Solana: Kiến trúc mới cho blockchain hiệu suất cao
Abstract
본 논문은 고성능 블록체인을 위한 새로운 아키텍처를 제시한다. Solana는 Proof of History(PoH)라는 새로운 시간 기록 메커니즘을 구현한다. 이는 이벤트 간의 순서와 시간 경과를 검증하기 위한 증명이다. PoH는 신뢰가 필요 없는 시간 경과를 원장에 인코딩하는 데 사용되며, 특정 시점에 이벤트가 발생했음을 증명하는 역사적 기록을 생성한다.
핵심 혁신은 PoH가 네트워크의 노드들이 서로 통신할 필요 없이 이벤트의 시간적 순서를 확립할 수 있도록 한다는 점이다. 순차적 해시 체인으로 구현된 검증 가능한 지연 함수(VDF)를 사용함으로써, 시스템은 이벤트 간 시간 경과를 검증하는 방법을 제공하는 암호학적 시계를 생성한다. 이를 통해 네트워크는 탈중앙화와 보안을 유지하면서 초당 수천 건의 트랜잭션을 처리할 수 있다.
PoH는 Proof of Stake(PoS) 합의 메커니즘과 통합된다. 이 조합은 검증자가 트랜잭션을 병렬로 검증하고 효율적으로 합의에 도달할 수 있는 고도로 최적화된 블록체인 아키텍처를 가능하게 한다. 이 시스템은 무어의 법칙에 맞춰 확장되도록 설계되었으며, 분산 네트워크의 보안 보장을 희생하지 않으면서 하드웨어 성능 향상을 활용하여 처리량을 개선한다.
Abstract
Bài viết này trình bày một kiến trúc mới cho một blockchain hiệu suất cao. Solana triển khai cơ chế chấm công mới được gọi là Bằng chứng lịch sử (PoH) — một bằng chứng để xác minh thứ tự và thời gian trôi qua giữa các sự kiện. PoH được sử dụng để mã hóa thời gian trôi qua không đáng tin cậy thành ledger, tạo ra bản ghi lịch sử chứng minh rằng một sự kiện đã xảy ra tại một thời điểm cụ thể.
Sự đổi mới quan trọng là PoH cho phép các nút trong mạng thiết lập thứ tự sự kiện tạm thời mà không yêu cầu chúng liên lạc với nhau. Bằng cách sử dụng hàm trì hoãn có thể kiểm chứng được triển khai dưới dạng chuỗi băm tuần tự, hệ thống sẽ tạo ra đồng hồ mật mã cung cấp cách xác minh thời gian trôi qua giữa các sự kiện. Điều này cho phép mạng xử lý hàng nghìn giao dịch mỗi giây trong khi vẫn duy trì tính phân cấp và bảo mật.
PoH được tích hợp cơ chế đồng thuận Proof of Stake (PoS). Sự kết hợp này cho phép kiến trúc blockchain được tối ưu hóa cao, trong đó validators có thể xác minh các giao dịch song song và đạt được sự đồng thuận một cách hiệu quả. Hệ thống này được thiết kế để mở rộng quy mô theo Định luật Moore, tận dụng sự gia tăng hiệu suất phần cứng để cải thiện thông lượng mà không phải hy sinh sự đảm bảo an ninh của mạng phi tập trung.
Introduction
블록체인 시스템의 근본적인 과제는 탈중앙화와 보안을 유지하면서 높은 트랜잭션 처리량을 달성하는 것이다. 현재의 블록체인 구현은 시간과 이벤트 순서에 대해 합의하기 위해 노드 간 광범위한 통신을 요구하는 합의 메커니즘에 의해 제한된다. 이러한 조율 오버헤드는 기존 블록체인이 글로벌 규모의 애플리케이션 수요를 충족하기 위해 확장하는 것을 방해하는 병목 현상을 만든다.
핵심 문제는 시간이다. 분산 시스템에서 노드는 다른 노드의 타임스탬프가 정확한지 신뢰할 수 없기 때문에 외부 시계에 의존할 수 없다. 전통적인 블록체인 합의 프로토콜은 현재 상태와 트랜잭션 순서에 합의하기 위해 노드들이 광범위하게 통신하는 방식으로 이 문제를 해결한다. 이러한 통신 오버헤드는 근본적으로 처리량을 제한하는데, 네트워크는 노드가 순서에 대해 합의에 도달할 수 있는 속도만큼만 트랜잭션을 처리할 수 있기 때문이다.
Solana는 이 타이밍 문제에 대한 해결책으로 Proof of History를 도입한다. PoH는 악의적인 행위자의 타임스탬프에 의존하지 않고도 이벤트 사이에 일정량의 시간이 경과했음을 증명하는 암호학적 방법을 제공한다. 검증 가능한 역사적 기록을 생성함으로써, PoH는 노드가 이벤트 발생 순서를 증명할 수 있으면서도 독립적으로 트랜잭션을 처리할 수 있게 한다. 이 혁신은 네트워크가 트랜잭션 처리를 병렬화하고 처리량을 극적으로 증가시킬 수 있게 한다.
핵심 통찰은 신뢰가 필요 없는 시간 소스를 만들 수 있다면, 합의에서 조율 병목을 제거할 수 있다는 것이다. PoH가 암호학적 시계를 제공함으로써, 검증자는 트랜잭션을 병렬로 처리할 수 있으며 정규 순서를 확정하기 위해서만 통신하면 된다. 이러한 아키텍처 전환은 Solana가 탈중앙화된 블록체인에서 이전에 불가능하다고 여겨졌던 성능 수준을 달성할 수 있게 한다.
Introduction
Thách thức cơ bản trong các hệ thống blockchain là đạt được thông lượng giao dịch cao trong khi vẫn duy trì tính phân cấp và bảo mật. Việc triển khai blockchain hiện tại bị hạn chế bởi các cơ chế đồng thuận, đòi hỏi phải có sự giao tiếp rộng rãi giữa các nút để thống nhất về thời gian và thứ tự các sự kiện. Chi phí phối hợp này tạo ra một nút cổ chai ngăn cản các chuỗi khối hiện có mở rộng quy mô để đáp ứng nhu cầu của các ứng dụng quy mô toàn cầu.
Vấn đề cốt lõi là thời gian. Trong các hệ thống phân tán, các nút không thể dựa vào đồng hồ bên ngoài vì chúng không thể tin rằng dấu thời gian của các nút khác là chính xác. Các giao thức đồng thuận blockchain truyền thống giải quyết vấn đề này bằng cách cho các nút giao tiếp rộng rãi để thống nhất về trạng thái hiện tại và thứ tự giao dịch. Chi phí liên lạc này về cơ bản hạn chế thông lượng, vì mạng chỉ có thể xử lý các giao dịch nhanh như các nút có thể đạt được sự đồng thuận về thứ tự của chúng.
Solana giới thiệu Bằng chứng Lịch sử như một giải pháp cho vấn đề về thời gian này. PoH cung cấp một phương pháp mã hóa để chứng minh rằng một khoảng thời gian nhất định đã trôi qua giữa các sự kiện mà không dựa vào dấu thời gian từ các tác nhân độc hại tiềm ẩn. Bằng cách tạo một bản ghi lịch sử có thể kiểm chứng, PoH cho phép các nút xử lý các giao dịch một cách độc lập trong khi vẫn có thể chứng minh thứ tự các sự kiện xảy ra. Bước đột phá này cho phép mạng song song xử lý giao dịch và tăng đáng kể thông lượng.
Cái nhìn sâu sắc quan trọng là nếu chúng ta có thể tạo ra nguồn thời gian không cần tin cậy, chúng ta có thể loại bỏ nút thắt phối hợp khỏi sự đồng thuận. Với PoH cung cấp đồng hồ mật mã, validators có thể xử lý các giao dịch song song và chỉ cần giao tiếp để hoàn tất thứ tự chuẩn. Sự thay đổi kiến trúc này cho phép Solana đạt được mức hiệu suất mà trước đây được cho là không thể có trong một chuỗi khối phi tập trung.
Outline
본 논문은 Proof of History가 고성능 블록체인 운영을 가능하게 하는 방식에 초점을 맞추어 Solana의 기술 아키텍처를 설명한다. 문서는 먼저 PoH 메커니즘 자체 — 순차적 해시 체인이 검증 가능한 시간적 순서를 생성하는 방법 — 를 설명한다. PoH를 안전하게 만드는 암호학적 속성을 상세히 기술하고, 검증자가 PoH 시퀀스를 효율적으로 검증할 수 있는 방법을 보여준다.
이어서 논문은 PoH가 Proof of Stake 합의와 어떻게 통합되는지 탐구한다. PoH의 시간적 속성을 활용하도록 특별히 설계된 PoS 알고리즘인 Tower BFT를 설명한다. 이 통합은 검증자가 특정 PoH 타임스탬프에서 원장 상태에 투표할 수 있게 하여, 빠르고 안전한 합의 메커니즘을 만든다. 또한 악의적 행동을 방지하는 슬래싱 조건도 설명한다.
다음으로, Solana의 네트워크 설계와 데이터 전파 프로토콜을 제시한다. Gulf Stream 프로토콜은 멤풀 없이 트랜잭션 전달을 가능하게 하여, 클라이언트가 다가오는 리더에게 직접 트랜잭션을 보낼 수 있게 한다. 리더 교체가 어떻게 작동하는지, 그리고 네트워크가 리더십이 변경되는 동안에도 높은 처리량을 유지하는 방법을 설명한다.
마지막으로, Transaction Processing Unit(TPU), Sealevel 병렬 런타임, 데이터 저장 검증을 위한 Proof of Replication을 포함한 시스템 아키텍처를 논의한다. 성능 예측은 Solana가 표준 기가비트 네트워크에서 초당 700,000건 이상의 트랜잭션을 처리할 수 있으며, 하드웨어가 개선됨에 따라 처리량이 확장됨을 보여준다.
Outline
Bài viết này mô tả kiến trúc kỹ thuật của Solana, tập trung vào cách Bằng chứng Lịch sử cho phép vận hành chuỗi khối hiệu suất cao. Tài liệu đầu tiên giải thích cơ chế PoH - cách chuỗi băm tuần tự tạo ra thứ tự sự kiện theo thời gian có thể kiểm chứng được. Chúng tôi trình bày chi tiết các thuộc tính mật mã giúp PoH an toàn và chứng minh cách validators có thể xác minh chuỗi PoH một cách hiệu quả.
Sau đó, bài viết khám phá cách PoH tích hợp với sự đồng thuận Proof of Stake. Chúng tôi mô tả Tower BFT, một thuật toán PoS được thiết kế đặc biệt để tận dụng các đặc tính tạm thời của PoH. Việc tích hợp cho phép validators bỏ phiếu về trạng thái của ledger tại các dấu thời gian PoH cụ thể, tạo ra cơ chế đồng thuận vừa nhanh chóng vừa an toàn. Chúng tôi cũng giải thích các điều kiện cắt để ngăn chặn hành vi nguy hiểm.
Tiếp theo, chúng tôi trình bày các giao thức truyền dữ liệu và thiết kế mạng của Solana. Giao thức Gulf Stream cho phép chuyển tiếp giao dịch mà không cần mempool, cho phép khách hàng gửi giao dịch trực tiếp đến các nhà lãnh đạo sắp tới. Chúng tôi mô tả cách hoạt động của việc luân chuyển người lãnh đạo và cách mạng duy trì thông lượng cao ngay cả khi người lãnh đạo thay đổi.
Cuối cùng, chúng tôi thảo luận về kiến trúc hệ thống bao gồm Đơn vị xử lý giao dịch (TPU), thời gian chạy song song Sealevel và Bằng chứng sao chép để xác minh lưu trữ dữ liệu. Các dự đoán về hiệu suất chứng minh rằng Solana có thể xử lý hơn 700.000 giao dịch mỗi giây trên mạng gigabit tiêu chuẩn, với khả năng mở rộng thông lượng khi phần cứng được cải thiện.
Network Design
Solana의 네트워크 설계는 검증자들이 교대로 블록을 생성하는 순환 리더 시스템을 중심으로 한다. 리더는 수신되는 트랜잭션을 PoH 스트림으로 시퀀싱하고 결과 블록을 네트워크에 게시하는 책임을 진다. 리더는 스테이크 가중 알고리즘을 통해 선출되며, 교체 일정은 사전에 알려져 있어 네트워크가 트랜잭션 전달을 최적화할 수 있다.
Gulf Stream 프로토콜은 클라이언트가 다가오는 리더에게 직접 트랜잭션을 전달할 수 있게 함으로써 기존의 멤풀 필요성을 제거한다. 클라이언트가 트랜잭션을 제출하면, 교체 일정에 따라 예상 리더에게 전달된다. 현재 리더가 트랜잭션을 처리할 수 없는 경우, 다음 예상 리더에게 전달한다. 이 설계는 확인 지연을 줄이고 검증자가 미리 트랜잭션을 실행할 수 있게 하여 처리량을 더욱 최적화한다.
트랜잭션 전파는 다층 접근 방식을 사용한다. 클라이언트는 검증자에게 트랜잭션을 보내고, 검증자는 현재 또는 다가오는 리더에게 이를 전달한다. 리더는 트랜잭션을 PoH 스트림으로 시퀀싱하여 전체 순서를 생성한다. 시퀀싱이 완료되면, 리더는 PoH 스트림과 트랜잭션 데이터를 검증자에게 전송하고, 검증자는 PoH 시퀀스를 검증하고 트랜잭션을 병렬로 실행한다.
네트워크 설계에는 블록을 더 작은 패킷으로 나누어 트리 구조로 네트워크 전체에 분산하는 turbine 블록 전파 프로토콜도 포함된다. 이 접근 방식은 빠른 블록 전파를 보장하면서 개별 검증자의 대역폭 요구 사항을 최소화한다. PoH의 트랜잭션 순서 검증 능력과 결합된 이 아키텍처는 Solana가 탈중앙화를 희생하지 않으면서 높은 처리량을 달성할 수 있게 한다.
Network Design
Thiết kế mạng của Solana xoay quanh hệ thống lãnh đạo luân phiên trong đó validators thay phiên nhau sản xuất các khối. Người đứng đầu chịu trách nhiệm sắp xếp các giao dịch đến vào luồng PoH và xuất bản các khối kết quả lên mạng. Các nhà lãnh đạo được lựa chọn thông qua thuật toán có trọng số cổ phần và lịch trình luân chuyển được biết trước, cho phép mạng tối ưu hóa việc chuyển tiếp giao dịch.
Giao thức Gulf Stream loại bỏ sự cần thiết của một mempool truyền thống bằng cách cho phép khách hàng chuyển tiếp các giao dịch trực tiếp đến các nhà lãnh đạo sắp tới. Khi khách hàng gửi một giao dịch, nó sẽ được chuyển tiếp đến người lãnh đạo dự kiến dựa trên lịch trình luân chuyển. Nếu người lãnh đạo hiện tại không thể xử lý giao dịch, nó sẽ chuyển tiếp nó đến người lãnh đạo dự kiến tiếp theo. Thiết kế này giúp giảm độ trễ xác nhận và cho phép validators thực hiện các giao dịch trước thời hạn, tối ưu hóa hơn nữa thông lượng.
Tuyên truyền giao dịch sử dụng cách tiếp cận nhiều lớp. Khách hàng gửi giao dịch tới validators, người này sẽ chuyển tiếp chúng tới người lãnh đạo hiện tại hoặc sắp tới. Người lãnh đạo sắp xếp các giao dịch vào luồng PoH, tạo ra thứ tự tổng thể. Sau khi được sắp xếp theo trình tự, người lãnh đạo sẽ truyền luồng PoH và dữ liệu giao dịch tới validators, người sẽ xác minh trình tự PoH và thực hiện các giao dịch song song.
Thiết kế mạng cũng bao gồm giao thức truyền khối tuabin giúp chia các khối thành các gói nhỏ hơn và phân phối chúng trên mạng theo cấu trúc cây. Cách tiếp cận này giảm thiểu yêu cầu về băng thông cho validators riêng lẻ trong khi vẫn đảm bảo việc truyền khối nhanh chóng. Kết hợp với khả năng xác minh thứ tự giao dịch của PoH, kiến trúc này cho phép Solana đạt được thông lượng cao mà không phải hy sinh khả năng phân cấp.
Proof of History
Proof of History는 SHA-256을 사용한 순차적 해시 체인으로 구현된 검증 가능한 지연 함수(VDF)이다. PoH 생성기는 각 출력을 다음 해시의 입력으로 사용하여 SHA-256 해시를 지속적으로 계산한다. 이는 각 해시가 이전 해시 이후에만 계산될 수 있는 순차적 체인을 생성하여, 검증 가능한 시간적 순서를 확립한다. 각 해시를 생성하기 위한 계산 요구 사항은 이벤트 간 최소 시간 지연을 강제한다.
PoH의 핵심 속성은 검증은 저렴하지만 생성은 비용이 많이 든다는 것이다. 검증자는 해시 시퀀스를 세그먼트로 나누어 각 세그먼트를 독립적으로 검사한 후 세그먼트가 올바르게 연결되는지 확인함으로써 전체 해시 시퀀스를 병렬로 검사할 수 있다. 그러나 생성은 반드시 순차적이어야 한다 — 모든 중간 단계를 실제로 계산하지 않고는 해시 체인의 출력을 예측할 방법이 없다. 생성과 검증 사이의 이러한 비대칭성이 PoH를 실용적으로 만드는 것이다.
외부 이벤트와 트랜잭션 데이터는 해시 체인에 혼합되어 PoH 시퀀스에 삽입된다. 트랜잭션이 도착하면, 그 해시가 현재 PoH 상태와 결합되어 해당 트랜잭션이 시퀀스의 그 시점에 존재했음을 증명하는 기록이 생성된다. PoH 생성기는 주기적으로 체크포인트를 기록하며, 마지막 체크포인트 이후 계산된 해시 수와 함께 현재 해시 값을 게시한다. 이러한 체크포인트는 검증자가 모든 해시를 재계산하지 않고도 PoH 시퀀스를 효율적으로 검증할 수 있게 한다.
PoH 시퀀스는 전체 네트워크의 암호학적 시계 역할을 한다. 해시 체인은 순차적이고 검증 가능하므로, 어떤 노드든 해당 구간 동안 계산된 해시를 보여줌으로써 두 이벤트 사이에 일정량의 시간이 경과했음을 증명할 수 있다. 이는 노드가 외부 타임스탬프를 신뢰하거나 시간적 순서를 확립하기 위해 서로 조율할 필요를 제거하여, 전통적인 블록체인 합의의 근본적인 병목을 해소한다.
Proof of History
Bằng chứng lịch sử là một hàm trì hoãn có thể kiểm chứng được triển khai dưới dạng chuỗi băm tuần tự sử dụng SHA-256. Trình tạo PoH liên tục tính toán các hàm băm SHA-256, sử dụng mỗi đầu ra làm đầu vào cho hàm băm tiếp theo. Điều này tạo ra một chuỗi tuần tự trong đó mỗi hàm băm chỉ có thể được tính sau chuỗi trước đó, thiết lập một thứ tự thời gian có thể kiểm chứng được. Yêu cầu tính toán để tạo ra mỗi hàm băm buộc phải có độ trễ thời gian tối thiểu giữa các sự kiện.
Đặc tính quan trọng của PoH là chi phí xác minh rẻ nhưng chi phí sản xuất đắt. Trình xác minh có thể kiểm tra song song toàn bộ chuỗi băm bằng cách chia nó thành các phân đoạn và kiểm tra từng phân đoạn một cách độc lập, sau đó xác minh rằng các phân đoạn đó kết nối đúng cách. Tuy nhiên, việc tạo phải tuần tự - không có cách nào để dự đoán đầu ra của chuỗi băm mà không thực sự tính toán từng bước trung gian. Sự bất cân xứng giữa việc tạo và xác minh này là điều khiến PoH trở nên thiết thực.
Các sự kiện bên ngoài và dữ liệu giao dịch được chèn vào chuỗi PoH bằng cách trộn chúng vào chuỗi băm. Khi một giao dịch đến, hàm băm của nó được kết hợp với trạng thái PoH hiện tại, tạo ra một bản ghi chứng minh giao dịch tồn tại tại thời điểm đó trong chuỗi. Trình tạo PoH ghi lại các điểm kiểm tra định kỳ, xuất bản giá trị băm hiện tại cùng với số lượng giá trị băm được tính kể từ điểm kiểm tra cuối cùng. Các điểm kiểm tra này cho phép validators xác minh hiệu quả chuỗi PoH mà không cần tính toán lại mọi hàm băm.
Chuỗi PoH đóng vai trò là đồng hồ mật mã cho toàn bộ mạng. Bởi vì chuỗi băm là tuần tự và có thể kiểm chứng được nên bất kỳ nút nào cũng có thể chứng minh rằng một khoảng thời gian nhất định đã trôi qua giữa hai sự kiện chỉ bằng cách hiển thị các giá trị băm được tính toán trong khoảng thời gian đó. Điều này giúp loại bỏ nhu cầu các nút phải tin cậy vào dấu thời gian bên ngoài hoặc phối hợp với nhau để thiết lập thứ tự tạm thời, loại bỏ nút thắt cơ bản trong sự đồng thuận blockchain truyền thống.
Proof of History Sequence
Proof of History 시퀀스는 각 해시가 이전 출력에 의존하는 연속적인 SHA-256 해시 체인이다. 시퀀스는 초기 시드 값에서 시작하며, 이 값을 해싱하여 첫 번째 출력을 생성한다. 이 출력은 다음 해시의 입력이 되고, 이 과정이 무한히 반복된다. 생성기는 또한 계산된 총 해시 수를 추적하는 카운터를 유지하며, 이는 원장에서 이벤트의 PoH "타임스탬프" 역할을 한다.
데이터를 시퀀스에 삽입해야 할 때(트랜잭션 해시나 검증자 서명 등), 결정론적 혼합 함수를 사용하여 현재 해시 상태와 결합된다. 예를 들어, 현재 해시 상태가 hash_n이고 데이터 D를 삽입하려면, hash_{n+1} = SHA256(hash_n || D)를 계산한다. 여기서 ||는 연결(concatenation)을 나타낸다. 삽입 지점은 카운터 값과 함께 기록되어, 데이터 D가 시퀀스의 해당 특정 지점에 존재했음을 증명한다.
PoH 시퀀스의 검증은 체인을 세그먼트로 분할하여 병렬화할 수 있다. 예를 들어, 검증자가 10,000 해시마다 PoH 체크포인트를 수신할 수 있다. 체크포인트 간 시퀀스를 검증하기 위해, 검증자는 10,000개의 해시를 각 100개씩 100개의 세그먼트로 분할하고, 각 세그먼트를 병렬로 독립적으로 검증한 다음, 세그먼트가 올바르게 연결되는지 확인할 수 있다. 이를 통해 검증은 사용 가능한 CPU 코어 수에 따라 수평적으로 확장될 수 있다.
시퀀스는 또한 두 이벤트가 특정 순서로 발생했음에 대한 효율적인 증명을 지원한다. n m인 카운터 값 n과 m에서의 두 데이터 삽입이 주어지면, 누구나 해당 지점 사이의 해시 체인을 확인하여 n의 이벤트가 m의 이벤트보다 먼저 발생했음을 검증할 수 있다. 이 속성은 Solana가 노드가 지속적으로 온라인 상태이거나 외부 시간 소스를 신뢰할 필요 없이 네트워크의 모든 이벤트에 대한 검증 가능한 역사적 기록을 생성할 수 있게 한다.
Proof of History Sequence
Chuỗi Bằng chứng Lịch sử là một chuỗi băm SHA-256 liên tục trong đó mỗi hàm băm phụ thuộc vào đầu ra trước đó. Chuỗi bắt đầu bằng giá trị hạt giống ban đầu, được băm để tạo ra đầu ra đầu tiên. Đầu ra này trở thành đầu vào cho hàm băm tiếp theo và quá trình lặp lại vô thời hạn. Trình tạo cũng duy trì một bộ đếm theo dõi tổng số giá trị băm được tính toán, đóng vai trò là "dấu thời gian" PoH cho các sự kiện trong ledger.
Khi dữ liệu cần được chèn vào chuỗi (chẳng hạn như băm giao dịch hoặc chữ ký validator), nó sẽ được kết hợp với trạng thái băm hiện tại bằng cách sử dụng hàm trộn xác định. Ví dụ: nếu trạng thái băm hiện tại là hash_n và chúng tôi muốn chèn dữ liệu D, chúng tôi tính toán hash_{n+1} = SHA256(hash_n || D), trong đó || biểu thị sự nối. Điểm chèn được ghi lại cùng với giá trị bộ đếm, chứng minh rằng dữ liệu D tồn tại tại điểm cụ thể đó trong chuỗi.
Việc xác minh trình tự PoH có thể được thực hiện song song bằng cách chia chuỗi thành các đoạn. Ví dụ: validator có thể nhận được điểm kiểm tra PoH sau mỗi 10.000 lần băm. Để xác minh trình tự giữa các điểm kiểm tra, validator có thể chia 10.000 giá trị băm thành 100 phân đoạn, mỗi phân đoạn có 100 giá trị băm, xác minh song song từng phân đoạn một cách độc lập và sau đó xác minh rằng các phân đoạn đó kết nối đúng cách. Điều này cho phép xác minh mở rộng theo chiều ngang với số lượng lõi CPU có sẵn.
Trình tự này cũng hỗ trợ các bằng chứng hiệu quả cho thấy hai sự kiện xảy ra theo một thứ tự cụ thể. Cho hai phần chèn dữ liệu tại các giá trị bộ đếm n và m trong đó n m, bất kỳ ai cũng có thể xác minh rằng sự kiện tại n đã xảy ra trước sự kiện tại m bằng cách kiểm tra chuỗi băm giữa các điểm đó. Thuộc tính này cho phép Solana tạo bản ghi lịch sử có thể xác minh được về tất cả các sự kiện trong mạng mà không yêu cầu các nút phải trực tuyến liên tục hoặc tin cậy vào các nguồn thời gian bên ngoài.
Timestamp
Proof of History는 벽시계 시간에 의존하지 않고 이벤트에 타임스탬프를 할당하는 탈중앙화된 시계로 기능한다. 각 PoH 해시는 암호학적 시계의 개별 "틱"을 나타내며, 카운터 값이 타임스탬프 역할을 한다. 해시 체인은 순차적이고 검증 가능하므로, 이러한 타임스탬프는 신뢰가 필요 없다 — 어떤 관찰자든 해시 체인을 확인하여 타임스탬프가 정당한지 검증할 수 있다.
Solana에서 각 검증자는 리더로 활동할 때 자체 PoH 시퀀스를 생성할 수 있다. 검증자가 리더십을 교체할 때, 이전 리더의 마지막 확인된 체크포인트를 사용하여 PoH 시퀀스를 동기화한다. 이는 서로 다른 검증자가 교대로 블록을 생성하더라도 시간 기록의 연속성을 보장한다. 네트워크는 공식 원장의 일부로 수용할 PoH 시퀀스에 대해 합의에 도달하여 정규 타임라인을 확립한다.
시스템은 리더 교체와 합의의 조합을 통해 클록 드리프트와 하드웨어 성능의 편차를 처리한다. 악의적이거나 결함이 있는 리더가 잘못된 속도(너무 빠르거나 너무 느리게)로 PoH 타임스탬프를 생성하려고 시도하면, 검증자는 자체 로컬 PoH 생성기와 비교하여 PoH 틱 속도를 비교함으로써 이를 감지할 수 있다. 예상 속도에서의 상당한 편차는 문제를 나타내며, 검증자는 PoH 시퀀스가 네트워크 중앙값에서 너무 벗어난 리더의 블록을 거부할 수 있다.
이 타임스탬핑 메커니즘은 분산 시스템의 근본적인 문제 중 하나인 신뢰할 수 있는 중앙 기관 없이 공통의 시간 개념을 확립하는 문제를 해결한다. PoH를 탈중앙화된 시계로 사용함으로써, Solana는 검증자가 전역적으로 일관된 순서를 유지하면서 트랜잭션을 병렬로 처리할 수 있게 한다. 타임스탬프는 또한 트랜잭션 만료, 예약된 작업, 성능 측정과 같은 시간 기반 기능의 기초를 제공한다.
Timestamp
Proof of History functions as a decentralized clock that assigns timestamps to events without relying on wall-clock time. Each PoH hash represents a discrete "tick" of the cryptographic clock, and the counter value serves as the timestamp. Bởi vì chuỗi băm là tuần tự và có thể xác minh được nên những dấu thời gian này không đáng tin cậy — bất kỳ người quan sát nào cũng có thể xác minh rằng dấu thời gian là hợp pháp bằng cách kiểm tra chuỗi băm.
Trong Solana, mỗi validator có thể tạo chuỗi PoH của riêng mình khi đóng vai trò là người dẫn đầu. Khi validators luân phiên lãnh đạo, họ đồng bộ hóa trình tự PoH của mình bằng cách sử dụng điểm kiểm tra được xác nhận cuối cùng từ người lãnh đạo trước đó. Điều này đảm bảo tính liên tục của bản ghi tạm thời ngay cả khi các validators khác nhau lần lượt tạo ra các khối. Mạng thiết lập một dòng thời gian chuẩn bằng cách đạt được sự đồng thuận về việc chấp nhận các chuỗi PoH nào như một phần của ledger chính thức.
Hệ thống xử lý độ lệch xung nhịp và sự khác biệt trong hiệu suất phần cứng thông qua sự kết hợp giữa xoay vòng chỉ huy và đồng thuận. Nếu một nhà lãnh đạo độc hại hoặc bị lỗi cố gắng tạo dấu thời gian PoH với tốc độ không chính xác (quá nhanh hoặc quá chậm), validators có thể phát hiện điều này bằng cách so sánh tốc độ đánh dấu PoH với các trình tạo PoH cục bộ của chúng. Những sai lệch đáng kể so với tỷ lệ dự kiến cho thấy có vấn đề và validators có thể từ chối các khối từ các nhà lãnh đạo có trình tự PoH phân kỳ quá xa so với mức trung bình của mạng.
Cơ chế đánh dấu thời gian này giải quyết một trong những vấn đề cơ bản trong hệ thống phân tán: thiết lập một khái niệm chung về thời gian mà không cần có cơ quan trung ương đáng tin cậy. Bằng cách sử dụng PoH làm đồng hồ phi tập trung, Solana cho phép validators xử lý các giao dịch song song trong khi vẫn duy trì trật tự nhất quán trên toàn cầu. Dấu thời gian cũng cung cấp nền tảng cho các tính năng dựa trên thời gian như hết hạn giao dịch, hoạt động theo lịch trình và đo lường hiệu suất.
Proof of Stake Consensus
Tower BFT라 불리는 Solana의 합의 메커니즘은 Proof of History의 시간적 속성을 활용하도록 특별히 설계된 Proof of Stake 알고리즘이다. 검증자는 SOL 토큰을 스테이킹하여 합의에 참여하고 블록을 올바르게 검증하면 보상을 받는다. 스테이크 가중 투표 시스템은 네트워크에 더 많은 경제적 이해관계를 가진 검증자가 합의 결정에 비례적으로 더 큰 영향력을 갖도록 보장한다.
Tower BFT의 핵심 혁신은 연속 투표마다 기하급수적으로 증가하는 잠금 기간의 사용이다. 검증자가 PoH 해시에 투표하면, 일정 수의 PoH 틱 동안 해당 원장의 포크에 대해 커밋한다. 해당 포크의 다음 블록에 투표하면 잠금 기간이 두 배가 된다. 이는 검증자가 동일한 포크에 계속 투표하도록 강력한 경제적 인센티브를 만드는데, 포크를 전환하려면 이전 잠금이 만료될 때까지 기다려야 하기 때문이다.
구체적으로, 검증자가 PoH 타임스탬프 t에서 블록에 투표하면, 2^n 틱이 경과할 때까지 충돌하는 포크에 투표할 수 없다. 여기서 n은 현재 포크에서 연속으로 한 투표 수이다. 이 기하급수적 잠금 메커니즘은 빠른 최종성을 허용하면서 장거리 공격에 대한 시스템의 보안을 유지한다. 충분한 깊이로 블록에 대해 스테이크의 초과반수가 투표하면, 해당 블록은 사실상 확정된다.
슬래싱 조건은 정직한 행동을 강제한다. 검증자가 잠금 상태여야 하는 기간 동안 두 개의 충돌하는 포크에 투표하면, 슬래싱된다 — 스테이킹된 토큰이 부분적으로 소각되고 검증자 세트에서 제거된다. 이는 이중 투표나 기타 비잔틴 행동을 시도하는 것을 경제적으로 비합리적으로 만든다. PoH의 검증 가능한 타임스탬프와 Tower BFT의 기하급수적 잠금의 조합은 빠르고 안전한 합의 메커니즘을 만들어, 전통적인 BFT 시스템의 보안 보장을 유지하면서 수 초 만에 최종성을 달성한다.
Proof of Stake Consensus
Cơ chế đồng thuận của Solana, được gọi là Tower BFT, là một thuật toán Proof of Stake được thiết kế đặc biệt để tận dụng các thuộc tính tạm thời của Proof of History. Người xác thực đặt cược mã thông báo SOL để tham gia đồng thuận và kiếm phần thưởng cho việc xác thực các khối một cách chính xác. Hệ thống bỏ phiếu theo tỷ lệ cổ phần đảm bảo rằng validators có nhiều lợi ích kinh tế hơn trong mạng sẽ có ảnh hưởng tương ứng nhiều hơn đến các quyết định đồng thuận.
Sự đổi mới cốt lõi trong Tower BFT là việc sử dụng thời gian khóa tăng theo cấp số nhân với mỗi lần bỏ phiếu liên tiếp. Khi validator bỏ phiếu cho hàm băm PoH, họ cam kết thực hiện phân nhánh đó của ledger cho một số lượng dấu tích PoH nhất định. Nếu họ bỏ phiếu cho khối tiếp theo trong nhánh đó, thời gian khóa sẽ tăng gấp đôi. Điều này tạo ra động lực kinh tế mạnh mẽ để validators tiếp tục bỏ phiếu trên cùng một nhánh, vì việc chuyển đổi nhánh sẽ yêu cầu phải đợi thời gian khóa trước đó hết hạn.
Cụ thể, nếu validator bỏ phiếu cho một khối ở dấu thời gian PoH t, họ không thể bỏ phiếu cho một fork xung đột cho đến khi 2^n tích tắc trôi qua, trong đó n là số phiếu bầu liên tiếp mà họ đã thực hiện trên fork hiện tại. Cơ chế khóa theo cấp số nhân này giúp hệ thống an toàn trước các cuộc tấn công tầm xa đồng thời cho phép thực hiện nhanh chóng. Khi đa số cổ phần đã bỏ phiếu cho một khối có đủ độ sâu, khối đó sẽ được hoàn thiện một cách hiệu quả.
Điều kiện chặt chém buộc hành vi trung thực. Nếu validator bỏ phiếu trên hai nhánh xung đột trong khoảng thời gian đáng lẽ chúng phải bị khóa, thì chúng sẽ bị cắt — mã thông báo đặt cược của chúng bị phá hủy một phần và chúng bị xóa khỏi bộ validator. Điều này làm cho việc cố gắng nói lập lờ hoặc hành vi Byzantine khác trở nên phi lý về mặt kinh tế. Sự kết hợp giữa dấu thời gian có thể xác minh của PoH và khóa theo cấp số nhân của Tower BFT tạo ra cơ chế đồng thuận vừa nhanh chóng vừa an toàn, đạt được kết quả cuối cùng trong vài giây trong khi vẫn duy trì sự đảm bảo an ninh của các hệ thống BFT truyền thống.
Streaming Proof of Replication
Proof of Replication(PoRep)은 검증자가 데이터 자체를 공개하거나 집약적인 계산을 요구하지 않고도 원장 데이터를 저장하고 있음을 증명할 수 있는 메커니즘이다. Solana는 검증자가 블록체인 상태를 복제하고 있음을 지속적으로 입증하는 스트리밍 버전의 PoRep을 구현한다. 이는 원장 데이터가 소수의 위치에 집중되지 않고 검증자 전체에 적절히 분산되도록 보장하므로 네트워크 보안에 필수적이다.
PoRep 메커니즘은 검증자가 자신의 아이덴티티에서 파생된 검증자 고유 키를 사용하여 CBC(Cipher Block Chaining) 모드 암호화로 원장의 세그먼트를 암호화하는 방식으로 작동한다. 암호화 프로세스는 각 암호화된 블록이 이전 블록에 의존하도록 되어 있어, 각 검증자에 고유한 체인을 생성한다. 이는 검증자가 단순히 서로의 암호화된 데이터를 복사하는 것을 방지한다 — 각 검증자는 고유한 암호화 버전을 생성하기 위해 원본 원장 데이터를 저장하고 처리해야 한다.
주기적으로, 네트워크는 검증자에게 특정 암호화된 블록을 제공하도록 요구하는 챌린지를 발행한다. 암호화가 체인으로 연결되어 있으므로, 검증자는 올바른 응답을 생성하기 위해 모든 선행 블록을 저장하고 있어야 한다. 검증자는 암호화된 원장에서의 위치를 보여주는 Merkle 증명과 함께 암호화된 블록을 제출한다. 네트워크는 데이터를 복호화하거나 재암호화할 필요 없이 이 증명을 신속하게 검증할 수 있다.
이 스트리밍 방식의 PoRep은 전통적인 저장 증명 시스템에 비해 오버헤드가 낮다. 검증자는 데이터가 도착하는 대로 암호화하고 최소한의 지연으로 챌린지에 응답할 수 있다. 시스템은 또한 데이터 손실 시 복구를 가능하게 한다 — 검증자가 원장의 일부를 잃으면, 다른 검증자로부터 다시 다운로드하여 재암호화할 수 있다. PoRep과 PoH 타임스탬프의 조합은 네트워크가 데이터가 생성된 시기와 검증자 네트워크 전체에 적절히 저장되어 있는지를 모두 검증할 수 있는 완전한 책임 시스템을 만든다.
Streaming Proof of Replication
Bằng chứng sao chép (PoRep) là một cơ chế cho phép validators chứng minh rằng họ đang lưu trữ dữ liệu ledger mà không tiết lộ chính dữ liệu đó hoặc yêu cầu tính toán chuyên sâu. Solana triển khai phiên bản phát trực tuyến của PoRep trong đó validators liên tục chứng minh rằng họ đang sao chép trạng thái blockchain. Điều này rất cần thiết cho bảo mật mạng vì nó đảm bảo rằng dữ liệu ledger được phân phối hợp lý trên validators và không tập trung ở một vài vị trí.
Cơ chế PoRep hoạt động bằng cách mã hóa validators các phân đoạn của ledger bằng cách sử dụng mã hóa chế độ CBC (Chuỗi khối mật mã) bằng khóa dành riêng cho validator bắt nguồn từ danh tính của chúng. Quá trình mã hóa sao cho mỗi khối được mã hóa phụ thuộc vào khối trước đó, tạo ra một chuỗi duy nhất cho mỗi validator. Điều này ngăn validators sao chép dữ liệu được mã hóa lẫn nhau — mỗi validator phải lưu trữ và xử lý dữ liệu ledger gốc để tạo phiên bản mã hóa duy nhất của chúng.
Theo định kỳ, mạng đưa ra thách thức đối với validators yêu cầu họ cung cấp các khối được mã hóa cụ thể. Vì mã hóa được xâu chuỗi nên validator phải lưu trữ tất cả các khối trước đó để tạo ra phản hồi chính xác. validator gửi khối được mã hóa của họ cùng với bằng chứng Merkle cho thấy vị trí của nó trong ledger được mã hóa của họ. Mạng có thể xác minh bằng chứng này một cách nhanh chóng mà không cần giải mã hoặc mã hóa lại dữ liệu.
Phương pháp phát trực tuyến tới PoRep này có chi phí hoạt động thấp so với các hệ thống chứng minh lưu trữ truyền thống. Người xác thực có thể mã hóa dữ liệu khi dữ liệu đến và phản hồi các thách thức với độ trễ tối thiểu. Hệ thống cũng cho phép khôi phục trong trường hợp mất dữ liệu — nếu validator mất một phần ledger, họ có thể tải xuống lại từ validators khác và mã hóa lại. Sự kết hợp giữa PoRep với dấu thời gian PoH tạo ra một hệ thống giải trình hoàn chỉnh trong đó mạng có thể xác minh cả thời điểm dữ liệu được tạo và dữ liệu đó được lưu trữ đúng cách trên mạng validator.
System Architecture
Solana의 시스템 아키텍처는 트랜잭션 처리의 여러 단계가 병렬로 진행되는 파이프라인으로 설계되었다. Transaction Processing Unit(TPU)은 수신되는 트랜잭션을 처리하는 핵심 구성 요소이다. TPU는 여러 단계로 구성된다: 페치(트랜잭션 수집), 서명 검증, 뱅킹(트랜잭션 실행), 쓰기(스토리지에 커밋). 각 단계는 CPU 파이프라이닝과 유사하게 서로 다른 트랜잭션에 대해 병렬로 작동한다.
서명 검증은 트랜잭션 서명 검증에 필요한 타원 곡선 암호화 연산에 매우 효율적인 GPU를 사용하여 가속된다. 이 계산 집약적인 작업을 GPU에 오프로딩함으로써, Solana는 범용 하드웨어에서 초당 900,000건 이상의 속도로 서명을 검증할 수 있다. 이 병렬 서명 검증은 매우 높은 트랜잭션 속도에서도 암호화 검증이 병목이 되는 것을 방지한다.
Sealevel 런타임은 Solana의 병렬 스마트 컨트랙트 실행 엔진이다. 트랜잭션을 순차적으로 실행하는 기존 블록체인과 달리, Sealevel은 트랜잭션이 접근하는 계정을 분석하여 충돌하지 않는 트랜잭션을 여러 CPU 코어에 걸쳐 병렬로 실행한다. 동일한 계정에 접근하는 트랜잭션은 일관성을 유지하기 위해 순차적으로 실행되지만, 서로 다른 계정에 접근하는 트랜잭션은 동시에 실행될 수 있다. 이 병렬성은 PoH가 전역 순서를 확립하기 때문에 가능하다 — 검증자는 PoH가 지정한 시퀀스로 상태에 적용하기만 하면 어떤 순서로든 트랜잭션을 실행할 수 있다.
아키텍처에는 블록 전파와 스토리지를 위한 최적화된 구성 요소도 포함된다. turbine 블록 전파 프로토콜은 이레이저 코딩을 사용하여 블록을 더 작은 패킷으로 나누어 트리 구조로 네트워크에 분산하여 대역폭 요구 사항을 최소화한다. Archivers 네트워크는 PoRep을 사용하여 데이터 가용성을 보장하면서 역사적 원장 데이터에 대한 탈중앙화된 스토리지를 제공한다. 이러한 구성 요소들이 함께 블록체인의 탈중앙화와 보안 속성을 유지하면서 초당 수십만 건의 트랜잭션을 처리할 수 있는 시스템을 만든다.
System Architecture
Kiến trúc hệ thống của Solana được thiết kế dưới dạng một đường dẫn trong đó các giai đoạn xử lý giao dịch khác nhau diễn ra song song. Đơn vị xử lý giao dịch (TPU) là thành phần cốt lõi chịu trách nhiệm xử lý các giao dịch đến. TPU bao gồm một số giai đoạn: tìm nạp (thu thập giao dịch), xác minh chữ ký, lưu trữ (thực hiện giao dịch) và ghi (cam kết lưu trữ). Mỗi giai đoạn hoạt động song song trên các giao dịch khác nhau, tương tự như đường ống CPU.
Việc xác minh chữ ký được tăng tốc bằng cách sử dụng GPU, có hiệu quả cao đối với các hoạt động mã hóa đường cong elip cần thiết để xác minh chữ ký giao dịch. Bằng cách chuyển nhiệm vụ tính toán chuyên sâu này sang GPU, Solana có thể xác minh chữ ký với tốc độ vượt quá 900.000 mỗi giây trên phần cứng thông thường. Việc xác minh chữ ký song song này ngăn việc xác thực mật mã trở thành nút thắt cổ chai ngay cả ở tốc độ giao dịch rất cao.
Thời gian chạy Sealevel là công cụ thực thi hợp đồng thông minh song song của Solana. Không giống như các chuỗi khối truyền thống thực hiện các giao dịch một cách tuần tự, Sealevel phân tích các giao dịch để xác định tài khoản nào chúng truy cập và thực hiện các giao dịch không xung đột song song trên nhiều lõi CPU. Các giao dịch truy cập vào cùng một tài khoản được thực hiện tuần tự để duy trì tính nhất quán, nhưng các giao dịch truy cập vào các tài khoản khác nhau có thể chạy đồng thời. Sự song song này có thể thực hiện được vì PoH thiết lập trật tự toàn cầu — validators có thể thực hiện các giao dịch theo bất kỳ thứ tự nào miễn là chúng áp dụng chúng cho trạng thái theo trình tự do PoH chỉ định.
Kiến trúc cũng bao gồm các thành phần được tối ưu hóa để truyền và lưu trữ khối. Giao thức truyền khối tuabin sử dụng mã hóa xóa để chia các khối thành các gói nhỏ hơn được phân phối trên mạng theo cấu trúc cây, giảm thiểu yêu cầu băng thông. Mạng Archivers cung cấp khả năng lưu trữ phi tập trung cho dữ liệu ledger lịch sử, sử dụng PoRep để đảm bảo tính khả dụng của dữ liệu. Cùng với nhau, các thành phần này tạo ra một hệ thống có thể xử lý hàng trăm nghìn giao dịch mỗi giây trong khi vẫn duy trì các đặc tính phân quyền và bảo mật của một blockchain.
Performance
Solana의 아키텍처는 무어의 법칙을 따르며 하드웨어 개선에 맞춰 확장되는 성능 수준을 달성하도록 설계되었다. 표준 1기가비트 네트워크 연결에서 이론적 최대 처리량은 트랜잭션당 176바이트(서명 및 메타데이터 포함)를 가정할 때 초당 약 710,000건의 트랜잭션이다. 이 계산은 네트워크 대역폭을 주요 병목으로 하며, 병렬화를 통해 계산 병목은 제거된 것을 기반으로 한다.
블록체인 성능에서 종종 제한 요인이 되는 서명 검증은 GPU 병렬화를 사용하여 가속된다. 단일 GPU는 초당 900,000건 이상의 ed25519 서명을 검증할 수 있으며, 이는 네트워크 처리량 한도를 초과한다. 이는 서명 검증이 시스템 성능을 제약하지 않는다는 것을 의미하며 — 병목은 네트워크 대역폭과 트랜잭션 실행으로 이동한다. 복잡한 스마트 컨트랙트 로직 없이 단순히 가치를 이전하는 단순 트랜잭션의 경우, 뱅킹 단계는 네트워크 입력 속도에 맞는 속도로 트랜잭션을 처리할 수 있다.
PoH 생성기는 전용 CPU 코어에서 실행되며, 4GHz 프로세서에서 밀리초당 약 4,000개의 해시를 생성한다. 이 속도에서 PoH 시퀀스는 0.25마이크로초의 세분성으로 타임스탬프를 제공하며, 이는 초당 수백만 건의 트랜잭션을 정렬하는 데 충분하다. PoH 생성의 순차적 특성은 이 구성 요소가 병렬화될 수 없음을 의미하지만, 처리량이 충분히 높아 전체 시스템 성능을 제한하지 않는다.
하드웨어가 개선됨에 따라 Solana의 처리량은 그에 맞게 확장된다. 더 빠른 네트워크, 더 강력한 GPU, 개선된 CPU 모두가 더 높은 트랜잭션 속도에 기여한다. 시스템은 프로토콜 변경 없이 이러한 개선 사항을 활용하도록 설계되었다. 이 확장성 접근 방식은 순차적 합의 메커니즘에 의해 근본적으로 제한되는 블록체인과 대조되며, Solana가 보안과 탈중앙화 보장을 유지하면서 분산 시스템에서 이전에 불가능하다고 여겨졌던 성능 수준을 달성할 수 있게 한다.
Performance
Kiến trúc của Solana được thiết kế để đạt được mức hiệu suất mở rộng theo quy mô cải tiến phần cứng, tuân theo Định luật Moore. Trên kết nối mạng 1 gigabit tiêu chuẩn, thông lượng tối đa theo lý thuyết là khoảng 710.000 giao dịch mỗi giây, giả sử 176 byte mỗi giao dịch (bao gồm chữ ký và siêu dữ liệu). Tính toán này dựa trên băng thông mạng là nút thắt cổ chai chính, với các nút thắt cổ chai tính toán được loại bỏ thông qua quá trình song song hóa.
Xác minh chữ ký, thường là yếu tố hạn chế trong hiệu suất blockchain, được tăng tốc bằng cách sử dụng song song GPU. Một GPU có thể xác minh hơn 900.000 chữ ký ed25519 mỗi giây, vượt quá giới hạn thông lượng mạng. Điều này có nghĩa là việc xác minh chữ ký không hạn chế hiệu suất của hệ thống — nút thắt cổ chai chuyển sang băng thông mạng và thực hiện giao dịch. Đối với các giao dịch đơn giản chỉ chuyển giá trị mà không có logic hợp đồng thông minh phức tạp, giai đoạn ngân hàng có thể xử lý các giao dịch ở mức phù hợp với tốc độ đầu vào của mạng.
Trình tạo PoH chạy trên lõi CPU chuyên dụng, tạo ra khoảng 4.000 băm mỗi mili giây trên bộ xử lý 4GHz. Với tốc độ này, chuỗi PoH cung cấp dấu thời gian với độ chi tiết 0,25 micro giây, đủ để đặt hàng hàng triệu giao dịch mỗi giây. Bản chất tuần tự của việc tạo PoH có nghĩa là thành phần này không thể song song, nhưng thông lượng đủ cao để không giới hạn hiệu suất tổng thể của hệ thống.
Khi phần cứng được cải thiện, thông lượng của Solana sẽ tăng theo. Mạng nhanh hơn, GPU mạnh hơn và CPU cải tiến đều góp phần mang lại tỷ lệ giao dịch cao hơn. Hệ thống được thiết kế để tận dụng những cải tiến này mà không yêu cầu thay đổi giao thức. Cách tiếp cận về khả năng mở rộng này trái ngược với các chuỗi khối về cơ bản bị hạn chế bởi các cơ chế đồng thuận tuần tự, cho phép Solana đạt được mức hiệu suất mà trước đây được cho là không thể có trong một hệ thống phi tập trung trong khi vẫn duy trì bảo đảm an ninh và phân cấp.
Conclusion
Proof of History는 분산 원장의 확장성을 제한해 온 타이밍 문제를 해결함으로써 블록체인 아키텍처의 근본적인 돌파구를 나타낸다. 검증 가능한 암호학적 시계를 만듦으로써, PoH는 검증자가 전통적인 합의 메커니즘이 요구하는 광범위한 통신 오버헤드 없이 이벤트의 시간적 순서를 확립할 수 있게 한다. 이 혁신은 핵심적인 병목을 제거하고 네트워크 전체에서 트랜잭션 처리를 병렬화할 수 있게 한다.
PoH와 최적화된 시스템 구성 요소 — GPU 가속 서명 검증, Sealevel을 통한 병렬 트랜잭션 실행, 효율적인 블록 전파 프로토콜 — 의 통합은 범용 하드웨어에서 초당 수십만 건의 트랜잭션을 처리할 수 있는 블록체인을 만든다. 더 중요한 것은, 이 아키텍처가 하드웨어 개선에 맞춰 확장되도록 설계되어 있어 프로세서가 빨라지고 네트워크가 더 강력해짐에 따라 성능이 계속 향상된다는 것이다.
Solana의 설계는 고성능과 탈중앙화가 상호 배타적이지 않음을 보여준다. PoH를 합의와 시스템 조율의 기반으로 활용함으로써, 네트워크는 탈중앙화된 블록체인의 보안과 검열 저항 속성을 유지하면서 중앙화된 데이터베이스에 견줄 수 있는 처리량 수준을 달성한다. 스테이크 가중 Tower BFT 합의 메커니즘은 빠른 최종성을 달성하면서 비잔틴 행위자에 대한 네트워크 보안을 보장한다.
이 아키텍처의 구현은 블록체인 기술이 글로벌 채택으로 확장하기 위한 실질적인 경로를 제공한다. 높은 트랜잭션 처리량을 요구하는 애플리케이션 — 탈중앙화 거래소, 게임 플랫폼, 금융 시스템 — 은 이제 성능을 타협하지 않으면서 진정으로 탈중앙화된 인프라 위에 구축될 수 있다. Proof of History는 이전에 확장성 제약으로 인해 실현 불가능했던 새로운 세대의 블록체인 애플리케이션의 문을 연다.
Conclusion
Bằng chứng lịch sử thể hiện bước đột phá cơ bản trong kiến trúc blockchain bằng cách giải quyết vấn đề về thời gian đã hạn chế khả năng mở rộng của ledger phân tán. Bằng cách tạo ra một đồng hồ mật mã có thể xác minh được, PoH cho phép validators thiết lập thứ tự tạm thời của các sự kiện mà không cần tốn nhiều chi phí liên lạc như các cơ chế đồng thuận truyền thống yêu cầu. Sự đổi mới này loại bỏ nút thắt cổ chai quan trọng và cho phép xử lý giao dịch được song song trên mạng.
Việc tích hợp PoH với các thành phần hệ thống được tối ưu hóa – xác minh chữ ký được tăng tốc GPU, thực hiện giao dịch song song thông qua Sealevel và các giao thức truyền khối hiệu quả – tạo ra một chuỗi khối có thể xử lý hàng trăm nghìn giao dịch mỗi giây trên phần cứng hàng hóa. Quan trọng hơn, kiến trúc được thiết kế để mở rộng quy mô nhờ những cải tiến về phần cứng, nghĩa là hiệu suất sẽ tiếp tục tăng khi bộ xử lý trở nên nhanh hơn và mạng có nhiều khả năng hơn.
Thiết kế của Solana chứng minh rằng hiệu suất cao và sự phân quyền không loại trừ lẫn nhau. Bằng cách tận dụng PoH làm nền tảng cho sự đồng thuận và phối hợp hệ thống, mạng đạt được mức thông lượng tương đương với cơ sở dữ liệu tập trung trong khi vẫn duy trì các đặc tính bảo mật và chống kiểm duyệt của một chuỗi khối phi tập trung. Cơ chế đồng thuận Tower BFT có trọng số cổ phần đảm bảo rằng mạng vẫn an toàn trước các tác nhân Byzantine trong khi đạt được tính hữu hạn nhanh chóng.
Việc triển khai kiến trúc này cung cấp một con đường thực tế để công nghệ blockchain có thể mở rộng quy mô áp dụng trên toàn cầu. Các ứng dụng yêu cầu thông lượng giao dịch cao — chẳng hạn như sàn giao dịch phi tập trung, nền tảng trò chơi và hệ thống tài chính — giờ đây có thể được xây dựng trên cơ sở hạ tầng phi tập trung thực sự mà không ảnh hưởng đến hiệu suất. Bằng chứng lịch sử mở ra cánh cửa cho một thế hệ ứng dụng blockchain mới mà trước đây không khả thi do hạn chế về khả năng mở rộng.
