Блокчейн Solana з високою продуктивністю побудований за допомогою восьми інновацій: "1." Доказ історії: Годинник перед консенсусом 2. "Tower BFT: Оптимізована версія PBFT на основі PoH" "3." Турбіна: Протокол поширення блоків "4." Гулфстрім: Протокол передачі транзакцій без мемпулу "5." Sealevel: Перший у світі паралельний час виконання смарт-контрактів "6." Пайплайнінг: одиниця обробки транзакцій для валідації "7." "Cloudbreak: Горизонтально масштабуєма база даних акаунтів" "8." Архіватори: Зберігання розподіленого реєстру Доказ історії: Годинник перед консенсусом "Найбільша проблема в розподілених мережах полягає в узгодженні часу та послідовності, в якій сталися події, оскільки вузли в межах мережі не можуть довіряти мітці часу на повідомленнях, отриманих від інших вузлів." "Solana намагається вирішити це за допомогою Proof of History (PoH), створюючи криптографічно безпечне джерело часу в мережі." "Доказ історії — це високочастотна Верифікована Затримка Функція (VDF), яка вимагає певної кількості послідовних кроків для оцінки, але виробляє унікальний вихід, який можна публічно перевірити." Це означає, що вузли можуть створити наступний блок, не координуючи свої дії з усією мережею спочатку, оскільки вони можуть довіряти мітці часу та порядку повідомлень, які вони отримали. Результат - зменшення витрат на консенсус. Tower BFT: Оптимізована версія PBFT на основі PoH "На основі Proof of History Solana використовує свій механізм консенсусу, що називається Tower BFT, який є алгоритмом, подібним до PBFT, та використовує синхронізовані годинники, які забезпечує PoH, для досягнення консенсусу по транзакціях мережі." "На високому рівні, щоразу, коли вузол в мережі голосує за певний форк, він зобов'язується на певний проміжок часу, протягом якого йому заборонено голосувати за протилежний форк." Цей період, протягом якого вони заблоковані, зростає експоненційно, оскільки вони продовжують голосувати за той самий форк, поки не досягнуть максимальної блокади на 32 голоси за той самий форк. "Вузли в мережі отримуватимуть нагороди за інфляцію лише тоді, коли досягнуть цього максимального обмеження голосування; тому їм вигідно продовжувати голосувати за форк, за який, на їхню думку, голосує супербільшість мережі." Турбіна: Протокол поширення блоків "Solana передає блоки (обмінюється блоками між валідаторами) незалежно від консенсусу, використовуючи окремий, але з'єднаний протокол, званий Turbine." "Turbine запозичує багато з BitTorrent і оптимізований для потокового відео." "Коли блок передається, він розділяється на маленькі пакети разом з кодами стирання і потім розподіляється серед великої кількості випадкових пір." Гольфстрім: Протокол пересилання транзакцій без мемпулу "У мережі з високою продуктивністю управління мемпулом створює новий клас проблем щодо вартості фільтрації та підтримки зростаючої кількості непідтверджених транзакцій." "Gulf Stream функціонує шляхом перенесення кешування та пересилання транзакцій на край мережі." "Оскільки кожен валідатор знає порядок майбутніх лідерів (блок-продуцентів) в архітектурі Solana, клієнти та валідатори заздалегідь передають транзакції очікуваному лідеру." Це дозволяє валідаторам виконувати транзакції заздалегідь, зменшувати час підтвердження, швидше змінювати лідерів і знижувати навантаження на пам'ять валідаторів з неприйнятого пулу транзакцій. "Одним з наслідків знання лідерів заздалегідь є підвищений ризик колаборації валідаторів, оскільки мережа надає більше часу для їхньої координації." "Швидкі часи блоків Solana можуть зменшити можливість змови, оскільки вони обмежують час, дозволений для планування атаки." Sealevel: Паралельний виконувальний середовище для смарт-контрактів "Solana створила Sealevel, гіперпаралелізований рушій обробки транзакцій, спрямований на горизонтальне масштабування на GPU та SSD." "Більшість інших блокчейн-технологій є однонитковими комп'ютерами." "На відміну від цього, Solana може підтримувати паралельне виконання транзакцій (на додаток до перевірки підпису) в єдиному шарді." Рішення цієї проблеми значною мірою запозичує техніку драйвера операційної системи, що називається scatter-gather. "Транзакції визначають заздалегідь, який стан вони будуть читати та записувати під час виконання." "Sealevel здатний знаходити непересічні транзакції, що відбуваються в блоці, і виконувати їх паралельно (називається паралельне виконання), оптимізуючи при цьому, як читання та запис до стану заплановані на масиві RAID 0 SSD." Sealevel - це віртуальна машина (VM), яка планує транзакції, але насправді не виконує транзакції у віртуальній машині. Замість цього Sealevel передає транзакції для виконання на апаратному забезпеченні, використовуючи байт-код, званий Berkeley Packet Filter (BPF). Трубопровід: Одиниця обробки транзакцій для оптимізації валідації "Процес валідації транзакцій у мережі Solana широко використовує оптимізацію, поширену у проектуванні процесорів, яка називається pipelining." "Пайплайнинг - це відповідний процес, коли є потік вхідних даних, які потрібно обробити за допомогою послідовності кроків, і різне обладнання відповідає за кожен крок." "У мережі Solana механізм потоку, Transaction Processing Unit (TPU), проходить через отримання даних на рівні ядра, перевірку підпису на рівні GPU, банківські операції на рівні CPU та запис на рівні ядра." "До того часу, як TPU почне надсилати блоки валідаторам, він вже отримав наступний набір пакетів, перевірив їхні підписи та почав нарахування токенів." "Паралелізація GPU в цьому чотиристадійному пайплайні дозволяє Solana TPU працювати з високою продуктивністю." Cloudbreak: Горизонтально масштабована база даних облікових записів "Методи масштабування обчислень за допомогою цих інших нововведень можуть призвести до вузьких місць у пам'яті." Пам'ять використовується для відстеження облікових записів і може стикатися з труднощами у підтримці продуктивності через недостатній розмір пам'яті та обмежені швидкості доступу. "Cloudbreak був розроблений для оптимізації одночасних читань та записів, розподілених по конфігурації RAID 0 на SSD." "Кожен додатковий диск додає обсяг пам'яті, доступний для програм на блокчейні, а також збільшує кількість одночасних читань і записів, які програми можуть виконувати під час виконання." Це йде рука об руку з дизайном транзакцій Solana, що дозволяє передзавантажувати акаунти з диска та готувати середовище виконання, також дозволяючи вузлам у мережі починати виконання транзакцій до їх кодування в блок. "Усе це має на меті допомогти зменшити час блоку та затримку підтвердження в мережі." Архіватори: зберігання розподіленого реєстру "Зберігання та підтримка даних у мережі високої продуктивності, ймовірно, стане основним вектором централізації." "Якщо витрати на зберігання дуже високі, лише добре фінансовані структури зможуть діяти як валідатори та брати участь у консенсусі." "У Solana зберігання даних покладається на мережу вузлів, які називаються Archivers." Архіватори не беруть участі в консенсусі. Історія держави розбита на багато частин і коди стертих даних. "Архіватори зберігають невеликі частини стану." "Час від часу мережа буде просити Архіваторів довести, що вони зберігають дані, які вони повинні." "Solana використовує Докази Реплікації (PoRep), які в значній мірі запозичені з Filecoin." "Архіватори наразі не впроваджені і знаходяться в довгостроковій дорожній карті." Вони будуть впроваджені на основі запитів даних мережі.