во времени позволяет зловредным деятелям транслировать фальшивые транзакции, похожие на реальные отметки времени, в попытке захватить сеть. Чтобы предотвратить эту манипуляцию транзакциями, требуется много времени и вычислительной мощности для проверки точности временной метки. Это может потенциально привести к задержке подтверждения блока или даже отклонению блока (узлы могут проголосовать за то, что блок недействителен из-за различных временных меток).

2. Что такое Proof-of-History (PoH)

Proof-of-History (PoH) используется в Solana для доказательства того, что транзакции размещены в правильной последовательности, и это легко может быть проверено валидаторами в сети.

В отличие от того, что было упомянуто в разделе 1, где узлы имеют свои собственные часы, PoH можно рассматривать как глобальный блок, который все узлы используют для проверки прошедшего времени между двумя событиями. С этим универсальным часами узлы видят одинаковую историческую запись транзакций, абстрагируясь от любого потенциального разногласия в упорядочивании транзакций. Это позволяет достигнуть консенсуса быстро и существенно сокращает время, затраченное на проверку транзакции и ее добавление в блокчейн.

PoH оперирует криптографическим методом для создания непрерывной хронологической записи транзакций. Давайте немного поглубже вникнем в это.

3. Техническое погружение в PoH

Каждая транзакция обрабатывается с помощью SHA-256, криптографической хеш-функции, известной своей способностью принимать любой ввод и производить уникальный, непредсказуемый вывод. Когда транзакция хешируется, ее вывод становится входом для хеширования следующей транзакции. Этот процесс приводит к встроенному порядку транзакций в хешированных выводах, создавая длинную, непрерывную цепь.

PoH использует Проверяемые Функции Задержки (VDF), которые необходимы для проверки прошедшего времени в блокчейне. VDF - это вычислительно интенсивные функции, которые зависят не только от предыдущего хэша, но и учитывают прошедшее время. Этот механизм позволяет Solana криптографически демонстрировать, что прошло реальное время при генерации последовательных результатов. В результате имеется четкий, проверяемый порядок транзакций, обеспечивающий однородную временную шкалу событий. Валидаторы могут легко проверить, сколько времени прошло, что дополнительно повышает надежность сети.

Использование PoH в Solana добавляет надежный уровень безопасности и целостности. Вмешательство в любую часть цепочки хешей потребовало бы пересчета всех последующих хешей, что представляет собой трудоемкое усилие, обеспечивающее защиту сети от изменений.

PoH значительно сокращает количество информации, которую валидаторы должны обрабатывать на каждом блоке. Используя хешированные версии последнего состояния транзакций, время подтверждения блоков резко сокращается. Когда валидаторы (или узлы-репликаторы) получают блок, последовательность PoH обеспечивает им криптографически надежный порядок транзакций, которому они могут доверять без повторной верификации. Эта эффективность важна для ускорения механизма консенсуса, поскольку сеть может быстро выбирать следующего валидатора для проверки блока и переходить к следующему шагу.

4. Делегированный доказательство доли (DPoS)

Получив лучшее понимание PoH, в этом разделе объясняется, как PoH используется в механизме консенсуса Solana - DPoS.

​​В DPoS каждый валидатор, который делегирует $SOL, сможет участвовать в управлении сетью - голосование за допустимость блоков и то, должен ли он быть добавлен в блокчейн. Владельцы $SOL (я и ты), предпочитающие не участвовать прямо в процессе делегирования, могут делегировать свои токены другим валидаторам, эффективно превращая их в делегаторов. Этот процесс делегирования распределяет права голоса делегаторов (пропорционально количеству $SOL, которые у них есть) на этих валидаторов. В обмен на делегирование $SOL делегаторы получат часть вознаграждения за блок.

Система DPoS работает на принципе того, что узлы с более крупными ставками имеют более высокую вероятность быть выбранными для проверки транзакций и их добавления в блокчейн. Эта возможность заработать блок-награды стимулирует узлы поддерживать высокий уровень производительности и целостности.

Имея понимание как DPoS, так и PoH, давайте объединим знания, чтобы получить обзор того, как будет выглядеть типичное подтверждение блока на Solana.

5. Общий обзор механизма консенсуса Solana на высоком уровне

1. Выбор лидерского узла
   Лидирующий узел будет отвечать за генерацию последовательности PoH (упорядочивание транзакций) и создание блоков.
   Этот процесс выбора основан на весе доли, которой обладает узел, который увеличивается благодаря делегированию токенов держателями. Роль лидера будет ротироваться среди валидаторов.
2. Отметка времени транзакций
   Лидерский узел будет получать транзакции и временные метки с помощью PoH, чтобы установить порядок транзакций.
3. Создание блока
   С последовательностью от PoH лидер-узел затем приступает к созданию блока
4. Распространение блоков
   Новый созданный блок будет отправлен узлам-репликам (другим валидаторам в децентрализованной сети)
5. Проверка допустимости транзакции
   Узлы репликации будут проверять следующие два компонента:
   Порядок транзакций: Проверьте, что транзакции находятся в правильном порядке, используя последовательность PoH. Поскольку это универсальные часы, для этой проверки не требуется обратной коммуникации между узлами (как в случае обычных механизмов консенсуса, таких как PoW и PoS).
   Валидность транзакции: убедитесь, что транзакции соответствуют правилам сети и являются действительными.
6. Финализация блока
   После проверки как порядка транзакции, так и их действительности блок будет добавлен в блокчейн. Будет выбран следующий узел-лидер, и процесс начнется заново.

6. Заключение

Solana неустанно работает над улучшением архитектуры своего блокчейна, среди последних разработок QUIC, взвешенные доли QoS и локализованные рынки комиссий. Кроме того, экосистема рассчитывает на значительное улучшение своей эффективности с запуском Firedancer. Стоит присматривать за новыми случаями использования, которые можно построить на основе Solana с её уникальной архитектурой - OPOS (Только возможно на Solana).

Тем временем ознакомьтесь с протоколами, построенными на Solanaздесьи попробуйте взаимодействовать с ними!

Ссылки

1. Helius | Доказательство Истории, Доказательство Доли, Доказательство Работы - Объяснено
2. Anatoly | Proof of History: Часы для блокчейна
3. Gemini | Solana (SOL): Масштабирование криптовалюты для масс

Disclaimer：

1. Эта статья перепечатана из [зеркало]. Все авторские права принадлежат оригинальному автору [Исследование Cookies]. Если есть возражения к этому повторному изданию, пожалуйста, свяжитесь с Gate Learnкоманда, и они незамедлительно разберутся с этим.
2. Отказ от ответственности: Взгляды и мнения, выраженные в этой статье, являются исключительно мнениями автора и не являются инвестиционными советами.
3. Перевод статьи на другие языки выполняется командой Gate Learn. За исключением упоминаний, копирование, распространение или плагиат статьи на других языках запрещено.