A blockchain altamente performática da Solana é construída usando as oito inovações:" "1." Prova de História: Um relógio antes do consenso "2." Tower BFT: Uma versão otimizada de PoH do PBFT "3." Turbine: Um protocolo de propagação de blocos "4." Gulfstream: Protocolo de encaminhamento de transação sem Mempool "5." "Sealevel: O primeiro ambiente de execução de contratos inteligentes paralelos do mundo" "6." Pipelining: Unidade de processamento de transações para validação "7." Cloudbreak: Banco de dados de contas escalonado horizontalmente 8. Arquivadores: Armazenamento de livro-razão distribuído Prova de História: Um relógio antes do consenso "O maior desafio em redes distribuídas é concordar com o tempo e a sequência em que os eventos ocorreram, pois os nós dentro da rede não podem confiar no carimbo de data/hora das mensagens recebidas de outros nós." "Solana tenta resolver isso com Proof of History (PoH) criando uma fonte de tempo criptograficamente segura em toda a rede." "A Prova de História é uma Função de Atraso Verificável (VDF) de alta frequência, que requer um número específico de etapas sequenciais para avaliar, mas produz uma saída única que pode ser verificada publicamente." "Isso significa que os nós podem criar o próximo bloco sem ter que coordenar primeiro com toda a rede, porque eles podem confiar no carimbo de data/hora e na ordem das mensagens que receberam." "O resultado é uma redução na sobrecarga de consenso." Tower BFT: Uma versão otimizada de PoH do PBFT "Em cima do Proof of History, Solana executa seu mecanismo de consenso chamado Tower BFT, que é um algoritmo semelhante ao PBFT que aproveita o relógio sincronizado possibilitado pelo PoH para alcançar consenso nas transações da rede." "Em um nível alto, cada vez que um nó na rede vota em um determinado fork, ele se compromete a um certo período de tempo em que fica bloqueado de votar em um fork oposto." "Este período em que estão bloqueados cresce exponencialmente à medida que continuam a votar na mesma fork até atingirem um bloqueio máximo de 32 votos para a mesma fork." "Os nós na rede só receberão recompensas de inflação quando atingirem esse bloqueio máximo de votos; portanto, é do interesse deles continuar votando na fork que acreditam que a supermaioria da rede está votando." Turbine: Um protocolo de propagação de blocos "Solana transmite blocos (comunica blocos entre validadores) independentemente do consenso, usando um protocolo separado, mas conectado, chamado Turbine." "Turbine se baseia fortemente no BitTorrent e é otimizado para streaming." "À medida que um bloco é transmitido, ele é dividido em pequenos pacotes junto com códigos de apagamento e, em seguida, é distribuído entre um grande conjunto de pares aleatórios." Gulf Stream: Protocolo de encaminhamento de transações sem Mempool "Em uma rede de alto desempenho, a gestão do mempool apresenta uma nova classe de problemas quando se trata do custo de filtrar e manter um número crescente de transações não confirmadas." "Gulf Stream funciona ao empurrar o cache de transações e o encaminhamento para a borda da rede." "Como cada validador conhece a ordem dos próximos líderes (produtores de bloco) na arquitetura Solana, clientes e validadores encaminham transações para o líder esperado com antecedência." "Isso permite que os validadores executem transações antecipadamente, reduzam os tempos de confirmação, troquem líderes mais rapidamente e reduzam a pressão de memória sobre os validadores proveniente da pool de transações não confirmadas." Uma consequência de conhecer os líderes com antecedência é um aumento do risco de colusão entre validadores, já que a rede permite mais tempo para eles se coordenarem. "O rápido tempo de bloco do Solana pode mitigar a oportunidade de colisão porque limita o tempo permitido para planejar um ataque." Sealevel: Tempo de execução de contratos inteligentes paralelos "Solana construiu Sealevel, um mecanismo de processamento de transações hiper paralelizado projetado para escalar horizontalmente através de GPUs e SSDs." "A maioria das outras blockchains são computadores de thread única." "Em contrapartida, Solana pode suportar a execução de transações paralelas (além da verificação de assinaturas) em um único shard." "A solução para este problema se baseia fortemente em uma técnica de driver de sistema operacional chamada scatter-gather." "As transações especificam antecipadamente qual estado elas irão ler e escrever durante a execução." Sealevel é capaz de encontrar as transações não sobrepostas que ocorrem em um bloco e executá-las em paralelo (chamada de execução paralela), otimizando como as leituras e gravações no estado são agendadas em uma matriz de SSDs RAID 0. Sealevel é uma VM que agenda transações, mas na verdade não executa transações na VM. Em vez disso, o Sealevel delega transações para serem executadas em hardware nativamente usando bytecode chamado Berkeley Packet Filter (BPF). Pipeline: Uma Unidade de Processamento de Transação para otimização de validação "O processo de validação de transações na rede Solana faz uso extensivo de uma otimização comum no design de CPUs chamada pipelining." O pipeline é um processo apropriado quando há um fluxo de dados de entrada que precisa ser processado por uma sequência de etapas e há diferentes hardwares responsáveis por cada etapa. "Na rede Solana, o mecanismo de pipeline, a Unidade de Processamento de Transações (TPU), avança através da Busca de Dados no nível do kernel, Verificação de Assinatura no nível da GPU, Banco no nível da CPU e Escrita no espaço do kernel." "Quando o TPU começa a enviar blocos para os validadores, já busca o próximo conjunto de pacotes, verifica suas assinaturas e começa a creditar tokens." "A paralelização da GPU neste pipeline de quatro etapas permite que a TPU da Solana opere com alta performance." Cloudbreak: Banco de dados de contas dimensionadas horizontalmente "Métodos para escalar a computação usando essas outras inovações podem resultar em gargalos de memória." "A memória é usada para acompanhar contas e pode ter dificuldades em manter o desempenho devido à falta de tamanho da memória e velocidades de acesso limitadas." "Cloudbreak foi projetado para otimizar leituras e gravações simultâneas distribuídas em uma configuração RAID 0 de SSDs." "Cada disco adicional aumenta a capacidade de armazenamento disponível para programas em cadeia, ao mesmo tempo que aumenta o número de leituras e gravações simultâneas que os programas podem realizar durante a execução." "Isso vai de mãos dadas com o design de transações da Solana, permitindo a pré-busca de contas do disco e preparando o tempo de execução para a execução, além de permitir que os nós na rede comecem a executar transações antes de serem codificadas em um bloco." "Todo isso visa ajudar a reduzir os tempos de bloco e a latência de confirmação na rede." Arquivadores: Armazenamento de livro-razão distribuído "Armazenar e manter dados em uma rede de alto desempenho provavelmente se tornará um vetor de centralização primário." "Se os custos de armazenamento forem muito altos, apenas entidades bem financiadas poderão atuar como validadores e participar do consenso." "Na Solana, o armazenamento de dados é transferido dos validadores para uma rede de nós chamados Archivers." "Os archivers não participam do consenso." "A história do estado é dividida em muitos pedaços e códigos de apagamento." Os Archivers armazenam pequenas partes do estado. "A cada momento, a rede pedirá aos Archivers que provem que estão armazenando os dados que devem." "Solana utiliza Provas de Replicação (PoRep), que são fortemente emprestadas do Filecoin." "Os Archivers não estão atualmente implementados e estão no roadmap a longo prazo." "Serão implementados com base nas demandas de dados da rede.