Khám phá Vua tốc độ trong Blockchain - Solana

Báo cáo hiệu suất

Báo cáo về Chuỗi nhanh nhất của CoinGecko được phát hành vào ngày 17 tháng 5 cho thấy rằng Solana là blockchain nhanh nhất trong số các blockchain lớn, với TPS thực trung bình hàng ngày cao nhất đạt 1.504 (giao dịch bỏ phiếu đã bị xóa) và Sui là blockchain nhanh thứ hai, TPS thực trung bình hàng ngày cao nhất đạt 854, BSC đứng thứ ba nhưng TPS thực tế đạt được chưa bằng một nửa Sui.

Có thể thấy từ báo cáo này rằng Solana và Sui hoạt động tốt nhất đều là các chuỗi khối không tương thích với EVM. Hơn nữa, TPS thực trung bình của 8 chuỗi khối không tương thích với EVM là 284 và có 17 EVM -các vùng tương thích. TPS trung bình của blockchain và Ethereum Lớp 2 chỉ là 74 và hiệu suất của blockchain không tương thích với EVM gấp khoảng 4 lần so với blockchain tương thích với EVM.

Bài viết này sẽ thảo luận về nút thắt hiệu suất của blockchain tương thích EVM và tiết lộ phương pháp hiệu suất của Solana strong> .

Tắc nghẽn hiệu suất của chuỗi khối tương thích EVM

Đầu tiên, chúng tôi khái quát chuỗi khối EVM thành một chuỗi khối chung. Nói chung, nếu blockchain muốn cải thiện TPS thì thường có các phương pháp sau:

• Cải thiện hiệu suất của nút: Cải thiện hiệu suất của nút bằng cách xếp chồng tài nguyên phần cứng. Các yêu cầu về phần cứng của nút sẽ ảnh hưởng đến mức độ phân cấp. Ví dụ: cấu hình được đề xuất của Ethereum là Cpu 4 lõi, bộ nhớ 16G, băng thông mạng 25Mbps và. tất cả các thiết bị ở cấp độ người dùng thông thường đều có thể Đạt được, mức độ tập trung cao; Solana khuyến nghị cấu hình tương đối cao hơn gồm 32 lõi CPU, bộ nhớ 128G và băng thông mạng 1Gbps, chỉ có thể đạt được với thiết bị cấp chuyên nghiệp và mức độ mức độ tập trung ở mức trung bình;

• Cải thiện giao thức cơ bản:Bao gồm các giao thức mạng, mật mã, lưu trữ, v.v. Cải thiện giao thức cơ bản của chuỗi khối không làm thay đổi các thuộc tính của chính chuỗi khối cũng như không ảnh hưởng đến khu vực. Các quy tắc vận hành của chuỗi khối có thể trực tiếp cải thiện hiệu suất của chuỗi khối, nhưng công nghệ cơ bản ít được chú ý và hiện tại chưa có không có đột phá lớn trong lĩnh vực nghiên cứu;

• Mở rộng khối: Có thể tăng kích thước của khối bao gồm nhiều giao dịch hơn, từ đó tăng thông lượng giao dịch của blockchain, chẳng hạn như Bitcoin Cash (BCH) mở rộng khối từ 1 MB lên 8 MB và sau đó mở rộng lên 32 MB. Tuy nhiên, việc mở rộng khối cũng sẽ làm tăng độ trễ lan truyền và gây ra các mối đe dọa về bảo mật, chẳng hạn như tăng khả năng xảy ra các cuộc tấn công phân nhánh và DDoS;

• Giao thức đồng thuận: Giao thức đồng thuận đảm bảo rằng tất cả các nút trong chuỗi khối đều đạt được thỏa thuận về cập nhật trạng thái của chuỗi khối. Đây là cổng bảo mật quan trọng nhất của chuỗi khối. được sử dụng trong chuỗi khối PoW, PoS, PBFT, v.v. Để đáp ứng nhu cầu về khả năng mở rộng, các chuỗi công cộng hiệu suất cao thường cải tiến các giao thức đồng thuận và kết hợp chúng với các cơ chế đặc biệt của riêng chúng, chẳng hạn như cơ chế đồng thuận dựa trên PoH của Solana và cơ chế đồng thuận dựa trên tuyết lở của Avalanche;

• Thực hiện giao dịch:Việc thực hiện giao dịch chỉ quan tâm đến số lượng giao dịch hoặc tác vụ tính toán được xử lý trên một đơn vị thời gian. Các chuỗi khối như Ethereum sử dụng nối tiếp. Trong quá trình thực hiện nối tiếp các giao dịch hợp đồng thông minh theo khối, nút thắt hiệu suất CPU là rất rõ ràng, điều này hạn chế nghiêm trọng thông lượng của chuỗi khối. Nói chung, các chuỗi công cộng hiệu suất cao sẽ áp dụng thực thi song song và một số sẽ đề xuất các mô hình ngôn ngữ có lợi hơn cho tính song song để xây dựng các hợp đồng thông minh, chẳng hạn như Sui Move.

Đối với chuỗi khối EVM, do hạn chế của máy ảo, tức là môi trường thực thi giao dịch, tối đa Thử thách nằm ở việc thực hiện giao dịch. EVM có hai vấn đề về hiệu suất chính:

• 256 bit:EVM được thiết kế dưới dạng máy ảo 256 bit , nhằm mục đích giúp xử lý thuật toán băm của Ethereum dễ dàng hơn, thuật toán này tạo ra đầu ra 256-bit một cách rõ ràng. Tuy nhiên, máy tính thực sự chạy EVM cần ánh xạ các byte 256-bit tới kiến ​​trúc cục bộ để thực thi. Một mã opcode EVM sẽ tương ứng với nhiều mã opcode cục bộ, khiến toàn bộ hệ thống rất kém hiệu quả và không thực tế;

• Thiếu thư viện chuẩn: Không có thư viện chuẩn trong Solidity và bạn phải tự triển khai nó bằng mã Solidity, mặc dù OpenZeppelin giúp điều này trở nên khả thi. tình hình đã được cải thiện ở một mức độ nào đó. Họ cung cấp một thư viện tiêu chuẩn để triển khai Solidity (bằng cách đưa mã vào hợp đồng hoặc gọi hợp đồng đã triển khai dưới dạng delegatecall), nhưng tốc độ thực thi của mã byte EVM kém hơn nhiều so với thư viện chuẩn được biên dịch trước. .

Từ góc độ tối ưu hóa thực thi, EVM vẫn còn hai nhược điểm lớn:

• < p style="text-align: left;">Khó thực hiện phân tích tĩnh: Thực thi song song trong chuỗi khối có nghĩa là xử lý các giao dịch không liên quan cùng một lúc, coi các giao dịch không liên quan là các sự kiện ảnh hưởng độc lập. Thách thức chính trong việc đạt được khả năng thực thi song song là xác định giao dịch nào không liên quan và giao dịch nào độc lập. Hiện tại, một số chuỗi công khai hiệu suất cao thực hiện phân tích tĩnh về các giao dịch trước. Cơ chế nhảy động của EVM gây khó khăn cho việc phân tích mã tĩnh. ;

• Trình biên dịch JIT chưa hoàn thiện:Trình biên dịch JIT (Just In Time Compiler) là một trình biên dịch ảo hiện đại phương pháp tối ưu hóa thường được máy tính sử dụng, mục tiêu chính của JIT là biến việc thực thi diễn giải thành thực thi được biên dịch. Trong thời gian chạy, máy ảo biên dịch mã nóng thành mã máy liên quan đến nền tảng cục bộ và thực hiện nhiều mức độ tối ưu hóa khác nhau. Mặc dù hiện tại đã có các dự án EVM JIT nhưng chúng vẫn đang trong giai đoạn thử nghiệm và chưa đủ trưởng thành.

Do đó, về mặt lựa chọn máy ảo, chuỗi công khai hiệu suất cao thường dựa trên mã byte WASM, eBPF hoặc Di chuyển máy ảo mã byte, không phải EVM. Ví dụ: Solana sử dụng máy ảo SVM độc đáo của riêng mình và mã byte SBF dựa trên eBPF.

Chuỗi nhanh nhất: Solana

Solana được biết đến với cơ chế PoH (Bằng chứng lịch sử) và thấp Được biết đến với thông lượng cao, độ trễ là một trong những “sát thủ Ethereum” nổi tiếng nhất.

Cốt lõi của PoH là một thuật toán băm đơn giản tương tự như Hàm trì hoãn có thể xác minh (VDF). Solana được triển khai bằng cách sử dụng hàm băm chống tiền ảnh chuỗi (SHA-256) chạy liên tục, sử dụng đầu ra của một lần lặp làm đầu vào cho lần lặp tiếp theo. Tính toán này được chạy trên một lõi cho mỗi trình xác thực.

Mặc dù việc tạo chuỗi là tuần tự và đơn luồng, nhưng việc xác minh có thể diễn ra song song, cho phép xác minh hiệu quả trên các hệ thống đa lõi. Mặc dù có giới hạn trên về tốc độ băm, nhưng cải tiến phần cứng có thể mang lại hiệu suất bổ sung.

Quy trình đồng thuận Solana

Cơ chế PoH đóng vai trò là nguồn thời gian đáng tin cậy và không cần tin cậy, tạo ra sự sáng tạo có thể kiểm chứng và có trật tự trong sự kiện mạng ghi. Thời gian dựa trên PoHcho phép mạng Solana luân chuyển người lãnh đạomột cách minh bạch và có lịch trình. Vòng quay này xảy ra theo các khoảng thời gian cố định gồm 4 khe, mỗi khe hiện được đặt thành 400 mili giây. ⁠Cơ chế luân chuyển người lãnh đạo này đảm bảo rằng mọi người xác thực tham gia đều có cơ hội công bằng để trở thành người dẫn đầu và là một cơ chế quan trọng để mạng Solana duy trì tính phân cấp và bảo mật, ngăn chặn bất kỳ người xác thực nào giành được quá nhiều quyền lực trên mạng.

Mỗi khoảng thời gian, người đứng đầu đề xuất một khối mới chứa các giao dịch nhận được từ người dùng. Người lãnh đạo xác thực các giao dịch này, đóng gói chúng thành một khối và sau đó truyền khối đó đến những người xác nhận còn lại của mạng. Quá trình đề xuất và phát sóng khối này được gọi là sản xuất khối và những người xác nhận khác trong mạng phải bỏ phiếu về tính hợp lệ của khối. Người xác thực kiểm tra nội dung của các khối để đảm bảo giao dịch hợp lệ và tuân thủ các quy tắc mạng. Một khối được coi là xác nhận nếu nó nhận được đa số phiếu bầu về trọng lượng cổ phần. Quá trình xác nhận này rất quan trọng để duy trì tính bảo mật của mạng Solana và ngăn chặn chi tiêu gấp đôi.

Khi khoảng thời gian của người dẫn đầu hiện tại kết thúc, mạng sẽ không dừng hoặc chờ xác nhận khối mà sẽ chuyển sang khoảng thời gian tiếp theo để cung cấp Cơ hội cho những người dẫn đầu tiếp theo để sản xuất khối và toàn bộ quá trình bắt đầu lại. Cách tiếp cận này đảm bảo rằng mạng Solana duy trì thông lượng cao và duy trì khả năng phục hồi, ngay cả khi một số trình xác thực gặp sự cố kỹ thuật hoặc ngoại tuyến.

Cách thức hoạt động của Solana

Vì mạng Solana có thể phát triển Các nhà lãnh đạo đã được xác nhận, do đó Solana không yêu cầu nhóm bộ nhớ công cộng để lưu giữ các giao dịch của người dùng. Khi người dùng gửi giao dịch, máy chủ RPC sẽ chuyển đổi nó thành gói QUIC và ngay lập tức chuyển tiếp nó đến trình xác nhận của người đứng đầu. Cách tiếp cận này được gọi làGulf Stream và cho phép chuyển đổi đơn vị chỉ huy nhanh chóng cũng như thực hiện trước các giao dịch, giảm tải bộ nhớ cho các trình xác thực khác.

Dữ liệu khối của Solana được đưa vào không gian kernel và sau đó được chuyển đến GPU để xác minh chữ ký song song. Sau khi chữ ký được xác minh trên GPU, dữ liệu sẽ được xác minh. được chuyển tới CPU thực hiện thực hiện giao dịch và cuối cùng quay trở lại không gian kernel để duy trì dữ liệu. Quá trình xử lý nhiều lần nhằm chia dữ liệu thành các thành phần phần cứng khác nhau này được gọi là công nghệ đường ống, có thể tối đa hóa việc sử dụng phần cứng và tăng tốc độ xác minh cũng như truyền tải các khối.

Vì các giao dịch của Solana chỉ định rõ ràng tài khoản nào được truy cập nên bộ lập lịch giao dịch của Solana có thể sử dụng cơ chế khóa đọc-ghi để thực hiện các giao dịch song song. Mỗi thread của bộ lập lịch giao dịch Solana có hàng đợi được quản lý riêng, xử lý các giao dịch một cách tuần tự và độc lập, các nỗ lực khóa (khóa đọc-ghi) tài khoản của giao dịch và thực hiện giao dịch có xung đột tài khoản sẽ được thực hiện sau. Kỹ thuật thực thi song song đa luồng này được gọi là Sealevel.

Quy trình truyền dẫn các khối dẫn đầu, chia các gói QUIC (tùy chọn sử dụng mã hóa xóa) thành các gói nhỏ hơn và phân phối chúng tới các trình xác thực có cấu trúc phân cấp. Kỹ thuật này được gọi là Turbine và về cơ bản nó làm giảm mức sử dụng băng thông của thiết bị dẫn đầu.

Người xác thực sử dụng cơ chế đồng thuận để bỏ phiếu phân nhánh trong quá trình bỏ phiếu. Người xác thực không cần đợi phiếu bầu để tiến hành sản xuất khối; thay vào đó, nhà sản xuất khối liên tục theo dõi các phiếu bầu mới hợp lệ và đưa chúng vào khối hiện tại trong thời gian thực. Cơ chế đồng thuận này được gọi là TowerBFT và bằng cách hợp nhất các phiếu bầu phân nhánh trong thời gian thực, Solana đảm bảo quy trình đồng thuận hợp lý và hiệu quả hơn, từ đó cải thiện hiệu suất tổng thể.

Đối với quá trình duy trì các khối, Solana đã phát triển cơ sở dữ liệu Cloudbreak, phân chia cấu trúc dữ liệu tài khoản theo một cách cụ thể. tốc độ của các hoạt động tuần tự và sử dụng các tệp được ánh xạ bộ nhớ để tối đa hóa hiệu quả của SSD.

Để giảm bớt gánh nặng cho người xác thực, Solana chuyển bộ lưu trữ dữ liệu từ người xác thực sang mạng gồm các nút có tên là Archiver. Lịch sử trạng thái giao dịch được chia thành nhiều đoạn và sử dụng công nghệ mã hóa xóa. Archiver được sử dụng để lưu trữ các đoạn trạng thái nhưng không tham gia vào sự đồng thuận.

Tóm tắt

Tầm nhìn của Solana là trở thành phần mềm A blockchain mở rộng theo tốc độ của phần cứng, do đó Solana tận dụng tối đa tất cả khả năng của CPU, GPU và băng thông có sẵn trong các máy tính ngày nay để tối đa hóa hiệu suất, với tốc độ tối đa theo lý thuyết là 65.000 TPS.

Chính nhờ hiệu suất cao và khả năng mở rộng của Solana mà Solana đã trở thành nền tảng blockchain được ưa thích để xử lý các giao dịch tần suất cao và các hợp đồng thông minh phức tạp. tiềm năng trong cả bản nhạc DePIN/AI và bản nhạc Meme phổ biến gần đây.

Sau khi ra mắt Ethereum ETF, Solana cũng đã trở thành loại tiền điện tử phổ biến nhất cho ETF tiếp theo mặc dù SEC vẫn liệt Solana là chứng khoán và sẽ không liệt kê. phê duyệt nó trong thời gian ngắn Các quỹ ETF tiền điện tử khác. Nhưng trong thị trường tiền điện tử, sự đồng thuận là giá trị và sự đồng thuận của Solana có thể trở nên không thể phá hủy như Bitcoin và Ethereum.