Solana: สถาปัตยกรรมใหม่สำหรับบล็อกเชนประสิทธิภาพสูง
Abstract
Bu makale, yüksek performanslı bir blockchain için yeni bir mimari sunmaktadır. Solana, olaylar arasındaki sırayı ve zamanın geçişini doğrulamaya yönelik bir kanıt olan Tarih Kanıtı (PoH) adı verilen yeni bir zaman tutma mekanizması uygular. PoH, zamanın güvensiz geçişini bir ledger içine kodlamak için kullanılır ve bir olayın zamanın belirli bir anında meydana geldiğini kanıtlayan bir tarihsel kayıt oluşturur.
En önemli yenilik, PoH'un ağdaki düğümlerin birbirleriyle iletişim kurmalarına gerek kalmadan olayların zamansal bir sırasını oluşturmasına olanak sağlamasıdır. Sistem, sıralı bir karma zinciri olarak uygulanan doğrulanabilir bir gecikme fonksiyonunu kullanarak, olaylar arasındaki zamanın geçişini doğrulamanın bir yolunu sağlayan bir kriptografik saat üretir. Bu, ağın merkeziyetsizliği ve güvenliği korurken saniyede binlerce işlemi işlemesine olanak tanır.
PoH, Proof of Stake (PoS) fikir birliği mekanizmasıyla entegredir. Kombinasyon, validators'nin işlemleri paralel olarak doğrulayabildiği ve verimli bir şekilde fikir birliğine varabildiği son derece optimize edilmiş bir blockchain mimarisine olanak tanır. Sistem, merkezi olmayan bir ağın güvenlik garantilerinden ödün vermeden verimi artırmak için donanım performansındaki artışlardan yararlanarak Moore Yasasına göre ölçeklenecek şekilde tasarlanmıştır.
Abstract
บทความนี้นำเสนอสถาปัตยกรรมใหม่สำหรับบล็อกเชนที่มีประสิทธิภาพสูง Solana ใช้กลไกการบอกเวลาแบบใหม่ที่เรียกว่า Proof of History (PoH) ซึ่งเป็นข้อพิสูจน์ในการตรวจสอบลำดับและการผ่านของเวลาระหว่างเหตุการณ์ต่างๆ PoH ใช้เพื่อเข้ารหัสเวลาที่ผ่านไปอย่างไม่ไว้วางใจใน ledger สร้างบันทึกทางประวัติศาสตร์ที่พิสูจน์ว่ามีเหตุการณ์เกิดขึ้นในช่วงเวลาหนึ่งโดยเฉพาะ
นวัตกรรมที่สำคัญคือ PoH ช่วยให้โหนดในเครือข่ายสร้างลำดับเหตุการณ์ชั่วคราวโดยไม่จำเป็นต้องสื่อสารระหว่างกัน ด้วยการใช้ฟังก์ชันหน่วงเวลาที่ตรวจสอบได้ซึ่งนำมาใช้เป็นสายโซ่แฮชตามลำดับ ระบบจะสร้างนาฬิกาเข้ารหัสที่ให้วิธีการตรวจสอบการผ่านของเวลาระหว่างเหตุการณ์ สิ่งนี้ทำให้เครือข่ายสามารถประมวลผลธุรกรรมหลายพันรายการต่อวินาทีในขณะที่ยังคงการกระจายอำนาจและความปลอดภัยไว้
PoH ถูกรวมเข้ากับกลไกฉันทามติ Proof of Stake (PoS) การรวมกันนี้ทำให้เกิดสถาปัตยกรรมบล็อกเชนที่ได้รับการปรับให้เหมาะสมที่สุด โดยที่ validators สามารถตรวจสอบธุรกรรมแบบขนานและบรรลุฉันทามติได้อย่างมีประสิทธิภาพ ระบบได้รับการออกแบบให้ปรับขนาดตามกฎของมัวร์ โดยใช้ประโยชน์จากการเพิ่มประสิทธิภาพฮาร์ดแวร์เพื่อปรับปรุงปริมาณงานโดยไม่กระทบต่อการรับประกันความปลอดภัยของเครือข่ายแบบกระจายอำนาจ
Introduction
Blockchain sistemlerindeki temel zorluk, merkeziyetsizlik ve güvenliği korurken yüksek işlem hacmi elde etmektir. Mevcut blockchain uygulamaları, zaman ve olayların sırası konusunda anlaşmaya varmak için düğümler arasında kapsamlı iletişim gerektiren fikir birliği mekanizmalarıyla sınırlıdır. Bu koordinasyon yükü, mevcut blok zincirlerinin küresel ölçekli uygulamaların taleplerini karşılayacak şekilde ölçeklenmesini engelleyen bir darboğaz yaratıyor.
Temel sorun zamandır. Dağıtılmış sistemlerde düğümler, diğer düğümlerin zaman damgalarının doğruluğuna güvenemedikleri için harici saatlere güvenemezler. Geleneksel blockchain fikir birliği protokolleri, düğümlerin mevcut durum ve işlemlerin sırası üzerinde anlaşmaya varmak için kapsamlı bir şekilde iletişim kurmasını sağlayarak bu sorunu çözer. Ağ, işlemleri yalnızca düğümlerin siparişleri konusunda fikir birliğine varabildiği kadar hızlı işleyebildiğinden, bu iletişim yükü temel olarak verimi sınırlar.
Solana bu zamanlama sorununa bir çözüm olarak Tarih Kanıtı'nı sunar. PoH, potansiyel olarak kötü niyetli aktörlerin zaman damgalarına dayanmadan, olaylar arasında belirli bir sürenin geçtiğini kanıtlamak için kriptografik bir yol sağlar. Doğrulanabilir bir geçmiş kayıt oluşturarak PoH, düğümlerin işlemleri bağımsız olarak işlemesine olanak tanırken olayların meydana gelme sırasını da kanıtlayabilir. Bu atılım, ağın işlem sürecini paralelleştirmesine ve verimi önemli ölçüde artırmasına olanak tanır.
Buradaki temel fikir, güvenilmez bir zaman kaynağı yaratabilirsek, koordinasyon darboğazını fikir birliğinden kaldırabileceğimizdir. PoH'un kriptografik bir saat sağlamasıyla validators, işlemleri paralel olarak işleyebilir ve yalnızca kanonik sıralamayı tamamlamak için iletişim kurması gerekir. Bu mimari değişim, Solana'in merkezi olmayan bir blok zincirinde daha önce imkansız olduğu düşünülen performans seviyelerine ulaşmasını sağlıyor.
Introduction
ความท้าทายพื้นฐานในระบบบล็อกเชนคือการบรรลุปริมาณธุรกรรมที่สูงในขณะที่ยังคงรักษาการกระจายอำนาจและความปลอดภัยไว้ การใช้งานบล็อกเชนในปัจจุบันถูกจำกัดด้วยกลไกที่เป็นเอกฉันท์ ซึ่งจำเป็นต้องมีการสื่อสารที่กว้างขวางระหว่างโหนดเพื่อให้ตกลงเรื่องเวลาและการเรียงลำดับของเหตุการณ์ ค่าใช้จ่ายในการประสานงานนี้ทำให้เกิดปัญหาคอขวดที่ป้องกันไม่ให้บล็อกเชนที่มีอยู่ขยายขนาดเพื่อตอบสนองความต้องการของแอปพลิเคชันระดับโลก
ปัญหาหลักคือเวลา ในระบบแบบกระจาย โหนดไม่สามารถพึ่งพานาฬิกาภายนอกได้ เนื่องจากไม่สามารถเชื่อถือได้ว่าการประทับเวลาของโหนดอื่นนั้นแม่นยำ โปรโตคอลฉันทามติบล็อคเชนแบบดั้งเดิมจะแก้ปัญหานี้โดยให้โหนดสื่อสารอย่างกว้างขวางเพื่อตกลงกับสถานะปัจจุบันและลำดับของธุรกรรม ค่าใช้จ่ายในการสื่อสารนี้จำกัดปริมาณงานโดยพื้นฐาน เนื่องจากเครือข่ายสามารถประมวลผลธุรกรรมได้เร็วเท่ากับที่โหนดสามารถบรรลุความเห็นพ้องต้องกันในการสั่งซื้อเท่านั้น
Solana แนะนำ Proof of History เพื่อเป็นแนวทางแก้ไขปัญหาเรื่องเวลานี้ PoH จัดเตรียมวิธีการเข้ารหัสเพื่อพิสูจน์ว่าระยะเวลาหนึ่งผ่านไประหว่างเหตุการณ์ต่างๆ โดยไม่ต้องอาศัยการประทับเวลาจากผู้ที่อาจเป็นอันตราย ด้วยการสร้างบันทึกประวัติที่ตรวจสอบได้ PoH ช่วยให้โหนดสามารถประมวลผลธุรกรรมได้อย่างอิสระ ในขณะที่ยังคงสามารถพิสูจน์ลำดับของเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นได้ ความก้าวหน้าครั้งนี้ทำให้เครือข่ายสามารถประมวลผลธุรกรรมแบบขนานและเพิ่มปริมาณงานได้อย่างมาก
ข้อมูลเชิงลึกที่สำคัญคือ ถ้าเราสามารถสร้างแหล่งที่มาของเวลาที่ไม่น่าไว้วางใจ เราก็สามารถขจัดปัญหาคอขวดของการประสานงานออกจากฉันทามติได้ ด้วย PoH ที่มีนาฬิกาเข้ารหัส validators สามารถประมวลผลธุรกรรมแบบขนาน และจำเป็นต้องสื่อสารเพื่อสรุปลำดับตามรูปแบบบัญญัติเท่านั้น การเปลี่ยนแปลงทางสถาปัตยกรรมนี้ช่วยให้ Solana บรรลุระดับประสิทธิภาพที่ก่อนหน้านี้คิดว่าเป็นไปไม่ได้ในบล็อกเชนแบบกระจายอำนาจ
Outline
Bu belgede Solana teknik mimarisi açıklanmakta ve Tarih Kanıtı'nın yüksek performanslı blockchain operasyonunu nasıl mümkün kıldığına odaklanılmaktadır. Belge ilk olarak PoH mekanizmasının kendisini açıklıyor; sıralı bir hash zincirinin olayların doğrulanabilir bir zamansal sıralamasını nasıl oluşturduğunu. PoH'u güvenli kılan kriptografik özellikleri detaylandırıyoruz ve validators'nin PoH dizisini nasıl verimli bir şekilde doğrulayabildiğini gösteriyoruz.
Makale daha sonra PoH'un Proof of Stake konsensusuyla nasıl bütünleştiğini araştırıyor. PoH'un zamansal özelliklerinden yararlanmak için özel olarak tasarlanmış bir PoS algoritması olan Tower BFT'yi açıklıyoruz. Entegrasyon, validators'nin belirli PoH zaman damgalarında ledger durumuna oy vermesine olanak tanıyarak hem hızlı hem de güvenli bir fikir birliği mekanizması oluşturur. Ayrıca kötü niyetli davranışları engelleyen kesme koşullarını da açıklıyoruz.
Daha sonra Solana'in ağ tasarımını ve veri yayılım protokollerini sunuyoruz. Gulf Stream protokolü, bellek havuzuna ihtiyaç duymadan işlem iletilmesini sağlayarak müşterilerin işlemleri doğrudan gelecek liderlere göndermesine olanak tanır. Lider rotasyonunun nasıl çalıştığını ve liderlik değişse bile ağın yüksek verimi nasıl koruduğunu açıklıyoruz.
Son olarak, İşlem İşleme Birimi (TPU), Sealevel paralel çalışma zamanı ve veri depolama doğrulaması için Çoğaltma Kanıtı'nı içeren sistem mimarisini tartışıyoruz. Performans tahminleri, Solana'in standart bir gigabit ağında saniyede 700.000'den fazla işlemi işleyebildiğini ve donanım geliştikçe üretim ölçeklendirmesinin yapılabileceğini göstermektedir.
Outline
เอกสารนี้จะอธิบายสถาปัตยกรรมทางเทคนิคของ Solana โดยเน้นไปที่วิธีที่ Proof of History ช่วยให้การดำเนินงานบล็อกเชนมีประสิทธิภาพสูงได้อย่างไร ในขั้นแรกเอกสารจะอธิบายกลไก PoH เองว่า hash chain แบบต่อเนื่องสร้างการเรียงลำดับเหตุการณ์ชั่วคราวที่ตรวจสอบได้อย่างไร เราให้รายละเอียดเกี่ยวกับคุณสมบัติการเข้ารหัสที่ทำให้ PoH ปลอดภัย และสาธิตวิธีที่ validators สามารถตรวจสอบลำดับ PoH ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
จากนั้น บทความนี้จะสำรวจว่า PoH ผสานรวมกับฉันทามติ Proof of Stake ได้อย่างไร เราอธิบาย Tower BFT ซึ่งเป็นอัลกอริทึม PoS ที่ออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติชั่วคราวของ PoH การผสานรวมช่วยให้ validators ลงคะแนนสถานะของ ledger ณ เวลาประทับ PoH ที่เฉพาะเจาะจง สร้างกลไกที่เป็นเอกฉันท์ที่ทั้งรวดเร็วและปลอดภัย นอกจากนี้เรายังอธิบายเงื่อนไขการตัดเฉือนที่ป้องกันพฤติกรรมที่เป็นอันตรายด้วย
ต่อไป เราจะนำเสนอการออกแบบเครือข่ายและโปรโตคอลการเผยแพร่ข้อมูลของ Solana โปรโตคอล Gulf Stream ช่วยให้สามารถส่งต่อธุรกรรมได้โดยไม่จำเป็นต้องใช้ mempool ช่วยให้ลูกค้าส่งธุรกรรมโดยตรงไปยังผู้นำที่กำลังจะมาถึง เราอธิบายวิธีการทำงานของการหมุนเวียนผู้นำ และวิธีที่เครือข่ายรักษาปริมาณงานที่สูง แม้ว่าผู้นำจะเปลี่ยนไปก็ตาม
สุดท้ายนี้ เราจะพูดถึงสถาปัตยกรรมระบบ รวมถึงหน่วยประมวลผลธุรกรรม (TPU), รันไทม์แบบขนาน Sealevel และ Proof of Replication สำหรับการตรวจสอบการจัดเก็บข้อมูล การคาดการณ์ประสิทธิภาพแสดงให้เห็นว่า Solana สามารถประมวลผลธุรกรรมได้มากกว่า 700,000 รายการต่อวินาทีบนเครือข่ายกิกะบิตมาตรฐาน โดยมีการปรับขนาดปริมาณงานเมื่อฮาร์ดแวร์ได้รับการปรับปรุง
Network Design
Solana'in ağ tasarımı, validators'nin sırayla blok ürettiği, dönen bir lider sistemi etrafında yoğunlaşır. Lider, gelen işlemlerin PoH akışına sıralanmasından ve elde edilen blokların ağa yayınlanmasından sorumludur. Liderler hisse ağırlıklı bir algoritma aracılığıyla seçilir ve rotasyon programı önceden bilinerek ağın işlem yönlendirmeyi optimize etmesine olanak tanır.
Gulf Stream protokolü, müşterilerin işlemlerini doğrudan gelecek liderlere iletmesine olanak tanıyarak geleneksel bir bellek havuzu ihtiyacını ortadan kaldırır. Bir müşteri bir işlem gönderdiğinde, rotasyon planına göre beklenen lidere iletilir. Mevcut lider işlemi gerçekleştiremezse, işlemi bir sonraki beklenen lidere iletir. Bu tasarım, onay gecikmesini azaltır ve validators'nin işlemleri önceden yürütmesine olanak tanıyarak verimi daha da optimize eder.
İşlem yayılımı çok katmanlı bir yaklaşım kullanır. Müşteriler, işlemleri mevcut veya gelecek lidere ileten validators'ye gönderir. Lider, işlemleri PoH akışına sıralayarak toplam bir sıralama oluşturur. Sıralandıktan sonra lider, PoH akışını ve işlem verilerini, PoH sırasını doğrulayan ve işlemleri paralel olarak yürüten validators'ye iletir.
Ağ tasarımı aynı zamanda blokları daha küçük paketlere bölen ve bunları ağ üzerinde bir ağaç yapısında dağıtan bir türbin blok yayılım protokolünü de içerir. Bu yaklaşım, hızlı blok yayılımını sağlarken bireysel validators için bant genişliği gereksinimlerini en aza indirir. PoH'un işlemlerin sırasını doğrulama yeteneği ile birleştiğinde bu mimari, Solana'in merkezi olmayan yönetimden ödün vermeden yüksek verim elde etmesini sağlar.
Network Design
การออกแบบเครือข่ายของ Solana มีศูนย์กลางอยู่ที่ระบบผู้นำแบบหมุนเวียน โดยที่ validators ผลัดกันสร้างบล็อก ผู้นำมีหน้าที่รับผิดชอบในการจัดลำดับธุรกรรมขาเข้าลงในสตรีม PoH และเผยแพร่บล็อกผลลัพธ์ไปยังเครือข่าย ผู้นำจะถูกเลือกผ่านอัลกอริธึมแบบถ่วงน้ำหนักเดิมพัน และทราบกำหนดการหมุนเวียนล่วงหน้า ช่วยให้เครือข่ายเพิ่มประสิทธิภาพการส่งต่อธุรกรรมได้
โปรโตคอลกัลฟ์สตรีมช่วยลดความจำเป็นในการใช้ mempool แบบเดิม โดยช่วยให้ลูกค้าสามารถส่งต่อธุรกรรมโดยตรงไปยังผู้นำที่กำลังจะมาถึงได้ เมื่อลูกค้าส่งธุรกรรม มันจะถูกส่งต่อไปยังผู้นำที่คาดหวังตามกำหนดการหมุนเวียน หากผู้นำปัจจุบันไม่สามารถประมวลผลธุรกรรมได้ ก็จะส่งต่อไปยังผู้นำที่คาดหวังคนถัดไป การออกแบบนี้ช่วยลดเวลาแฝงในการยืนยัน และอนุญาตให้ validators ดำเนินธุรกรรมล่วงหน้า เพิ่มประสิทธิภาพปริมาณงานให้ดียิ่งขึ้น
การเผยแพร่ธุรกรรมใช้วิธีการแบบหลายชั้น ลูกค้าส่งธุรกรรมไปที่ validators ซึ่งส่งต่อไปยังผู้นำปัจจุบันหรือที่กำลังจะมาถึง ผู้นำจัดลำดับธุรกรรมลงในสตรีม PoH สร้างการเรียงลำดับทั้งหมด เมื่อจัดลำดับแล้ว ผู้นำจะส่งสตรีม PoH และข้อมูลธุรกรรมไปยัง validators ซึ่งจะตรวจสอบลำดับ PoH และดำเนินธุรกรรมแบบขนาน
การออกแบบเครือข่ายยังรวมถึงโปรโตคอลการแพร่กระจายบล็อกกังหันที่แบ่งบล็อกออกเป็นแพ็คเก็ตขนาดเล็กและกระจายไปทั่วเครือข่ายในโครงสร้างแบบต้นไม้ วิธีการนี้จะช่วยลดความต้องการแบนด์วิธสำหรับ validators แต่ละรายการให้เหลือน้อยที่สุด ในขณะเดียวกันก็รับประกันการแพร่กระจายของบล็อกอย่างรวดเร็ว เมื่อรวมกับความสามารถของ PoH ในการตรวจสอบลำดับของธุรกรรม สถาปัตยกรรมนี้ช่วยให้ Solana บรรลุปริมาณงานสูงโดยไม่ต้องเสียสละการกระจายอำนาจ
Proof of History
Geçmişin Kanıtı, SHA-256 kullanılarak sıralı karma zinciri olarak uygulanan doğrulanabilir bir gecikme işlevidir. PoH oluşturucu, her çıkışı bir sonraki karma için girdi olarak kullanarak sürekli olarak SHA-256 karmalarını hesaplar. Bu, her karmanın yalnızca bir öncekinden sonra hesaplanabildiği sıralı bir zincir oluşturarak doğrulanabilir bir zamansal sıralama oluşturur. Her karmayı oluşturmaya yönelik hesaplama gereksinimi, olaylar arasında minimum bir zaman gecikmesini zorlar.
PoH'un temel özelliği doğrulamanın ucuz, ancak üretmenin pahalı olmasıdır. Bir doğrulayıcı, tüm karma dizisini parçalara bölerek ve her bir bölümü bağımsız olarak kontrol ederek ve ardından bölümlerin düzgün şekilde bağlandığını doğrulayarak paralel olarak kontrol edebilir. Bununla birlikte, üretim sıralı olmalıdır; her ara adımı gerçekten hesaplamadan karma zincirinin çıktısını tahmin etmenin bir yolu yoktur. Üretim ve doğrulama arasındaki bu asimetri PoH'u pratik kılan şeydir.
Harici olaylar ve işlem verileri, karma zincirine karıştırılarak PoH dizisine eklenir. Bir işlem geldiğinde, hash'i mevcut PoH durumuyla birleştirilir ve işlemin dizideki o noktada var olduğunu kanıtlayan bir kayıt oluşturulur. PoH oluşturucu periyodik olarak kontrol noktalarını kaydeder ve son kontrol noktasından bu yana hesaplanan karma sayısıyla birlikte mevcut karma değerini yayınlar. Bu kontrol noktaları, validators'nin her karmayı yeniden hesaplamadan PoH dizisini verimli bir şekilde doğrulamasına olanak tanır.
PoH dizisi, tüm ağ için kriptografik bir saat görevi görür. Karma zinciri sıralı ve doğrulanabilir olduğundan, herhangi bir düğüm, yalnızca o aralıkta hesaplanan karmaları göstererek iki olay arasında belirli bir sürenin geçtiğini kanıtlayabilir. Bu, düğümlerin harici zaman damgalarına güvenme veya zamansal sıralama oluşturmak için birbirleriyle koordine olma ihtiyacını ortadan kaldırarak geleneksel blockchain fikir birliğinde temel bir darboğazı ortadan kaldırır.
Proof of History
Proof of History เป็นฟังก์ชันหน่วงเวลาที่ตรวจสอบได้ซึ่งใช้งานเป็นห่วงโซ่แฮชตามลำดับโดยใช้ SHA-256 ตัวสร้าง PoH คำนวณแฮช SHA-256 อย่างต่อเนื่อง โดยใช้แต่ละเอาต์พุตเป็นอินพุตสำหรับแฮชถัดไป สิ่งนี้จะสร้างลำดับลูกโซ่โดยที่แต่ละแฮชสามารถคำนวณได้หลังจากแฮชก่อนหน้าเท่านั้น สร้างการเรียงลำดับชั่วคราวที่ตรวจสอบได้ ข้อกำหนดในการคำนวณเพื่อสร้างแต่ละแฮชบังคับให้มีการหน่วงเวลาขั้นต่ำระหว่างเหตุการณ์
คุณสมบัติหลักของ PoH คือ มีราคาถูกในการตรวจสอบแต่มีราคาแพงในการผลิต ผู้ตรวจสอบสามารถตรวจสอบลำดับแฮชทั้งหมดแบบขนานโดยแยกออกเป็นส่วนๆ และตรวจสอบแต่ละส่วนแยกจากกัน จากนั้นตรวจสอบว่าส่วนต่างๆ เชื่อมต่อกันอย่างถูกต้อง อย่างไรก็ตาม การสร้างจะต้องเป็นไปตามลำดับ — ไม่มีวิธีใดที่จะคาดเดาผลลัพธ์ของห่วงโซ่แฮชได้โดยไม่ต้องคำนวณทุกขั้นตอนระหว่างกลางจริงๆ ความไม่สมดุลระหว่างการสร้างและการตรวจสอบนี้คือสิ่งที่ทำให้ PoH ใช้งานได้จริง
เหตุการณ์ภายนอกและข้อมูลธุรกรรมจะถูกแทรกลงในลำดับ PoH โดยการผสมเหตุการณ์เหล่านั้นลงในห่วงโซ่แฮช เมื่อธุรกรรมมาถึง แฮชของธุรกรรมจะถูกรวมเข้ากับสถานะ PoH ปัจจุบัน สร้างบันทึกที่พิสูจน์ว่ามีธุรกรรมอยู่ที่จุดนั้นในลำดับ ตัวสร้าง PoH จะบันทึกจุดตรวจสอบเป็นระยะ โดยเผยแพร่ค่าแฮชปัจจุบันพร้อมกับจำนวนแฮชที่คำนวณตั้งแต่จุดตรวจสอบครั้งล่าสุด จุดตรวจสอบเหล่านี้อนุญาตให้ validators ตรวจสอบลำดับ PoH ได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยไม่ต้องคำนวณทุกแฮชใหม่
ลำดับ PoH ทำหน้าที่เป็นนาฬิกาเข้ารหัสสำหรับทั้งเครือข่าย เนื่องจากห่วงโซ่แฮชเป็นแบบต่อเนื่องและตรวจสอบได้ โหนดใดๆ จึงสามารถพิสูจน์ได้ว่าระยะเวลาหนึ่งผ่านไประหว่างสองเหตุการณ์ เพียงแค่แสดงแฮชที่ถูกคำนวณในช่วงเวลานั้น ซึ่งช่วยลดความจำเป็นที่โหนดจะต้องเชื่อถือการประทับเวลาภายนอกหรือประสานงานซึ่งกันและกันเพื่อสร้างลำดับชั่วคราว ซึ่งช่วยขจัดปัญหาคอขวดพื้นฐานในฉันทามติบล็อกเชนแบบดั้งเดิม
Proof of History Sequence
Geçmişin Kanıtı dizisi, her karmanın önceki çıktıya bağlı olduğu sürekli bir SHA-256 karma zinciridir. Dizi, ilk çıktıyı üretmek için karma hale getirilen bir başlangıç tohum değeriyle başlar. Bu çıktı bir sonraki hash için girdi olur ve süreç süresiz olarak tekrarlanır. Oluşturucu ayrıca hesaplanan toplam karma sayısını izleyen ve ledger içindeki olaylar için PoH "zaman damgası" görevi gören bir sayacı da tutar.
Verilerin diziye eklenmesi gerektiğinde (işlem karmaları veya validator imzaları gibi), deterministik bir karıştırma işlevi kullanılarak mevcut karma durumuyla birleştirilir. Örneğin, mevcut karma durumu "hash_n" ise ve "D" verisini eklemek istiyorsak, "hash_{n+1} = SHA256(hash_n || D)" değerini hesaplarız, burada `||' birleştirmeyi belirtir. Ekleme noktası, dizideki belirli bir noktada 'D' verisinin mevcut olduğunu kanıtlayan sayaç değeriyle birlikte kaydedilir.
PoH dizisinin doğrulanması, zinciri segmentlere bölerek paralelleştirilebilir. Örneğin, bir validator her 10.000 karmada bir PoH kontrol noktaları alabilir. Kontrol noktaları arasındaki sırayı doğrulamak için validator, 10.000 karmayı her biri 100 karmadan oluşan 100 parçaya bölebilir, her parçayı bağımsız olarak paralel olarak doğrulayabilir ve ardından parçaların düzgün şekilde bağlandığını doğrulayabilir. Bu, doğrulamanın mevcut CPU çekirdeği sayısına göre yatay olarak ölçeklenmesine olanak tanır.
Bu dizi aynı zamanda iki olayın belirli bir sırada meydana geldiğine dair etkili kanıtları da destekler. 'n' ve 'm' sayaç değerlerinde (n m') iki veri girişi verildiğinde, herkes bu noktalar arasındaki karma zinciri kontrol ederek 'n'deki olayın 'm'deki olaydan önce gerçekleştiğini doğrulayabilir. Bu özellik, Solana'in, düğümlerin sürekli çevrimiçi olmasını veya harici zaman kaynaklarına güvenmesini gerektirmeden, ağdaki tüm olayların doğrulanabilir bir geçmiş kaydını oluşturmasını sağlar.
Proof of History Sequence
ลำดับ Proof of History คือสายโซ่ต่อเนื่องของแฮช SHA-256 โดยแต่ละแฮชขึ้นอยู่กับเอาต์พุตก่อนหน้า ลำดับเริ่มต้นด้วยค่าเริ่มต้น ซึ่งถูกแฮชเพื่อสร้างเอาต์พุตแรก เอาต์พุตนี้จะกลายเป็นอินพุตสำหรับแฮชถัดไป และกระบวนการจะทำซ้ำอย่างไม่มีกำหนด ตัวสร้างยังรักษาตัวนับที่ติดตามจำนวนแฮชทั้งหมดที่คำนวณ ซึ่งทำหน้าที่เป็น "การประทับเวลา" ของ PoH สำหรับเหตุการณ์ใน ledger
เมื่อจำเป็นต้องแทรกข้อมูลลงในลำดับ (เช่น แฮชของธุรกรรมหรือลายเซ็น validator) ข้อมูลจะรวมกับสถานะแฮชปัจจุบันโดยใช้ฟังก์ชันผสมที่กำหนดขึ้น ตัวอย่างเช่น หากสถานะแฮชปัจจุบันคือ hash_n และเราต้องการแทรกข้อมูล D เราจะคำนวณ hash_{n+1} = SHA256(hash_n || D) โดยที่ || หมายถึงการต่อข้อมูลเข้าด้วยกัน จุดแทรกจะถูกบันทึกพร้อมกับค่าตัวนับ เพื่อพิสูจน์ว่ามีข้อมูล D อยู่ที่จุดเฉพาะนั้นในลำดับ
การตรวจสอบลำดับ PoH สามารถดำเนินการแบบขนานได้โดยการแยกสายโซ่ออกเป็นส่วนต่างๆ ตัวอย่างเช่น validator อาจได้รับจุดตรวจสอบ PoH ทุกๆ 10,000 แฮช ในการตรวจสอบลำดับระหว่างจุดตรวจสอบ validator สามารถแบ่งแฮช 10,000 รายการออกเป็น 100 ส่วน ส่วนละ 100 แฮช ตรวจสอบแต่ละส่วนแยกจากกันในแบบคู่ขนาน จากนั้นตรวจสอบว่าส่วนต่างๆ เชื่อมต่อกันอย่างถูกต้อง ซึ่งช่วยให้การตรวจสอบขยายขนาดในแนวนอนตามจำนวนคอร์ CPU ที่มีอยู่ได้
ลำดับยังสนับสนุนการพิสูจน์ที่มีประสิทธิภาพว่าเหตุการณ์สองเหตุการณ์เกิดขึ้นในลำดับเฉพาะ ด้วยการแทรกข้อมูลสองครั้งที่ค่าตัวนับ n และ m โดยที่ n m ใครๆ ก็สามารถตรวจสอบได้ว่าเหตุการณ์ที่ n เกิดขึ้นก่อนเหตุการณ์ที่ m โดยการตรวจสอบสายโซ่แฮชระหว่างจุดเหล่านั้น คุณสมบัตินี้ช่วยให้ Solana สร้างบันทึกประวัติที่ตรวจสอบได้ของเหตุการณ์ทั้งหมดในเครือข่าย โดยไม่ต้องกำหนดให้โหนดออนไลน์อย่างต่อเนื่องหรือเชื่อถือแหล่งเวลาภายนอก
Timestamp
Tarih Kanıtı, duvar saati saatine bağlı kalmadan olaylara zaman damgaları atayan merkezi olmayan bir saat işlevi görür. Her PoH karması, kriptografik saatin ayrı bir "tik"ini temsil eder ve sayaç değeri, zaman damgası görevi görür. Hash zinciri sıralı ve doğrulanabilir olduğundan, bu zaman damgaları güvenilmezdir; herhangi bir gözlemci, hash zincirini kontrol ederek bir zaman damgasının meşru olduğunu doğrulayabilir.
Solana'de her validator lider olarak hareket ettiğinde kendi PoH dizisini oluşturabilir. validators liderliği değiştirdiğinde, önceki liderin onaylanan son kontrol noktasını kullanarak PoH dizilerini senkronize ederler. Bu, farklı validators sırayla bloklar üretse bile zamansal kaydın sürekliliğini sağlar. Ağ, resmi ledger kapsamında hangi PoH dizilerinin kabul edileceği konusunda fikir birliğine vararak kanonik bir zaman çizelgesi oluşturur.
Sistem, lider rotasyonu ve fikir birliğinin bir kombinasyonu aracılığıyla saat kaymasını ve donanım performansındaki değişkenliği yönetir. Kötü niyetli veya hatalı bir lider, PoH zaman damgalarını yanlış bir hızda (çok hızlı veya çok yavaş) oluşturmaya çalışırsa, validators, PoH onay hızını kendi yerel PoH oluşturucularıyla karşılaştırarak bunu tespit edebilir. Beklenen orandan önemli sapmalar bir soruna işaret eder ve validators, PoH dizileri ağ medyanından çok uzaklaşan liderlerden gelen blokları reddedebilir.
Bu zaman damgası mekanizması, dağıtılmış sistemlerdeki temel sorunlardan birini çözer: güvenilir bir merkezi otorite olmadan ortak bir zaman kavramı oluşturmak. Solana, PoH'yi merkezi olmayan bir saat olarak kullanarak, validators'nin küresel olarak tutarlı bir sıralamayı korurken işlemleri paralel olarak işlemesine olanak tanır. Zaman damgaları aynı zamanda işlemin sona ermesi, planlanmış işlemler ve performans ölçümü gibi zamana dayalı özellikler için de bir temel sağlar.
Timestamp
Proof of History ทำหน้าที่เป็นนาฬิกากระจายอำนาจที่กำหนดเวลาให้กับเหตุการณ์โดยไม่ต้องอาศัยเวลาของนาฬิกาแขวน แฮช PoH แต่ละรายการแสดงถึง "เครื่องหมายถูก" ที่ไม่ต่อเนื่องของนาฬิกาเข้ารหัส และค่าตัวนับจะทำหน้าที่เป็นการประทับเวลา เนื่องจากสายแฮชเป็นแบบต่อเนื่องและตรวจสอบได้ การประทับเวลาเหล่านี้จึงไม่น่าเชื่อถือ ผู้สังเกตการณ์ทุกคนสามารถตรวจสอบได้ว่าการประทับเวลานั้นถูกต้องโดยการตรวจสอบสายแฮช
ใน Solana แต่ละ validator สามารถสร้างลำดับ PoH ของตัวเองได้เมื่อทำหน้าที่เป็นผู้นำ เมื่อ validators หมุนเวียนผู้นำ พวกเขาจะซิงโครไนซ์ลำดับ PoH ของตนโดยใช้จุดตรวจสอบที่ยืนยันล่าสุดจากผู้นำคนก่อน สิ่งนี้ทำให้มั่นใจถึงความต่อเนื่องของบันทึกชั่วคราว แม้ว่า validators ที่แตกต่างกันจะผลัดกันสร้างบล็อกก็ตาม เครือข่ายสร้างไทม์ไลน์ตามรูปแบบบัญญัติโดยบรรลุข้อตกลงร่วมกันว่าลำดับ PoH ใดที่จะยอมรับเป็นส่วนหนึ่งของ ledger อย่างเป็นทางการ
ระบบจะจัดการกับการเลื่อนของสัญญาณนาฬิกาและความแปรปรวนในประสิทธิภาพของฮาร์ดแวร์ผ่านการผสมผสานระหว่างการหมุนเวียนผู้นำและความเห็นพ้องต้องกัน หากผู้นำที่เป็นอันตรายหรือผิดพลาดพยายามสร้างการประทับเวลา PoH ในอัตราที่ไม่ถูกต้อง (เร็วเกินไปหรือช้าเกินไป) validators สามารถตรวจจับสิ่งนี้ได้โดยการเปรียบเทียบอัตราเห็บ PoH กับตัวสร้าง PoH ในพื้นที่ของตนเอง การเบี่ยงเบนอย่างมีนัยสำคัญจากอัตราที่คาดไว้บ่งบอกถึงปัญหา และ validators สามารถปฏิเสธบล็อกจากผู้นำที่มีลำดับ PoH แตกต่างจากค่ามัธยฐานของเครือข่ายมากเกินไป
กลไกการประทับเวลานี้แก้ปัญหาพื้นฐานประการหนึ่งในระบบแบบกระจาย: การสร้างแนวคิดทั่วไปเกี่ยวกับเวลาโดยไม่มีหน่วยงานกลางที่เชื่อถือได้ ด้วยการใช้ PoH เป็นนาฬิกากระจายอำนาจ Solana ช่วยให้ validators ประมวลผลธุรกรรมแบบขนานในขณะที่ยังคงรักษาลำดับที่สอดคล้องกันทั่วโลก การประทับเวลายังจัดเตรียมรากฐานสำหรับฟีเจอร์ตามเวลา เช่น การหมดอายุของธุรกรรม การดำเนินการตามกำหนดการ และการวัดประสิทธิภาพ
Proof of Stake Consensus
Solana'in Tower BFT adı verilen mutabakat mekanizması, Proof of History'nin zamansal özelliklerinden yararlanmak için özel olarak tasarlanmış bir Proof of Stake algoritmasıdır. Doğrulayıcılar, fikir birliğine katılmak ve blokları doğru şekilde doğrulamak için ödüller kazanmak için SOL tokenlerini stake eder. Hisse ağırlıklı oylama sistemi, ağda daha fazla ekonomik çıkara sahip olan validators'nin konsensüs kararları üzerinde orantılı olarak daha fazla etkiye sahip olmasını sağlar.
Tower BFT'deki temel yenilik, birbirini takip eden her oylamada katlanarak artan lokavt sürelerinin kullanılmasıdır. Bir validator, bir PoH karmasına oy verdiğinde, belirli sayıda PoH işareti için ledger çatalına bağlı kalır. Bu çataldaki bir sonraki bloğa oy verirlerse lokavt süresi iki katına çıkar. Bu, validators için aynı çatal üzerinde oy kullanmaya devam etmesi için güçlü bir ekonomik teşvik yaratır, çünkü çatalları değiştirmek daha önceki lokavtların süresinin dolmasını beklemeyi gerektirecektir.
Spesifik olarak, eğer bir validator, PoH zaman damgası 't'de bir bloğa oy verirse, '2^n' onay işareti geçene kadar çakışan bir çatala oy veremez; burada 'n' mevcut çatalda yaptıkları ardışık oyların sayısıdır. Bu üstel kilitleme mekanizması, sistemi uzun menzilli saldırılara karşı güvenli hale getirirken hızlı kesinliğe de olanak tanır. Yeterli derinliğe sahip bir bloğa büyük bir çoğunluk oy verdiğinde, bu blok etkili bir şekilde sonlandırılır.
Slashing conditions enforce honest behavior. Bir validator, kilitlenmeleri gereken bir süre boyunca çakışan iki çatala oy verirse, bunlar kesilir; stake edilen tokenlar kısmen yok edilir ve validator kümesinden çıkarılır. Bu, kaçamak yapmaya veya diğer Byzantine davranışlara teşebbüs etmeyi ekonomik olarak mantıksız hale getirir. PoH'un doğrulanabilir zaman damgaları ile Tower BFT'nin üstel kilitlemelerinin birleşimi, geleneksel BFT sistemlerinin güvenlik garantilerini korurken saniyeler içinde kesinliğe ulaşan, hem hızlı hem de güvenli bir fikir birliği mekanizması oluşturur.
Proof of Stake Consensus
กลไกฉันทามติของ Solana ที่เรียกว่า Tower BFT เป็นอัลกอริธึม Proof of Stake ที่ออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติชั่วคราวของ Proof of History ผู้ตรวจสอบจะเดิมพันโทเค็น SOL เพื่อเข้าร่วมฉันทามติและรับรางวัลจากการตรวจสอบความถูกต้องของบล็อก ระบบการลงคะแนนแบบถ่วงน้ำหนักหุ้นทำให้มั่นใจได้ว่า validators ที่มีผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจมากกว่าในเครือข่ายจะมีอิทธิพลเหนือการตัดสินใจที่เป็นเอกฉันท์ตามสัดส่วนมากกว่า
นวัตกรรมหลักใน Tower BFT คือการใช้ระยะเวลาล็อคที่เพิ่มขึ้นแบบทวีคูณเมื่อมีการโหวตแต่ละครั้งติดต่อกัน เมื่อ validator โหวตให้กับแฮช PoH พวกเขายอมรับการแยกของ ledger สำหรับขีด PoH จำนวนหนึ่ง หากพวกเขาโหวตบล็อกถัดไปในทางแยกนั้น ระยะเวลาการล็อคจะเพิ่มเป็นสองเท่า สิ่งนี้สร้างแรงจูงใจทางเศรษฐกิจที่แข็งแกร่งสำหรับ validators ที่จะลงคะแนนเสียงบนส้อมเดิมต่อไป เนื่องจากการสลับส้อมจะต้องรอให้การล็อคก่อนหน้านี้หมดอายุ
โดยเฉพาะอย่างยิ่ง หาก validator โหวตบนบล็อกที่ประทับเวลา PoH t พวกเขาจะไม่สามารถลงคะแนนใน fork ที่ขัดแย้งกันจนกว่าเครื่องหมาย 2^n จะผ่านไป โดยที่ n คือจำนวนการโหวตติดต่อกันที่พวกเขาได้ทำบน fork ปัจจุบัน กลไกการล็อคแบบเอกซ์โปเนนเชียลนี้ทำให้ระบบปลอดภัยจากการโจมตีระยะไกล ในขณะเดียวกันก็ทำให้สามารถสรุปผลได้อย่างรวดเร็ว เมื่อเสียงข้างมากของเดิมพันได้ลงคะแนนในบล็อกที่มีความลึกเพียงพอ บล็อกนั้นก็จะได้รับการสรุปผลอย่างมีประสิทธิภาพ
เงื่อนไขที่รุนแรงบังคับใช้พฤติกรรมที่ซื่อสัตย์ หาก validator โหวตให้กับส้อมสองอันที่ขัดแย้งกันในช่วงเวลาที่ควรถูกล็อค โทเค็นเหล่านั้นจะถูกเฉือน — โทเค็นที่เดิมพันจะถูกทำลายบางส่วนและจะถูกลบออกจากชุด validator ซึ่งทำให้ไม่สมเหตุสมผลในเชิงเศรษฐกิจที่จะพยายามคลุมเครือหรือพฤติกรรม Byzantine อื่นๆ การผสมผสานระหว่างการประทับเวลาที่ตรวจสอบได้ของ PoH และการล็อกเอาท์แบบเอ็กซ์โปเนนเชียลของ Tower BFT ทำให้เกิดกลไกที่เป็นเอกฉันท์ที่ทั้งรวดเร็วและปลอดภัย โดยบรรลุผลขั้นสุดท้ายในไม่กี่วินาที ขณะเดียวกันก็รักษาการรับประกันความปลอดภัยของระบบ BFT แบบดั้งเดิม
Streaming Proof of Replication
Çoğaltma Kanıtı (PoRep), validators'nin, verileri açığa vurmadan veya yoğun hesaplama gerektirmeden ledger verilerini sakladıklarını kanıtlamasına olanak tanıyan bir mekanizmadır. Solana, validators'nin sürekli olarak blockchain durumunu kopyaladığını gösterdiği PoRep'in akış versiyonunu uygular. Bu, ledger verilerinin validators genelinde düzgün bir şekilde dağıtılmasını ve birkaç konumda yoğunlaşmamasını sağladığından ağ güvenliği için çok önemlidir.
PoRep mekanizması, validators'nin ledger'ün bölümlerini, kimliklerinden türetilen validator'e özgü bir anahtarla CBC (Şifre Blok Zincirleme) modu şifrelemesini kullanarak şifrelemesini sağlayarak çalışır. Şifreleme işlemi, her şifrelenmiş bloğun bir önceki bloğa bağlı olacağı ve her validator için benzersiz bir zincir oluşturacak şekildedir. Bu, validators'nin şifrelenmiş verileri birbirinden basitçe kopyalamasını engeller; her validator, benzersiz şifreli sürümünü oluşturmak için orijinal ledger verilerini depolamalı ve işlemelidir.
Ağ, periyodik olarak validators'ye, belirli şifreli bloklar sağlamalarını talep eden zorluklar yayınlar. Şifreleme zincirlendiğinden, validator'ün doğru yanıtı oluşturabilmesi için önceki tüm blokları depolamış olması gerekir. validator, şifrelenmiş bloğunu, şifrelenmiş ledger içindeki konumunu gösteren bir Merkle kanıtıyla birlikte sunar. Ağ, verilerin şifresini çözmeye veya yeniden şifrelemeye gerek kalmadan bu kanıtı hızlı bir şekilde doğrulayabilir.
PoRep'e yönelik bu akış yaklaşımı, geleneksel depolama kanıtı sistemleriyle karşılaştırıldığında düşük ek yüke sahiptir. Doğrulayıcılar, verileri ulaştıkça şifreleyebilir ve zorluklara minimum gecikmeyle yanıt verebilir. Sistem aynı zamanda veri kaybı durumunda kurtarmayı da mümkün kılar; eğer bir validator ledger'ün bir kısmını kaybederse, bunu diğer validators'den yeniden indirebilir ve yeniden şifreleyebilir. PoRep'in PoH zaman damgalarıyla birleşimi, ağın hem verilerin ne zaman oluşturulduğunu hem de verilerin validator ağı üzerinde düzgün şekilde depolandığını doğrulayabildiği eksiksiz bir sorumluluk sistemi oluşturur.
Streaming Proof of Replication
Proof of Replication (PoRep) เป็นกลไกที่ช่วยให้ validators พิสูจน์ได้ว่ากำลังจัดเก็บข้อมูล ledger โดยไม่ต้องเปิดเผยข้อมูลหรือต้องใช้การคำนวณอย่างเข้มข้น Solana ใช้ PoRep เวอร์ชันสตรีมมิ่ง โดยที่ validators แสดงให้เห็นอย่างต่อเนื่องว่ากำลังจำลองสถานะบล็อกเชน นี่เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการรักษาความปลอดภัยเครือข่าย เนื่องจากช่วยให้แน่ใจว่าข้อมูล ledger มีการกระจายอย่างเหมาะสมทั่วทั้ง validators และไม่กระจุกตัวอยู่ในตำแหน่งบางแห่ง
กลไก PoRep ทำงานโดยให้ validators เข้ารหัสเซ็กเมนต์ของ ledger โดยใช้การเข้ารหัสโหมด CBC (Cipher Block Chaining) พร้อมด้วยคีย์เฉพาะ validator ที่ได้มาจากข้อมูลระบุตัวตน กระบวนการเข้ารหัสนั้นทำให้แต่ละบล็อกที่เข้ารหัสนั้นขึ้นอยู่กับบล็อกก่อนหน้า สร้างสายโซ่ที่ไม่ซ้ำกันสำหรับแต่ละ validator การทำเช่นนี้จะป้องกันไม่ให้ validators คัดลอกข้อมูลที่เข้ารหัสจากกัน โดย validator แต่ละตัวจะต้องจัดเก็บและประมวลผลข้อมูล ledger ดั้งเดิมเพื่อสร้างเวอร์ชันที่เข้ารหัสที่ไม่ซ้ำกัน
เครือข่ายจะออกคำถามท้าทาย validators เป็นระยะ โดยขอให้จัดเตรียมบล็อกที่เข้ารหัสเฉพาะ เนื่องจากการเข้ารหัสเป็นแบบลูกโซ่ validator จะต้องจัดเก็บบล็อกก่อนหน้าทั้งหมดเพื่อสร้างการตอบสนองที่ถูกต้อง validator ส่งบล็อกที่เข้ารหัสพร้อมกับหลักฐาน Merkle ที่แสดงตำแหน่งใน ledger ที่เข้ารหัส เครือข่ายสามารถตรวจสอบหลักฐานนี้ได้อย่างรวดเร็วโดยไม่จำเป็นต้องถอดรหัสหรือเข้ารหัสข้อมูลอีกครั้ง
วิธีการสตรีมไปยัง PoRep นี้มีค่าใช้จ่ายต่ำเมื่อเทียบกับระบบพิสูจน์การจัดเก็บแบบดั้งเดิม เครื่องมือตรวจสอบสามารถเข้ารหัสข้อมูลเมื่อมาถึงและตอบสนองต่อความท้าทายโดยมีเวลาแฝงน้อยที่สุด ระบบยังเปิดใช้งานการกู้คืนในกรณีที่ข้อมูลสูญหาย หาก validator สูญเสียส่วนหนึ่งของ ledger ก็สามารถดาวน์โหลดใหม่จาก validators อื่นและเข้ารหัสอีกครั้งได้ การผสมผสานระหว่าง PoRep กับการประทับเวลา PoH จะสร้างระบบความรับผิดชอบที่สมบูรณ์ ซึ่งเครือข่ายสามารถตรวจสอบทั้งเมื่อมีการสร้างข้อมูลและจัดเก็บอย่างเหมาะสมผ่านเครือข่าย validator
System Architecture
Solana'in sistem mimarisi, işlem sürecinin farklı aşamalarının paralel olarak gerçekleştiği bir boru hattı olarak tasarlanmıştır. İşlem İşleme Birimi (TPU), gelen işlemlerin işlenmesinden sorumlu temel bileşendir. TPU birkaç aşamadan oluşur: getirme (işlemleri toplama), imza doğrulama, bankacılık (işlem yürütme) ve yazma (depolama işlemine geçme). Her aşama, CPU ardışık düzenine benzer şekilde farklı işlemlerde paralel olarak çalışır.
İmza doğrulama, işlem imzalarını doğrulamak için gereken eliptik eğri şifreleme işlemlerinde oldukça verimli olan GPU'lar kullanılarak hızlandırılır. Solana, hesaplama açısından yoğun olan bu görevi GPU'lara devrederek, emtia donanımında saniyede 900.000'i aşan hızlarda imzaları doğrulayabilir. Bu paralel imza doğrulaması, kriptografik doğrulamanın çok yüksek işlem hızlarında bile bir darboğaz haline gelmesini önler.
Sealevel çalışma zamanı, Solana'in paralel akıllı sözleşme yürütme motorudur. İşlemleri sırayla yürüten geleneksel blok zincirlerden farklı olarak Sealevel, hangi hesaplara eriştiklerini belirlemek için işlemleri analiz eder ve birden fazla CPU çekirdeğinde paralel olarak çakışmayan işlemleri yürütür. Tutarlılığı korumak için aynı hesaplara erişen işlemler sırayla gerçekleştirilir, ancak farklı hesaplara erişen işlemler aynı anda yürütülebilir. Bu paralellik mümkündür çünkü PoH küresel bir sıralama oluşturur — validators, işlemleri PoH tarafından belirtilen sırayla duruma uyguladıkları sürece herhangi bir sırayla gerçekleştirebilir.
Mimari ayrıca blok yayılımı ve depolama için optimize edilmiş bileşenler içerir. Türbin bloğu yayılım protokolü, blokları ağ üzerinde bir ağaç yapısında dağıtılan daha küçük paketlere bölmek için silme kodlamasını kullanarak bant genişliği gereksinimlerini en aza indirir. Archivers ağı, verilerin kullanılabilirliğini sağlamak için PoRep'i kullanarak geçmiş ledger verileri için merkezi olmayan depolama sağlar. Bu bileşenler bir araya gelerek, bir blok zincirinin merkeziyetsizlik ve güvenlik özelliklerini korurken, saniyede yüz binlerce işlemi gerçekleştirebilen bir sistem oluşturur.
System Architecture
สถาปัตยกรรมระบบของ Solana ได้รับการออกแบบให้เป็นไปป์ไลน์ที่ขั้นตอนต่างๆ ของการประมวลผลธุรกรรมเกิดขึ้นพร้อมกัน หน่วยประมวลผลธุรกรรม (TPU) เป็นองค์ประกอบหลักที่รับผิดชอบในการจัดการธุรกรรมที่เข้ามา TPU ประกอบด้วยหลายขั้นตอน: ดึงข้อมูล (รวบรวมธุรกรรม) การตรวจสอบลายเซ็น การธนาคาร (การดำเนินการธุรกรรม) และการเขียน (ยินยอมที่จะจัดเก็บข้อมูล) แต่ละขั้นตอนดำเนินการแบบขนานในธุรกรรมที่แตกต่างกัน คล้ายกับการวางท่อ CPU
การตรวจสอบลายเซ็นจะถูกเร่งให้เร็วขึ้นโดยใช้ GPU ซึ่งมีประสิทธิภาพสูงในการดำเนินการเข้ารหัสแบบเส้นโค้งวงรี ซึ่งจำเป็นในการตรวจสอบลายเซ็นของธุรกรรม ด้วยการถ่ายงานที่ต้องใช้การคำนวณสูงนี้ไปยัง GPU ทำให้ Solana สามารถตรวจสอบลายเซ็นในอัตราที่เกิน 900,000 ต่อวินาทีบนฮาร์ดแวร์สินค้าโภคภัณฑ์ การตรวจสอบลายเซ็นแบบขนานนี้ช่วยป้องกันการตรวจสอบการเข้ารหัสไม่ให้กลายเป็นคอขวด แม้จะมีอัตราการทำธุรกรรมที่สูงมากก็ตาม
รันไทม์ Sealevel คือกลไกการดำเนินการสัญญาอัจฉริยะแบบขนานของ Solana ต่างจากบล็อกเชนแบบดั้งเดิมที่ดำเนินธุรกรรมตามลำดับ Sealevel วิเคราะห์ธุรกรรมเพื่อระบุบัญชีที่พวกเขาเข้าถึง และดำเนินธุรกรรมที่ไม่ขัดแย้งในแบบคู่ขนานบนแกน CPU หลายตัว ธุรกรรมที่เข้าถึงบัญชีเดียวกันจะได้รับการดำเนินการตามลำดับเพื่อรักษาความสอดคล้อง แต่ธุรกรรมที่เข้าถึงบัญชีที่แตกต่างกันสามารถดำเนินการพร้อมกันได้ ความขนานนี้เป็นไปได้เนื่องจาก PoH สร้างการเรียงลำดับทั่วโลก — validators สามารถทำธุรกรรมในลำดับใดก็ได้ ตราบใดที่ธุรกรรมเหล่านั้นใช้กับสถานะในลำดับที่ระบุ PoH
สถาปัตยกรรมยังรวมถึงส่วนประกอบที่ได้รับการปรับปรุงสำหรับการแพร่กระจายและการจัดเก็บข้อมูลแบบบล็อก โปรโตคอลการแพร่กระจายบล็อกกังหันใช้การเข้ารหัสการลบข้อมูลเพื่อแบ่งบล็อกออกเป็นแพ็กเก็ตขนาดเล็กที่กระจายไปทั่วเครือข่ายในโครงสร้างแบบต้นไม้ ช่วยลดความต้องการแบนด์วิดท์ให้เหลือน้อยที่สุด เครือข่าย Archivers มอบพื้นที่จัดเก็บข้อมูลแบบกระจายอำนาจสำหรับข้อมูลประวัติ ledger โดยใช้ PoRep เพื่อรับรองความพร้อมใช้งานของข้อมูล ส่วนประกอบเหล่านี้ร่วมกันสร้างระบบที่สามารถประมวลผลธุรกรรมนับแสนรายการต่อวินาที ในขณะที่ยังคงรักษาคุณสมบัติการกระจายอำนาจและความปลอดภัยของบล็อกเชน
Performance
Solana mimarisi, Moore Yasasına uygun olarak donanım iyileştirmeleriyle ölçeklenen performans düzeylerine ulaşmak için tasarlanmıştır. Standart 1 gigabit ağ bağlantısında teorik maksimum verim, işlem başına 176 bayt (imzalar ve meta veriler dahil) varsayılarak saniyede yaklaşık 710.000 işlemdir. Bu hesaplama, birincil darboğaz olarak ağ bant genişliğini temel alır ve hesaplama darboğazları paralelleştirme yoluyla ortadan kaldırılır.
Genellikle blockchain performansında sınırlayıcı bir faktör olan imza doğrulama, GPU paralelleştirmesi kullanılarak hızlandırılır. Tek bir GPU, saniyede 900.000'den fazla ed25519 imzasını doğrulayabilir; bu, ağ aktarım hızı sınırını aşar. Bu, imza doğrulamanın sistem performansını kısıtlamadığı anlamına gelir; darboğaz, ağ bant genişliğine ve işlem yürütmeye kayar. Karmaşık akıllı sözleşme mantığı olmadan yalnızca değer aktaran basit işlemler için bankacılık aşaması, işlemleri ağ giriş hızıyla eşleşen oranlarda işleyebilir.
PoH oluşturucu, özel bir CPU çekirdeği üzerinde çalışır ve 4GHz işlemcide milisaniyede yaklaşık 4.000 karma üretir. Bu hızda PoH dizisi, saniyede milyonlarca işlemin sipariş edilmesi için yeterli olan 0,25 mikrosaniyelik ayrıntı düzeyine sahip zaman damgaları sağlar. PoH üretiminin sıralı doğası, bu bileşenin paralelleştirilemeyeceği anlamına gelir, ancak verim, genel sistem performansını sınırlamayacak kadar yüksektir.
Donanım geliştikçe Solana'in verimi de buna göre ölçeklenir. Daha hızlı ağlar, daha güçlü GPU'lar ve geliştirilmiş CPU'ların tümü daha yüksek işlem oranlarına katkıda bulunur. Sistem, protokol değişikliği gerektirmeden bu iyileştirmelerden yararlanacak şekilde tasarlanmıştır. Bu ölçeklenebilirlik yaklaşımı, temelde sıralı fikir birliği mekanizmalarıyla sınırlandırılan blok zincirlerle çelişir ve Solana'in, güvenlik ve merkezi olmayan yönetim garantilerini korurken, merkezi olmayan bir sistemde daha önce imkansız olduğu düşünülen performans seviyelerine ulaşmasına olanak tanır.
Performance
สถาปัตยกรรมของ Solana ได้รับการออกแบบมาเพื่อให้บรรลุระดับประสิทธิภาพที่ปรับขนาดได้ด้วยการปรับปรุงฮาร์ดแวร์ตามกฎของมัวร์ สำหรับการเชื่อมต่อเครือข่ายมาตรฐาน 1 กิกะบิต ปริมาณงานสูงสุดตามทฤษฎีจะอยู่ที่ประมาณ 710,000 ธุรกรรมต่อวินาที โดยถือว่า 176 ไบต์ต่อธุรกรรม (รวมลายเซ็นและข้อมูลเมตา) การคำนวณนี้อิงตามแบนด์วิดท์เครือข่ายที่เป็นคอขวดหลัก โดยที่คอขวดในการคำนวณจะถูกลบออกผ่านการทำขนาน
การตรวจสอบลายเซ็นซึ่งมักเป็นปัจจัยจำกัดในประสิทธิภาพของบล็อกเชน จะถูกเร่งให้เร็วขึ้นโดยใช้ GPU แบบขนาน GPU ตัวเดียวสามารถตรวจสอบลายเซ็น ed25519 ได้มากกว่า 900,000 รายการต่อวินาที ซึ่งเกินขีดจำกัดปริมาณงานของเครือข่าย ซึ่งหมายความว่าการตรวจสอบลายเซ็นไม่ได้จำกัดประสิทธิภาพของระบบ — คอขวดจะเปลี่ยนไปที่แบนด์วิดท์เครือข่ายและการดำเนินการธุรกรรม สำหรับธุรกรรมง่ายๆ ที่โอนเฉพาะมูลค่าโดยไม่มีตรรกะของสัญญาอัจฉริยะที่ซับซ้อน ขั้นตอนการธนาคารสามารถประมวลผลธุรกรรมในอัตราที่ตรงกับอัตราอินพุตของเครือข่าย
ตัวสร้าง PoH ทำงานบนแกน CPU เฉพาะ ซึ่งสร้างแฮชประมาณ 4,000 ต่อมิลลิวินาทีบนโปรเซสเซอร์ 4GHz ในอัตรานี้ ลำดับ PoH จะให้การประทับเวลาที่มีความละเอียด 0.25 ไมโครวินาที ซึ่งเพียงพอสำหรับการสั่งซื้อธุรกรรมหลายล้านรายการต่อวินาที ลักษณะตามลำดับของการสร้าง PoH หมายความว่าส่วนประกอบนี้ไม่สามารถขนานกันได้ แต่ปริมาณงานสูงพอที่จะไม่จำกัดประสิทธิภาพโดยรวมของระบบ
เมื่อฮาร์ดแวร์ได้รับการปรับปรุง ปริมาณงานของ Solana ก็จะปรับขนาดตามไปด้วย เครือข่ายที่เร็วขึ้น GPU ที่ทรงพลังยิ่งขึ้น และ CPU ที่ได้รับการปรับปรุง ล้วนส่งผลให้อัตราการทำธุรกรรมสูงขึ้น ระบบได้รับการออกแบบมาเพื่อใช้ประโยชน์จากการปรับปรุงเหล่านี้โดยไม่ต้องเปลี่ยนโปรโตคอล วิธีการขยายขนาดนี้แตกต่างกับบล็อกเชนที่ถูกจำกัดโดยพื้นฐานโดยกลไกฉันทามติตามลำดับ ซึ่งช่วยให้ Solana บรรลุระดับประสิทธิภาพที่ก่อนหน้านี้คิดว่าเป็นไปไม่ได้ในระบบกระจายอำนาจ ในขณะที่ยังคงรักษาความปลอดภัยและการรับประกันการกระจายอำนาจ
Conclusion
Tarih Kanıtı, dağıtılmış ledger'lerin ölçeklenebilirliğini sınırlayan zamanlama problemini çözerek blockchain mimarisinde temel bir atılımı temsil eder. Doğrulanabilir bir kriptografik saat oluşturarak PoH, validators'nin geleneksel fikir birliği mekanizmalarının gerektirdiği kapsamlı iletişim ek yükü olmadan olayların geçici bir sıralamasını oluşturmasına olanak tanır. Bu yenilik, kritik bir darboğazı ortadan kaldırır ve işlem sürecinin ağ genelinde paralelleştirilmesine olanak tanır.
PoH'un optimize edilmiş sistem bileşenleriyle (GPU ile hızlandırılmış imza doğrulama, Sealevel aracılığıyla paralel işlem yürütme ve verimli blok yayılım protokolleri) entegrasyonu, emtia donanımında saniyede yüz binlerce işlemi işleyebilen bir blok zinciri oluşturur. Daha da önemlisi, mimari, donanım iyileştirmeleriyle ölçeklenecek şekilde tasarlanmıştır; bu, işlemciler daha hızlı hale geldikçe ve ağlar daha yetenekli hale geldikçe performansın artmaya devam edeceği anlamına gelir.
Solana'in tasarımı, yüksek performansın ve merkezi olmayan yönetimin birbirini dışlamadığını göstermektedir. PoH'yi fikir birliği ve sistem koordinasyonu için bir temel olarak kullanan ağ, merkezi olmayan bir blok zincirinin güvenlik ve sansüre dayanıklılık özelliklerini korurken, merkezi veritabanlarıyla karşılaştırılabilir verim seviyelerine ulaşır. Hisse ağırlıklı Tower BFT konsensüs mekanizması, ağın Byzantine aktörlerine karşı güvende kalmasını ve aynı zamanda hızlı bir şekilde sonuçlanmasını sağlar.
Bu mimarinin uygulanması, blockchain teknolojisinin küresel ölçekte benimsenmesine yönelik pratik bir yol sağlar. Merkezi olmayan borsalar, oyun platformları ve finansal sistemler gibi yüksek işlem hacmi gerektiren uygulamalar artık performanstan ödün vermeden gerçek anlamda merkezi olmayan bir altyapı üzerine kurulabiliyor. Tarih Kanıtı, ölçeklenebilirlik kısıtlamaları nedeniyle daha önce gerçekleştirilmesi mümkün olmayan yeni nesil blockchain uygulamalarının kapısını açıyor.
Conclusion
Proof of History แสดงถึงความก้าวหน้าขั้นพื้นฐานในสถาปัตยกรรมบล็อกเชนโดยการแก้ปัญหาเรื่องเวลาที่จำกัดความสามารถในการปรับขนาดของ ledgers แบบกระจาย ด้วยการสร้างนาฬิกาเข้ารหัสลับที่ตรวจสอบได้ PoH ช่วยให้ validators สร้างการเรียงลำดับเหตุการณ์ชั่วคราวโดยไม่มีค่าใช้จ่ายด้านการสื่อสารที่ครอบคลุมซึ่งกำหนดโดยกลไกฉันทามติแบบดั้งเดิม นวัตกรรมนี้ช่วยขจัดปัญหาคอขวดที่สำคัญและช่วยให้การประมวลผลธุรกรรมสามารถขนานกันทั่วทั้งเครือข่ายได้
การบูรณาการ PoH เข้ากับส่วนประกอบของระบบที่ได้รับการปรับปรุง - การตรวจสอบลายเซ็นที่เร่งด้วย GPU การดำเนินการธุรกรรมแบบขนานผ่าน Sealevel และโปรโตคอลการแพร่กระจายบล็อกที่มีประสิทธิภาพ - สร้างบล็อกเชนที่สามารถประมวลผลธุรกรรมนับแสนรายการต่อวินาทีบนฮาร์ดแวร์สินค้าโภคภัณฑ์ ที่สำคัญกว่านั้น สถาปัตยกรรมได้รับการออกแบบให้ปรับขนาดได้ด้วยการปรับปรุงฮาร์ดแวร์ ซึ่งหมายความว่าประสิทธิภาพจะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องเมื่อโปรเซสเซอร์เร็วขึ้นและเครือข่ายมีความสามารถมากขึ้น
การออกแบบของ Solana แสดงให้เห็นว่าประสิทธิภาพสูงและการกระจายอำนาจไม่ได้แยกจากกัน ด้วยการใช้ประโยชน์จาก PoH เป็นรากฐานสำหรับความเห็นพ้องต้องกันและการประสานงานของระบบ เครือข่ายบรรลุระดับการรับส่งข้อมูลที่เทียบได้กับฐานข้อมูลแบบรวมศูนย์ ในขณะที่ยังคงรักษาคุณสมบัติด้านความปลอดภัยและการต้านทานการเซ็นเซอร์ของบล็อกเชนแบบกระจายอำนาจ กลไกฉันทามติ Tower BFT แบบถ่วงน้ำหนักเดิมพันช่วยให้แน่ใจว่าเครือข่ายยังคงปลอดภัยจากนักแสดง Byzantine ในขณะที่บรรลุผลขั้นสุดท้ายอย่างรวดเร็ว
การนำสถาปัตยกรรมนี้ไปใช้ถือเป็นแนวทางปฏิบัติสำหรับเทคโนโลยีบล็อกเชนเพื่อขยายไปสู่การนำไปใช้ทั่วโลก แอปพลิเคชันที่ต้องการทรูพุตธุรกรรมสูง เช่น การแลกเปลี่ยนแบบกระจายอำนาจ แพลตฟอร์มเกม และระบบทางการเงิน สามารถสร้างบนโครงสร้างพื้นฐานแบบกระจายอำนาจอย่างแท้จริง โดยไม่กระทบต่อประสิทธิภาพการทำงาน Proof of History เปิดประตูสู่แอปพลิเคชันบล็อกเชนรุ่นใหม่ที่ก่อนหน้านี้ไม่สามารถทำได้เนื่องจากข้อจำกัดด้านความสามารถในการขยาย
