Высокопроизводительный блокчейн Solana построен с использованием восьми инноваций:" "1." Доказательство времени: Часы перед консенсусом "2." "Башня BFT: Оптимизированная версия PBFT с PoH" "3." "Турбина: Протокол распространения блоков" "4." Gulfstream: Протокол пересылки транзакций без мемпула 5. Sealevel: Первая в мире параллельная среда выполнения смарт-контрактов 6. Пайплайнинг: Единица обработки транзакций для валидации "7." Cloudbreak: Горизонтально масштабируемая база данных аккаунтов "8." Архиваторы: Хранение распределенного реестра Доказательство истории: часы перед консенсусом "Самая большая проблема в распределённых сетях заключается в согласовании времени и последовательности, в которой произошли события, так как узлы внутри сети не могут доверять отметке времени на сообщениях, полученных от других узлов." "Solana пытается решить эту проблему с помощью Proof of History (PoH), создавая криптографически защищенный источник времени по всей сети." "Proof of History — это высокочастотная Проверяемая Задержка Функция (VDF), которая требует определенного количества последовательных шагов для оценки, но производит уникальный вывод, который можно проверить публично." Это означает, что узлы могут создавать следующий блок, не координируясь при этом с всей сетью, потому что они могут доверять меткам времени и порядку сообщений, которые они получили. Результатом является сокращение накладных расходов на консенсус. Башня BFT: Оптимизированная версия PBFT для PoH "Сверх Proof of History, Solana использует свой механизм консенсуса, называемый Tower BFT, который является алгоритмом, похожим на PBFT, использующим синхронизированные часы, обеспечиваемые PoH, для достижения консенсуса по транзакциям в сети." "На высоком уровне каждый раз, когда узел в сети голосует за определённый форк, он обязывается к определённому количеству времени, в течение которого ему запрещено голосовать за противоположный форк." Этот период, в течение которого они заблокированы, растет экспоненциально, поскольку они продолжают голосовать за тот же форк, пока не достигнут максимальной блокировки в 32 голоса за тот же форк. "Узлы в сети будут получать инфляционные вознаграждения только тогда, когда достигнут этого максимального блокирования голосов; следовательно, им выгодно продолжать голосовать за форк, за который, как они считают, голосует супербольшинство сети." Турбина: Протокол распространения блоков "Solana передает блоки (обменивается блоками между валидаторами) независимо от консенсуса, используя отдельный, но связанный протокол под названием Turbine." Турбин сильно заимствует у BitTorrent и оптимизирован для стриминга. "По мере потоковой передачи блока он разбивается на небольшие пакеты вместе с кодами стирания, а затем распределяется по большому набору случайных одноранговых узлов." Гольфстрим: Протокол пересылки транзакций без Mempool "В высокопроизводительной сети управление мемпулом представляет новый класс проблем, когда речь идет о стоимости фильтрации и поддержании растущего числа неподтвержденных транзакций." "Gulf Stream работает, продвигая кэширование транзакций и пересылку к краю сети." "Поскольку каждый валидатор знает порядок предстоящих лидеров (производителей блоков) в архитектуре Solana, клиенты и валидаторы заранее отправляют транзакции ожидаемому лидеру." "Это позволяет валидаторам выполнять транзакции заранее, сокращать время подтверждения, быстрее переключать лидеров и уменьшать нагрузку на память валидаторов из-за пула неподтвержденных транзакций." Одним из последствий знания лидеров заранее является повышенный риск сговора валидаторов, поскольку сеть дает больше времени для их координации. "Быстрые времена блоков Solana могут снизить возможность сговора, поскольку они ограничивают время, доступное для планирования атаки." Sealevel: Параллельное время выполнения смарт-контрактов "Solana создала Sealevel, гиперпараллелизированный движок обработки транзакций, разработанный для горизонтального масштабирования на GPU и SSD." "Большинство других блокчейнов — это однопоточные компьютеры." В отличие от этого, Solana может поддерживать параллельное выполнение транзакций (в дополнение к проверке подписей) в одной шард. Решение этой проблемы в значительной степени заимствует технику драйвера операционной системы, называемую scatter-gather. "Транзакции заранее указывают, какое состояние они будут читать и записывать во время выполнения." Sealevel может находить неперекрывающиеся транзакции, occurring в блоке и выполнять их параллельно (называется параллельным выполнением), оптимизируя порядок чтения и записи состояния в массиве RAID 0 SSD. Sealevel — это виртуальная машина, которая планирует транзакции, но на самом деле не выполняет транзакции в виртуальной машине. "Вместо этого Sealevel передает выполнение транзакций на аппаратное обеспечение с использованием байткода, называемого Berkeley Packet Filter (BPF)." Поток: Устройство обработки транзакций для оптимизации валидации "Процесс валидации транзакций в сети Solana широко использует оптимизацию, общую для проектирования ЦП, называемую pipelining." «Пайплайн — это подходящий процесс, когда есть поток входящих данных, который необходимо обработать с помощью последовательности шагов, и за каждый шаг отвечает разное оборудование.» "В сети Solana механизм конвейера, Unit обработки транзакций (TPU), продвигается через выбор данных на уровне ядра, проверку подписи на уровне GPU, банковские операции на уровне CPU и запись в пространстве ядра." "К моменту, когда TPU начинает отправлять блоки валидаторам, он уже получил следующий набор пакетов, проверил их подписи и начал зачислять токены." "Параллелизация GPU в этом четырехступенчатом конвейере позволяет TPU Solana работать с высокой производительностью." Cloudbreak: Горизонтально масштабируемая база данных аккаунтов Методы масштабирования вычислений с использованием этих других инноваций могут привести к узким местам в памяти. "Память используется для отслеживания аккаунтов и может испытывать трудности с поддержанием производительности из-за недостатка объема памяти и ограниченных скоростей доступа." "Cloudbreak был разработан для оптимизации параллельного чтения и записи, распределенных по конфигурации RAID 0 SSD." Каждый дополнительный диск добавляет доступную емкость для хранения для программ на блокчейне, одновременно увеличивая количество одновременных операций чтения и записи, которые программы могут выполнять при исполнении. Это связано с дизайном транзакций Solana, позволяя предварительно загружать аккаунты с диска и подготавливать среду выполнения для исполнения, также позволяя узлам в сети начинать выполнять транзакции до того, как они будут закодированы в блок. "Все это направлено на снижение времени блока и задержки подтверждения в сети." Архиваторы: Хранение распределенного реестра "Хранение и поддержка данных в высокопроизводительной сети, вероятно, станет основным вектором централизации." "Если стоимость хранения очень высокая, только хорошо финансируемые организации смогут выступать в качестве валидаторов и участвовать в консенсусе." "На Solana хранение данных переносится с валидаторов на сеть узлов, называемую Archivers." "Архиваторы не участвуют в консенсусе." История государства разбита на множество частей и кодов стирания. "Архиваторы хранят небольшие части состояния." Каждое время от времени сеть будет просить Архиваторы доказать, что они хранят данные, которые должны. "Solana использует Proofs of Replication (PoRep), которые заимствованы во многом из Filecoin." "Архиваторы в настоящее время не реализованы и находятся в долгосрочном плане." "Они будут развернуты на основе требований к данным сети.