La blockchain altamente performante di Solana è costruita utilizzando le otto innovazioni:" "1." Prova della Storia: Un orologio prima del consenso "2." Tower BFT: Una versione ottimizzata di PBFT per PoH "3." Turbine: Un protocollo di propagazione dei blocchi "4." Gulfstream: Protocollo di inoltro delle transazioni senza mempool "5." Sealevel: Il primo runtime di contratti intelligenti paralleli al mondo 6. Pipelining: Unità di elaborazione delle transazioni per la validazione "7." "Cloudbreak: Database di account scalata orizzontalmente" 8. "Archivers: Archiviazione su registro distribuito" Prova di Storia: Un orologio prima del consenso "La maggiore sfida nelle reti distribuite è concordare sul tempo e sulla sequenza in cui si sono verificati gli eventi, poiché i nodi all'interno della rete non possono fidarsi del timestamp messi sui messaggi ricevuti da altri nodi." "Solana cerca di risolvere questo con Proof of History (PoH) creando una fonte di tempo crittograficamente sicura attraverso la rete." La Proof of History è una funzione di ritardo verificabile (VDF) ad alta frequenza che richiede un numero specifico di passaggi sequenziali per essere valutata, ma produce un'uscita unica che può essere verificata pubblicamente. "Questo significa che i nodi possono creare il prossimo blocco senza dover coordinarsi prima con l'intera rete perché possono fidarsi del timestamp e dell'ordinamento dei messaggi che hanno ricevuto." Il risultato è una riduzione del sovraccarico di consenso. Torre BFT: Una versione ottimizzata PoH di PBFT "In cima al Proof of History, Solana esegue il suo meccanismo di consenso chiamato Tower BFT, che è un algoritmo simile al PBFT che sfrutta l'orologio sincronizzato abilitato da PoH per raggiungere un consenso sulle transazioni di rete." "A un alto livello, ogni volta che un nodo sulla rete vota su un particolare fork, si impegna per un certo periodo di tempo durante il quale è bloccato dal votare su un fork opposto." "Questo periodo in cui sono bloccati cresce esponenzialmente man mano che continuano a votare sulla stessa fork fino a raggiungere un blocco massimo di 32 voti per la stessa fork." "I nodi sulla rete riceveranno ricompense da inflazione solo quando raggiungono questo massimo di esclusione dal voto; pertanto, è nel loro interesse continuare a votare per il fork su cui credono che la supermaggioranza della rete stia votando." “Turbine: Un protocollo di propagazione dei blocchi” "Solana trasmette blocchi (comunica blocchi tra i validatori) indipendentemente dal consenso, utilizzando un protocollo separato ma connesso chiamato Turbine." "Turbine prende in prestito pesantemente da BitTorrent ed è ottimizzato per lo streaming." "Quando un blocco viene trasmesso, viene suddiviso in piccoli pacchetti insieme ai codici di cancellazione, e poi distribuito a un ampio insieme di peer casuali." Gulf Stream: protocollo di inoltro delle transazioni senza Mempool "In una rete ad alte prestazioni, la gestione del mempool presenta una nuova classe di problemi riguardo al costo di filtraggio e mantenimento di un numero crescente di transazioni non confermate." "Gulf Stream funziona spingendo la memorizzazione temporanea delle transazioni e l'inoltro verso il confine della rete." "Poiché ogni validatore conosce l'ordine dei prossimi leader (produttori di blocchi) nell'architettura di Solana, i client e i validatori inviano le transazioni al leader previsto in anticipo." Questa funzionalità consente ai validatori di eseguire le transazioni in anticipo, ridurre i tempi di conferma, cambiare i leader più rapidamente e ridurre la pressione della memoria sui validatori proveniente dal pool di transazioni non confermate. "Una conseguenza della conoscenza anticipata dei leader è un aumento del rischio di collusione dei validator, poiché la rete consente più tempo per coordinarsi." "I tempi rapidi dei blocchi di Solana potrebbero ridurre l'opportunità di collusione perché limitano il tempo consentito per pianificare un attacco." Sealevel: Esecuzione di smart contracts paralleli "Solana ha costruito Sealevel, un motore di elaborazione delle transazioni iper-parallelizzato progettato per scalare orizzontalmente su GPU e SSD." "La maggior parte delle altre blockchain sono computer a thread singolo." "In contrasto, Solana può supportare l'esecuzione parallela delle transazioni (in aggiunta alla verifica delle firme) in un singolo shard." "La soluzione a questo problema si basa fortemente su una tecnica del driver del sistema operativo chiamata scatter-gather." "Le transazioni specificano in anticipo quale stato leggeranno e scriveranno durante l'esecuzione." Sealevel è in grado di trovare le transazioni non sovrapposte che si verificano in un blocco ed eseguirle in parallelo (chiamata esecuzione parallela) ottimizzando come le letture e le scritture allo stato vengano programmate su un array di SSD RAID 0. "Sealevel è una VM che programma le transazioni, ma in realtà non esegue le transazioni nella VM." "Invece, Sealevel delega le transazioni da eseguire su hardware nativo utilizzando bytecode chiamato Berkeley Packet Filter (BPF)." Pipeline: Un'Unità di Elaborazione delle Transazioni per l'ottimizzazione della validazione "Il processo di validazione delle transazioni sulla rete Solana fa ampio uso di un'ottimizzazione comune nel design delle CPU chiamata pipelining." "Pipelining è un processo appropriato quando c'è un flusso di dati di input che deve essere elaborato da una sequenza di passaggi e c'è hardware diverso responsabile per ciascun passaggio." " sulla rete Solana, il meccanismo pipeline, l'Unità di Elaborazione delle Transazioni (TPU), progredisce attraverso il recupero dei dati a livello kernel, la verifica delle firme a livello GPU, la gestione bancaria a livello CPU e la scrittura nello spazio kernel." "Quando il TPU inizia a inviare blocchi ai validatori, ha già recuperato il prossimo insieme di pacchetti, verificato le loro firme e iniziato a accreditarvi i token." "La parallelizzazione della GPU in questo pipeline a quattro fasi consente al TPU di Solana di operare ad elevate prestazioni." Cloudbreak: database di conti orizzontali scalabili "I metodi per scalare la computazione utilizzando queste altre innovazioni potrebbero risultare in colli di bottiglia nella memoria." "La memoria è utilizzata per tenere traccia dei conti e può avere difficoltà a mantenere le prestazioni a causa di una mancanza di dimensione della memoria e di velocità di accesso limitate." "Cloudbreak è stato progettato per ottimizzare la lettura e la scrittura concorrenti distribuite su una configurazione RAID 0 di SSD." "Ogni disco aggiuntivo aumenta la capacità di archiviazione disponibile per i programmi on-chain, aumentando anche il numero di letture e scritture concorrenti che i programmi possono eseguire durante l'esecuzione." "Questo va di pari passo con il design delle transazioni di Solana, consentendo il pre-fetching degli account dal disco e preparando il runtime per l'esecuzione, permettendo anche ai nodi della rete di iniziare a eseguire le transazioni prima che vengano codificate in un blocco." "Tutto ciò mira ad aiutare a ridurre i tempi di blocco e la latenza di conferma sulla rete." Archiviatori: Memoria distribuita del registro "Memorizzare e mantenere i dati su una rete ad alte prestazioni è destinato a diventare un vettore di centralizzazione primario." "Se i costi di archiviazione sono molto elevati, solo le entità ben finanziate saranno in grado di agire come validatori e partecipare al consenso." "Su Solana, lo storage dei dati è delegato dai validatori a una rete di nodi chiamati Archivers." "Archiver non partecipano al consenso." "La storia dello stato è suddivisa in molti pezzi e codici di cancellazione." "Archivers memorizzano piccole parti dello stato." "Di tanto in tanto, la rete chiederà agli Archivers di dimostrare che stanno memorizzando i dati che dovrebbero." "Solana sfrutta le Proofs of Replication (PoRep), che sono prese in prestito pesantemente da Filecoin." I catalogatori non sono attualmente implementati e sono nella roadmap a lungo termine. "Saranno distribuiti in base alle richieste di dati della rete.