Solanas högpresterande blockkedja är byggd med hjälp av de åtta innovationerna:" "1." Bevis på historia: En klocka före konsensus "2." "Tower BFT: En PoH-optimerad version av PBFT" "3." Turbine: Ett blockspridningsprotokoll 4. Gulfstream: Mempool-less transaktionsöverföringsprotokoll "5." Sealevel: Världens första parallella smart contracts körningsmiljö "6." Pipelining: Transaktionsbehandlingsenhet för validering "7." Cloudbreak: Horisonellt skalerad kontots databas "8." Arkiverare: Distribuerad ledger-lagring Bevis på historia: En klocka före konsensus Det största utmaningen i distribuerade nätverk är att enas om tid och sekvens i vilken händelser inträffade, eftersom noder inom nätverket inte kan lita på tidsstämpeln på meddelanden som mottagits från andra noder. "Solana försöker lösa detta med Proof of History (PoH) genom att skapa en kryptografiskt säker tidskälla över nätverket." "Proof of History är en högfrekvent Verifierbar Fördröjningsfunktion (VDF), som kräver ett specifikt antal sekventiella steg för att utvärdera men ger en unik utdata som kan verifieras offentligt." Detta betyder att noder kan skapa nästa block utan att behöva samordna med hela nätverket först eftersom de kan lita på tidsstämpeln och ordningen på de meddelanden som de har mottagit. Resultatet är en minskning av konsensusöverhettning. Tower BFT: En PoH-optimerad version av PBFT "Över Proof of History kör Solana sin konsensusmekanism som kallas Tower BFT, som är en PBFT-liknande algoritm som utnyttjar den synkroniserade klockan som möjliggörs av PoH för att uppnå konsensus om nätverks transaktioner." "På en hög nivå, varje gång en nod på nätverket röstar på en viss fork, förbinder de sig till en viss tidsperiod där de är låsta från att rösta på en motsatt fork." Detta period där de är låsta växer exponentiellt när de fortsätter att rösta på samma fork tills de uppnår en maximal låsning på 32 röster för samma fork. "Noder på nätverket kommer endast att ta emot inflationsbelöningar när de når denna maximala röstlåsningsgräns; därför är det i deras intresse att fortsätta rösta på den fork de tror att supermajoriteten av nätverket röstar på." Turbine: En blockpropagationsprotokoll "Solana överför block (kommunicerar block mellan validerare) oberoende av konsensus, med hjälp av en separat men kopplad protokoll som kallas Turbine." Turbine lånar kraftigt från BitTorrent och är optimerad för streaming. "Som ett block strömmas, delas det upp i små paket tillsammans med raderingskoder, och sprids sedan ut över en stor uppsättning av slumpmässiga peers." Gulf Stream: Mempool-lös transaktionsvidarebefordringsprotokoll "I ett högpresterande nätverk presenterar hantering av mempool en ny klass av problem när det gäller kostnaden för att filtrera och upprätthålla ett ökande antal obekräftade transaktioner." "Gulf Stream fungerar genom att föra transaktionscache och vidarebefordring till kanten av nätverket." "Eftersom varje validator känner till ordningen för kommande ledare (blockproducenter) i Solana-arkitekturen, vidarebefordrar klienter och validatorer transaktioner till den förväntade ledaren i förväg." Detta gör det möjligt för validatorer att utföra transaktioner i förväg, minska bekräftelsetider, byta ledare snabbare och minska minnestrycket på validatorer från den okända transaktionspoolen. "En följd av att känna till ledarna i förväg är en ökad risk för validatorer som samverkar, eftersom nätverket ger mer tid för dem att samordna." "Solanas snabba blocktider kan minska möjligheten för samverkan eftersom det begränsar den tid som ges för att planera en attack." Sealevel: Parallella smart contracts körningsmiljö "Solana byggde Sealevel, en hyperparallelliserad transaktionsbehandlingsmotor som är utformad för att skalas horisontellt över GPUs och SSDs." "De flesta andra blockkedjor är enkeltrådiga datorer." "I kontrast kan Solana stödja parallell transaktionsutförande (utöver signaturverifiering) i en enda shard." "Lösningen på detta problem lånar tungt från en teknik för operativsystemdrivrutiner kallad scatter-gather." "Transaktioner specificerar i förväg vilken state de kommer att läsa och skriva under exekvering." Sealevel kan hitta de icke-överlappande transaktionerna som sker i ett block och utföra dem parallellt (kallad parallell exekvering) samtidigt som den optimerar hur läsningar och skrivningar till tillståndet schemaläggs över en array av RAID 0 SSD:er. Sealevel är en VM som schemalägger transaktioner, men den utför faktiskt inte transaktioner i VM:en. "Istället överlämnar Sealevel transaktioner för att utföras på hårdvara nativt med hjälp av bytekod som kallas Berkeley Packet Filter (BPF)." Pipelines: En transaktionsbehandlingsenhet för valideringsoptimering Processen för transaktionsvalidering på Solana-nätverket använder i stor utsträckning en optimering som är vanlig inom CPU-design som kallas pipelining. Pipelining är en lämplig process när det finns en ström av inmatningsdata som behöver bearbetas av en sekvens av steg och det finns olika hårdvara ansvarig för varje steg. "På Solana-nätverket avancerar pipeline-mekanismen, Transaction Processing Unit (TPU), genom Data Fetching på kärnnivå, Signature Verification på GPU-nivå, Banking på CPU-nivå och Writing på kärnrymden." "Vid tidpunkten då TPU:n börjar skicka block till validatorerna har den redan hämtat nästa uppsättning paket, verifierat deras signaturer och påbörjat kreditering av tokens." GPU-parallelliseringen i denna fyrstegs pipeline gör att Solana TPU kan fungera med hög prestanda. Cloudbreak: Horisontellt skalade konton databas Metoder för att skala beräkningar med hjälp av dessa andra innovationer kan resultera i minnesflaskhalsar. "Minne används för att hålla reda på konton och kan ha svårt att upprätthålla prestanda på grund av en brist på minnestorlek och begränsade åtkomsthastigheter." "Cloudbreak designades för att optimera samtidiga läsningar och skrivningar som är spridda över en RAID 0-konfiguration av SSD-enheter." Varje extra disk lägger till lagringskapacitet som är tillgänglig för on-chain-program, samtidigt som antalet samtidiga läsningar och skrivningar som program kan utföra vid exekvering ökar. Detta går hand i hand med Solanas transaktionsdesign, vilket möjliggör förhandsinläsning av konton från disk och förberedelse av runtime för exekvering, och möjliggör också för noder på nätverket att börja exekvera transaktioner innan de kodas in i en block. "Allt detta syftar till att hjälpa till att minska blocktiderna och bekräftelsefördröjningen i nätverket." Arkivare: Distribuerad huvudboksförvaring "Att lagra och underhålla data på ett högpresterande nätverk är sannolikt att bli en primär centraliseringsvektor." "Om lagringskostnaderna är mycket höga, kommer endast välfinansierade enheter att kunna agera som validerare och delta i konsensus." "På Solana överförs datalagring från validerare till ett nätverk av noder kallade Archivers." "Arkivare deltar inte i konsensus." Historien om staten är uppdelad i många bitar och utplåningskoder. "Arkiverare lagrar små delar av tillståndet." "Med jämna mellanrum kommer nätverket att be arkiverarna att bevisa att de lagrar den data de ska." "Solana utnyttjar bevis för replikation (PoRep), som är kraftigt lånade från Filecoin." "Arkiverare är för närvarande inte implementerade och finns på den långsiktiga färdplanen." "De kommer att rullas ut baserat på nätverksdatakrav.