需要扩大加密和区块链空间带来了第1层解决方案,这是基于需要改进基础协议本身的区块链底层主要架构。其目的是使整个系统更具可扩展性。比特币是第1层网络,这反映了第1层链的重要性。第1层解决方案最主要的优点之一是,用户不需要在现有体系结构之上添加任何东西。但是,大多数第1层解决方案的问题是所涉及的交易的速度慢和成本高。这就是Solana (SOL)区块链开发的灵感所在,该团队的工程师在去中心化区块链和GPU优化方面有着丰富的经验。  

Solana区块链于2017年进入市场。它的主要目标是帮助扩大审查阻力,从而支持交易吞吐量的数量级增长。凭借自身的可扩展性,Solana的目标是比更成熟的第1层同类型事物(如比特币和以太坊)更快、更划算。这篇文章解释了Solana是什么,以及它与比特币和以太坊等其他一层区块链的不同之处。  

虽然较老的第1层区块链网络(如比特币和以太坊)都提供单线程计算机,但不保证并行执行交易冲突,但Solana成功解锁并发交易,而且没有冲突或混淆,从而在保持安全性的同时加快交易速度。历史证明,Solana确保了高速、低延迟和廉价的交易。需要注意的是,所有这些都发生在第1层,而没有分片或添加第2层,因为它已经在其他网络上尝试过了。  

   

  什么是Solana区块链?  

Solana将自己描述为“一个快速、安全和抵制审查的区块链,提供全球采用所需的开放基础设施。”  

这是什么意思?Solana区块链采用了本地可扩展性,旨在解决与其已建立的第一层同类产品(如比特币和以太坊)的交易缓慢和高成本问题。例如,作为一个去中心化协议构建的Solana,结合了一个创新的历史证明(PoH)计时公式,通常可以提前实现,以促进其权益证明(PoS)协议结构。  

  Solana的本地可扩展性  

Solana区块链旨在解决困扰加密货币世界的本地可扩展性问题。它的设计是为了匹配单个节点的性能,因为大多数之前的区块链分类账和去中心化支付网络只为用户提供安全。然而,这些协议越是强调去中心化安全,对新交易的验证所花的时间就越长。考虑到这些网络承载着最大数量的交易,并且用户数量每天都在持续飙升,他们在维护安全性和去中心化原则的同时,面临着可扩展性的挑战。  

可扩展性和吞吐量的概念是通过协议以前可以处理的交易数量来衡量的,通常称为每秒交易数(transaction per second, TPS)。除了交易的安全性外,每个人都希望使用一个能够更有效地处理大量交易的平台。  

区块链网络的设计原则是,在其上处理交易的每个节点(或计算机)都有自己的内部时钟,并以此进行操作。有数以千计的节点分布在世界各地,显然是会与本地系统时钟有一些差异。当去中心化的网络需要就已经发生的交易以及交易顺序达成共识时,问题就会升级。在这一点上,工作量证明(PoW)和权益证明(PoS)都遇到了时间戳同步问题,因此延迟了共识。  

时间戳阶段和本地系统时钟之间的关系影响其他节点的进程和验证交易的速度。此外,关于确认或拒绝的消息也有时间戳。该过程会导致本地系统时钟之间的某种差异,这可能为攻击铺平道路,在这种攻击中,不良行为者可以试图使用近似于实时时间戳的虚假交易广播接管加密网络。一个很好的例子是PoS或PoW情况下可能出现的“假冒”攻击或拒绝服务(DoS)攻击。像比特币和以太坊这样的区块链先锋协议就遇到了这个问题,Solana正在努力解决这个问题,确保所有交易都不会面临被操纵的风险。  

更重要的是,Solana通过其去中心化网络同步所有相应的时钟。因此,它确保交易的验证时间更短,因为单个节点不需要为验证来自用户的各种时间戳投入太多的处理能力。同步帮助Solana网络优化速度,使其更快,具有更高的可扩展性。总之,它可以实现高效消耗和更高的安全性。  

相比之下,Solana区块链在理论上可以实现节点间每秒65,000个交易的同步。尽管有些人对这个概念存在争议,因为除了测试网的结果之外,没有其他真实的证据,但据报道,它已经实现了每秒50,000笔交易,这在区块链行业中仍然是一个开创性的速度。到目前为止,比特币和以太坊1.0分别只支持4.6和30次每秒交易。根据摩尔定律,随着硬件和带宽的改进,Solana的容量预计每两年翻一番。从这个理论角度来看,我们预计随着计算机速度的提高,Solana的速度将会更快。这比起其他在速度上被认为是静态的第1层链来说是一个很大的改进。  

  Solana的权益证明(PoS)和历史证明(PoH)  

  Proof-of-Stake (PoS)     

区块链行业的大多数开发者已经提出了第2层和分片来扩展现有的第1层解决方案(例如比特币、以太坊和Ripple)。此外,大多数区块链网络忽略了时间的作用及其对交易的影响。为了解决这一挑战,Solana采用了不同的方法。他们试图通过基于pBFT衍生的共识机制的权益证明(PoS)和一些强有力的协调优化的帮助下在全球运行的200个节点来降低复杂性。它的交易也由GPU硬件本地并行处理,Solana是唯一一个多线程的区块链,这给了它更大的空间来支持更好的性能。  

  Proof-of-History (PoH)     

在传统的共识方法中如何达成共识是开发人员的共同知识。在传统的第1层链中,所有节点必须彼此通信以确定时间已经过去。该过程包括每个节点接受或拒绝一个区块,以显示该区块是有效的还是无效的。换句话说,旧的第1层链需要验证者彼此交谈,以达成时间已经过去的协议。因此,如果本地时钟产生的时间戳与其他验证器使用的时间相差很大,那么可能会导致确认时间延迟或完全拒绝该块。  

通常,需要大量的处理能力和时间来维持节点,这些节点必须在每一段时间内来回通信以建立证明。我们需要强大的力量来确定通信和交易的正确顺序,而这需要的时间越长,达成共识的时间就越晚。总的影响是延迟了更多区块的添加,因为只有在先前的区块被确认后,才能验证下一个区块。由于这些较老的第1层链缺乏可靠的时间来源,因此各个设备时钟之间可能存在一些差异。这些差异可能会再次出现,从而减缓新区块的添加。此外,它们不能保证每个节点或网络参与者将以所需的速度和准确性验证每个消息的真实性。  

Solana协议的设计就是为了解决这一问题。Solana的核心创新是“历史证明”,这是一个全球可用的、无需许可的时间源,在达成共识之前就可以在网络中工作。换句话说,PoH既不是共识协议,也不是反女巫机制。相反,PoH是时钟问题的解决方案,它使验证过程更快,同时仍然保留许多去中心化的特性,而无需求助于某些中央批准点。它通过一种被称为历史证明(PoH)的共识方法来实现这一点,以加快Solano区块链分类帐上的交易。PoH的设计是这样的,它将帮助验证时间戳,加密的两个场景。首先,它将来自节点的消息链在一起,以确定区块的有效性,以提供事件的相对顺序(按时间顺序),这既不依赖于时间戳,也不依赖于本地时钟。  

这个过程是通过一个网络节点来完成的,这个节点被选择来代表其他节点作为领导者。它负责生成历史证明序列,并按顺序安排消息,以获得最大的效率和吞吐量。Solana网络基于拜占庭容错(BFT)的塔式共识,在达成共识之前利用PoH作为全球时间源,从而减少了延迟。虽然任何节点都可以被选为历史证明的领导者,但被选节点的失败意味着将选择下一个最高的投票权来取代失败的领导者。这个过程是无缝的,因此提高了交易的速度。  

  是什么让Solana对去中心化的项目如此有趣?  

对于许多Dapp和其他DeFi项目来说,Solana之所以成为一个令人兴奋的生态系统,有两个原因:区块链更快、更便宜。该系统已于2020年3月测试规模至5.6万TPS,并于2020年5月测试实验室条件至11.1万TPS。当前每秒的最大事务数是59490,块数是400ms。  

相比之下,以太坊是DeFi项目中另一个需求很高的区块链,这很快就说明了Solana的交易速度。交易费用也非常低,这使得区块链的实验更加有趣。  

另一个令人兴奋的因素是,开发人员可以直接从Solana实验室的Github下载Solana软件代码,这使得创建一个节点并在短时间内开始构建项目变得更加容易。  

此外,根据Github的“the State of the Octoverse”,Solana区块链应用程序是建立在发展最快的语言之一Rust上的。对于Solana来说,Rust解决了内存安全和线程并发的问题。