Die hochleistungsfähige Blockchain von Solana ist mit den acht Innovationen aufgebaut:" "1." Proof of History: Eine Uhr vor dem Konsens "2." "Tower BFT: Eine PoH-optimierte Version von PBFT" "3." Turbine: Ein Blockverbreitungsprotokoll "4." Gulfstream: Mempool-loses Transaktionsweiterleitungsprotokoll "5." Sealevel: Die weltweit erste parallele Smart-Contract-Ausführungsumgebung "6." Pipeline: Transaktionsverarbeitungseinheit zur Validierung "7." Cloudbreak: Horizontal skalierte Kontodatenbank 8. Archiver: Verteilte Ledger-Speicherung "Beweis der Geschichte: Eine Uhr vor dem Konsens" "Die größte Herausforderung in verteilten Netzwerken besteht darin, sich über die Zeit und die Reihenfolge der Ereignisse zu einigen, da Knoten innerhalb des Netzwerks den Zeitstempel von Nachrichten, die sie von anderen Knoten erhalten, nicht vertrauen können." "Solana versucht, dies mit Proof of History (PoH) zu lösen, indem eine kryptographisch sichere Zeitquelle im gesamten Netzwerk geschaffen wird." "Proof of History ist eine hochfrequente Verifiable Delay Function (VDF), die eine bestimmte Anzahl von aufeinanderfolgenden Schritten zur Auswertung erfordert, aber ein einzigartiges Ergebnis produziert, das öffentlich verifiziert werden kann." "Das bedeutet, dass Knoten den nächsten Block erstellen können, ohne sich zuerst mit dem gesamten Netzwerk abzustimmen, da sie dem Zeitstempel und der Reihenfolge der Nachrichten, die sie erhalten haben, vertrauen können." "Das Ergebnis ist eine Reduzierung des Konsensaufwands." Tower BFT: Eine PoH-optimierte Version von PBFT "Zusätzlich zu Proof of History verwendet Solana seinen Konsensmechanismus namens Tower BFT, der ein PBFT-ähnlicher Algorithmus ist, der die synchronisierte Uhr nutzt, die durch PoH ermöglicht wird, um einen Konsens über Netzwertransactions zu erreichen." "Auf hoher Ebene verpflichtet sich jeder Knoten im Netzwerk jedes Mal, wenn er über einen bestimmten Fork abstimmt, zu einem bestimmten Zeitraum, in dem er daran gehindert wird, über einen gegensätzlichen Fork abzustimmen." Dieser Zeitraum, in dem sie ausgeschlossen sind, wächst exponentiell, während sie weiterhin für denselben Fork stimmen, bis sie einen maximalen Ausschluss von 32 Stimmen für denselben Fork erreichen. "Die Knoten im Netzwerk erhalten Inflationsbelohnungen nur, wenn sie diese maximale Abstimmungssperre erreichen; daher liegt es in ihrem Interesse, weiterhin für den Fork zu stimmen, von dem sie glauben, dass die klare Mehrheit des Netzwerks dafür stimmt." Turbine: Ein Protokoll zur Blockverbreitung "Solana überträgt Blöcke (kommuniziert Blöcke zwischen Validatoren) unabhängig vom Konsens, wobei ein separates, aber verbundenes Protokoll namens Turbine verwendet wird." "Turbine borrows heavily from BitTorrent und ist für Streaming optimiert." "Wenn ein Block gestreamt wird, wird er in kleine Pakete und Löschcodes aufgeteilt und dann über eine große Anzahl zufälliger Peers verteilt." Gulf Stream: Mempool-los Transaktionsweiterleitungsprotokoll "In einem Hochleistungsnetzwerk stellt das Mempool-Management eine neue Klasse von Problemen dar, wenn es um die Kosten für das Filtern und die Verwaltung einer steigenden Anzahl von unbestätigten Transaktionen geht." "Gulf Stream funktioniert, indem es das Caching und die Weiterleitung von Transaktionen an den Rand des Netzwerks verschiebt." "Da jeder Validator die Reihenfolge der kommenden Führer (Blockproduzenten) in der Solana-Architektur kennt, leiten Klienten und Validatoren Transaktionen im Voraus an den erwarteten Führer weiter." "Dies ermöglicht es den Validatoren, Transaktionen im Voraus auszuführen, die Bestätigungszeiten zu verkürzen, die Führer schneller zu wechseln und den Speicherbedarf der Validatoren durch den Pool unbestätigter Transaktionen zu reduzieren." "Eine Folge davon, die Führer im Voraus zu kennen, ist das erhöhte Risiko von Validatorenkollusion, da das Netzwerk den Akteuren mehr Zeit gibt, um zu koordinieren." "Die schnellen Blockzeiten von Solana könnten die Möglichkeit zur Kollusion verringern, da sie die Zeit, die zum Planen eines Angriffs zur Verfügung steht, begrenzen." Sealevel: Parallel Smart Contracts Laufzeit "Solana hat Sealevel entwickelt, eine hyper-parallelisierte Transaktionsverarbeitungsengine, die für eine horizontale Skalierung über GPUs und SSDs ausgelegt ist." "Die meisten anderen Blockchains sind Ein-Thread-Computer." "Im Gegensatz dazu kann Solana die parallele Ausführung von Transaktionen (neben der Signaturverifizierung) in einem einzigen Shard unterstützen." "Die Lösung für dieses Problem schöpft stark aus einer Treibertechnik des Betriebssystems, die als Scatter-Gather bezeichnet wird." "Transaktionen legen im Voraus fest, welchen Zustand sie während der Ausführung lesen und schreiben werden." Sealevel kann die sich nicht überschneidenden Transaktionen in einem Block finden und sie parallel ausführen (sogenannte parallele Ausführung), während optimiert wird, wie Lese- und Schreibvorgänge im Status über eine Reihe von RAID 0-SSDs geplant werden. Sealevel ist eine VM, die Transaktionen plant, aber sie führt die Transaktionen in der VM tatsächlich nicht aus. Stattdessen übergibt Sealevel Transaktionen zur Ausführung auf Hardware, die nativ mit einem Bytecode namens Berkeley Packet Filter (BPF) arbeitet. Pipeline: Eine Transaktionsverarbeitungseinheit zur Optimierung der Validierung "Der Prozess der Transaktionsvalidierung im Solana-Netzwerk nutzt umfangreich eine Optimierung, die im CPU-Design verbreitet ist und als Pipelining bezeichnet wird." "Pipelining ist ein geeignetes Verfahren, wenn es einen Strom von Eingabedaten gibt, der durch eine Abfolge von Schritten verarbeitet werden muss und unterschiedliche Hardware für jeden Schritt verantwortlich ist." "Im Solana-Netzwerk durchläuft der Pipeline-Mechanismus, die Transaction Processing Unit (TPU), das Data Fetching auf Kernel-Ebene, die Signature Verification auf GPU-Ebene, das Banking auf CPU-Ebene und das Writing im Kernel-Speicher." "Wenn der TPU beginnt, Blöcke an die Validatoren zu senden, hat er bereits das nächste Set von Paketen abgerufen, deren Signaturen überprüft und begonnen, Token gutzuschreiben." "Die GPU-Parallelarbeit in dieser vierstufigen Pipeline ermöglicht es der Solana TPU, mit hoher Leistung zu arbeiten." Cloudbreak: Horizontal skalierte Kontodatenbank "Methoden zur Skalierung der Berechnung unter Verwendung dieser anderen Innovationen könnten zu Speicherengpässen führen." "Der Speicher wird verwendet, um Konten zu verfolgen und kann aufgrund unzureichender Speicherkapazität und begrenzter Zugriffsgeschwindigkeiten Schwierigkeiten haben, die Leistung aufrechtzuerhalten." "Cloudbreak wurde entworfen, um die gleichzeitige Lese- und Schreibvorgänge über eine RAID 0-Konfiguration von SSDs zu optimieren." "Jede zusätzliche Festplatte erhöht die verfügbare Speicherkapazität für On-Chain-Programme und steigert gleichzeitig die Anzahl der gleichzeitigen Lese- und Schreibvorgänge, die Programme beim Ausführen durchführen können." "Dies geht Hand in Hand mit Solanas Transaktionsdesign, das das Vorabladen von Konten von der Festplatte und die Vorbereitung der Laufzeit für die Ausführung ermöglicht und es den Knoten im Netzwerk auch ermöglicht, Transaktionen auszuführen, bevor sie in einen Block kodiert werden." "All dies zielt darauf ab, die Blockzeiten und die Bestätigungslatenz im Netzwerk zu reduzieren." Archivier: Verteilte Ledger-Speicherung "Die Speicherung und Verwaltung von Daten in einem leistungsstarken Netzwerk wird wahrscheinlich zu einem primären Zentralisierungsvektor werden." "Wenn die Speicherkosten sehr hoch sind, werden nur gut finanzierte Einheiten in der Lage sein, als Validatoren zu agieren und am Konsens teilzunehmen." "Auf Solana wird die Datenspeicherung von den Validierern an ein Netzwerk von Knoten ausgelagert, die Archivers genannt werden." "Archivare nehmen nicht am Konsens teil." "Die Geschichte des Staates ist in viele Teile und Löschcodes unterteilt." "Archiver speichern kleine Teile des Zustands." "Immer wieder wird das Netzwerk die Archiver auffordern, zu beweisen, dass sie die Daten speichern, die sie speichern sollen." "Solana nutzt Proofs of Replication (PoRep), die stark von Filecoin entlehnt sind." "Archivatoren sind derzeit nicht implementiert und stehen auf der langfristigen Roadmap." "Sie werden basierend auf den Anforderungen der Netzwerkdaten ausgerollt.