الكشف عن ملك السرعة في تقنية البلوكشين – سولانا

تقرير الأداء

ال أسرع السلاسل أظهر التقرير الذي أصدرته CoinGecko في 17 مايو أن Solana هي الأسرع بين سلاسل الكتل الكبيرة ، مع أعلى متوسط يومي حقيقي لـ TPS يصل إلى 1054 (تم إزالة معاملات التصويت). Sui هي ثاني أسرع سلسلة كتل، مع أعلى متوسط يومي حقيقي لـ TPS يصل إلى 854. تحتل BSC المرتبة الثالثة، لكن TPS الحقيقي الذي تم تحقيقه أقل من نصف Sui.

من هذا التقرير، يمكن ملاحظة أن Solana وSui، اللتين تتمتعان بأفضل أداء، هما سلاسل كتل غير متوافقة مع EVM. علاوة على ذلك، يبلغ متوسط TPS الحقيقي لـ 8 سلاسل كتل غير متوافقة مع EVM 284، بينما يبلغ متوسط TPS لـ 17 سلسلة كتل متوافقة مع EVM وطبقة Ethereum 2 74 فقط. يبلغ أداء سلاسل الكتل غير المتوافقة مع EVM حوالي 4 أضعاف أداء سلاسل الكتل المتوافقة مع EVM.

سوف تستكشف هذه المقالة اختناقات الأداء في سلاسل الكتل المتوافقة مع EVM وتكشف مزايا أداء سولانا .

اختناقات الأداء في سلاسل الكتل المتوافقة مع EVM

أولاً، نقوم بتعميم سلسلة الكتل EVM على سلاسل الكتل العامة. بشكل عام، ترغب سلاسل الكتل في تحسين TPS بالطرق التالية:

• تحسين أداء العقدة: تحسين أداء العقدة من خلال تكديس موارد الأجهزة. ستؤثر متطلبات الأجهزة الخاصة بالعقدة على درجة اللامركزية. على سبيل المثال، التكوين الموصى به لـ Ethereum هو وحدة معالجة مركزية 4 نوى وذاكرة 16 جيجابايت ونطاق ترددي للشبكة 25 ميجابت في الثانية، والذي يمكن تحقيقه بواسطة أجهزة مستوى المستخدم العادي وله درجة عالية من اللامركزية؛ توصي Solana بتكوين أعلى نسبيًا لوحدة معالجة مركزية 32 نواة وذاكرة 128 جيجابايت ونطاق ترددي للشبكة 1 جيجابت في الثانية، والذي لا يمكن تحقيقه إلا بواسطة أجهزة المستوى الاحترافي وله درجة عامة من اللامركزية؛

• تحسين البروتوكول الأساسي: بما في ذلك بروتوكولات الشبكة والتشفير والتخزين وما إلى ذلك. إن تحسين البروتوكول الأساسي لسلسلة الكتل لا يغير خصائص سلسلة الكتل نفسها، ولا يؤثر على قواعد تشغيل سلسلة الكتل. يمكن أن يحسن أداء سلسلة الكتل بشكل مباشر، لكن التكنولوجيا الأساسية لم تحظ باهتمام كبير ولا توجد اختراقات كبيرة في مجال البحث الحالي.

• الكتل المتوسعة: إن زيادة حجم الكتل قد تتضمن المزيد من المعاملات، وبالتالي زيادة معدل المعاملات في سلسلة الكتل. على سبيل المثال، قامت Bitcoin Cash (BCH) بتوسيع حجم الكتلة من 1 ميجا بايت إلى 8 ميجا بايت، ثم إلى 32 ميجا بايت. ومع ذلك، فإن توسيع الكتل سيؤدي أيضًا إلى زيادة تأخيرات الانتشار والتسبب في تهديدات أمنية، مثل زيادة احتمالية حدوث شوكات وهجمات DDoS؛

• بروتوكول الإجماع: يضمن بروتوكول الإجماع أن جميع العقد في blockchain تصل إلى إجماع بشأن تحديث حالة blockchain. إنها بوابة الأمان الأكثر أهمية في blockchain. تشمل آليات الإجماع التي تم استخدامها في blockchain PoW و PoS و PBFT وما إلى ذلك. من أجل تلبية احتياجات قابلية التوسع، تعمل السلاسل العامة عالية الأداء بشكل عام على تحسين بروتوكول الإجماع ودمجه مع آلياتها الخاصة، مثل آلية إجماع Solanas المستندة إلى PoH وآلية إجماع Avalanches المستندة إلى Avalanche.

• تنفيذ المعاملات: لا يهتم تنفيذ المعاملات إلا بعدد المعاملات أو مهام الحوسبة التي تتم معالجتها لكل وحدة زمنية. تستخدم سلاسل الكتل مثل Ethereum التنفيذ التسلسلي لتنفيذ معاملات العقود الذكية في كتل. في التنفيذ التسلسلي، يكون عنق الزجاجة في أداء وحدة المعالجة المركزية واضحًا جدًا، مما يحد بشكل خطير من إنتاجية سلسلة الكتل. بشكل عام، ستتبنى السلاسل العامة عالية الأداء التنفيذ المتوازي، وسيقترح البعض أيضًا نماذج لغوية أكثر ملاءمة للتوازي لبناء العقود الذكية، مثل Sui Move.

بالنسبة لسلسلة الكتل EVM، التحدي الأكبر يكمن في تنفيذ المعاملات لأن الآلة الافتراضية، أي بيئة تنفيذ المعاملات، محدودة. تعاني EVM من مشكلتين رئيسيتين في الأداء:

• 256 بت: تم تصميم EVM كآلة افتراضية 256 بت لتسهيل معالجة خوارزمية تجزئة Ethereum، والتي ستنتج صراحةً مخرجات 256 بت. ومع ذلك، يحتاج الكمبيوتر الذي يقوم بتشغيل EVM فعليًا إلى تعيين بايتات 256 بت للهندسة المعمارية المحلية للتنفيذ. سيتوافق رمز تشغيل EVM واحد مع رموز تشغيل محلية متعددة، مما يجعل النظام بأكمله غير فعال وغير عملي للغاية؛

• عدم وجود مكتبة قياسية: لا توجد مكتبة قياسية في Solidity، ويجب تنفيذها بنفسك باستخدام كود Solidity. وعلى الرغم من أن OpenZeppelin قد حسنت هذا الوضع إلى حد ما، إلا أنها توفر مكتبة قياسية يتم تنفيذها بواسطة Solidity (من خلال تضمين الكود في العقد أو استدعاء العقد المنشور في شكل delegatecall)، وسرعة تنفيذ بايت كود EVM أبطأ بكثير من سرعة المكتبة القياسية المترجمة مسبقًا.

من منظور تحسين التنفيذ، لا يزال لدى EVM عيبان رئيسيان:

• من الصعب إجراء تحليل ثابت: يعني التنفيذ المتوازي في blockchain معالجة المعاملات غير ذات الصلة في نفس الوقت، ومعاملة المعاملات غير ذات الصلة كأحداث لا تؤثر على بعضها البعض. التحدي الرئيسي في تحقيق التنفيذ المتوازي هو تحديد المعاملات غير ذات الصلة والمستقلة. حاليًا، ستقوم بعض السلاسل العامة عالية الأداء بإجراء تحليل ثابت على المعاملات مسبقًا، وتجعل آلية القفز الديناميكية لـ EVM من الصعب إجراء تحليل ثابت على الكود؛

• مُجمِّع JIT غير ناضج: يعد مُجمِّع JIT (Just In Time Compiler) طريقة تحسين شائعة تستخدمها الآلات الافتراضية الحديثة. والهدف الرئيسي من JIT هو تحويل التنفيذ المُفسَّر إلى تنفيذ مُجمَّع. في وقت التشغيل، تقوم الآلة الافتراضية بتجميع الكود الساخن إلى كود آلي مرتبط بالمنصة المحلية وتؤدي مستويات مختلفة من التحسين. وعلى الرغم من وجود مشاريع EVM JIT، إلا أنها لا تزال في مرحلة تجريبية وليست ناضجة بما يكفي.

لذلك، فيما يتعلق باختيار الآلات الافتراضية، تميل السلاسل العامة عالية الأداء إلى استخدام الآلات الافتراضية القائمة على WASM أو eBPF بايت كود أو Move بايت كود بدلاً من EVM. على سبيل المثال، تستخدم Solana آلة افتراضية فريدة خاصة بها SVM وSBF بايت كود قائم على eBPF.

أسرع السلاسل: سولانا

تشتهر Solana بآلية PoH (إثبات التاريخ) بالإضافة إلى زمن الوصول المنخفض والإنتاجية العالية، وهي واحدة من أشهر قتلة Ethereum.

في جوهره، يعد PoH خوارزمية تجزئة بسيطة تشبه دالة التأخير القابلة للتحقق (VDF). يستخدم Solana دالة تجزئة مقاومة للصورة المسبقة للتسلسل (SHA-256) تعمل بشكل مستمر، باستخدام ناتج تكرار واحد كمدخل للتكرار التالي. يتم تشغيل هذه الحسابات على نواة واحدة لكل محقق.

في حين أن إنشاء التسلسل يتم بشكل متسلسل وباستخدام خيط واحد، يمكن إجراء التحقق بالتوازي، مما يسمح بالتحقق الفعّال على الأنظمة متعددة النواة. وفي حين أن هناك حدًا أعلى لسرعة التجزئة، فإن تحسينات الأجهزة قد توفر مكاسب إضافية في الأداء.

عملية إجماع سولانا

تعمل آلية PoH كمصدر وقت موثوق به ولا يمكن الوثوق به، مما يؤدي إلى إنشاء سجل منظم وقابل للتحقق للأحداث داخل الشبكة. التوقيت القائم على PoH يسمح لشبكة سولانا بتناوب القادة بطريقة محددة مسبقًا وشفافة تحدث هذه الدورة على فترات زمنية ثابتة من 4 فترات زمنية، يتم ضبط كل منها حاليًا على 400 ميلي ثانية. تضمن آلية دورة القائد هذه أن كل محقق مشارك لديه فرصة عادلة ليصبح قائدًا، وهي آلية مهمة لشبكة Solana للحفاظ على اللامركزية والأمان، ومنع أي محقق فردي من اكتساب قدر كبير من القوة على الشبكة.

خلال كل فترة زمنية، يقترح القائد كتلة جديدة تحتوي على المعاملات التي تلقاها من المستخدمين. يتحقق القائد من هذه المعاملات، ويجمعها في كتلة، ثم يبث الكتلة إلى بقية محققي الشبكة. تسمى عملية اقتراح الكتل وبثها إنتاج الكتل، ويجب على المحققين الآخرين في الشبكة التصويت على صحة الكتلة. يتحقق المحققون من محتويات الكتلة للتأكد من أن المعاملات صالحة وتتبع قواعد الشبكة. إذا حصلت كتلة على أغلبية أصوات وزن الحصة، تعتبر الكتلة مؤكدة. تعد عملية التأكيد هذه بالغة الأهمية للحفاظ على أمان شبكة Solana ومنع الإنفاق المزدوج.

عندما تنتهي فترة القائد الحالي، لا تتوقف الشبكة أو تنتظر تأكيد الكتلة، بل تنتقل بدلاً من ذلك إلى الفترة الزمنية التالية، مما يمنح القادة اللاحقين فرصة لإنتاج الكتل، وتبدأ العملية برمتها من جديد. يضمن هذا النهج أن تحافظ شبكة Solana على معدل إنتاج مرتفع وتظل مرنة حتى إذا واجهت بعض المحققين مشكلات فنية أو انقطع الاتصال بالإنترنت.

أداء سولانا

نظرًا لأن شبكة Solana يمكنها تأكيد القائد مسبقًا، فإن Solana لا تحتاج إلى مجموعة ذاكرة عامة لحفظ معاملات المستخدمين. عندما يرسل المستخدم معاملة، يحولها خادم RPC إلى حزمة QUIC ويرسلها على الفور إلى محقق القائد. يُطلق على هذا النهج اسم Gulf Stream، والذي يسمح بالتحولات السريعة للقائد والتنفيذ المسبق للمعاملات، مما يقلل من تحميل الذاكرة للمحققين الآخرين.

يتم جلب بيانات كتلة Solanas إلى مساحة النواة ثم تمريرها إلى وحدة معالجة الرسوميات للتحقق من التوقيع المتوازي. بمجرد التحقق من التوقيع على وحدة معالجة الرسوميات، يتم تمرير البيانات إلى وحدة المعالجة المركزية لتنفيذ المعاملة وأخيرًا إعادتها إلى مساحة النواة للحفاظ على البيانات. تسمى عملية تقسيم البيانات إلى خطوات معالجة متعددة لمكونات الأجهزة المختلفة بالتوزيع، والتي يمكنها تعظيم استخدام الأجهزة وتسريع التحقق من الكتل ونقلها.

نظرًا لأن معاملات Solanas تحدد صراحةً الحسابات التي سيتم الوصول إليها، يمكن لجدول معاملات Solanas استخدام آلية قفل القراءة والكتابة لتنفيذ المعاملات بالتوازي. يحتوي كل خيط من جدول معاملات Solana على قائمة انتظار خاصة به، والتي تعالج المعاملات بشكل تسلسلي ومستقل، وتحاول قفل (قفل القراءة والكتابة) حساب المعاملة وتنفيذ المعاملة، وسيتم تنفيذ المعاملات التي بها تعارضات في الحسابات لاحقًا. تسمى تقنية التنفيذ المتوازي متعددة الخيوط هذه Sealevel.

إن العملية التي يقوم بها القادة بنشر الكتل تقسم حزم QUIC (باستخدام الترميز المسحي اختياريًا) إلى حزم أصغر وتوزعها على المحققين في بنية هرمية. تسمى هذه التقنية Turbine وتستخدم في المقام الأول لتقليل استخدام عرض النطاق الترددي للقادة.

أثناء عملية التصويت، يستخدم المحققون آلية إجماع للأصوات المتشعبة. لا يحتاج المحققون إلى انتظار الأصوات للمضي قدمًا في إنتاج الكتل؛ بدلاً من ذلك، يراقب منتجو الكتل باستمرار الأصوات الجديدة الصالحة ويدمجونها في الكتلة الحالية في الوقت الفعلي. تسمى آلية الإجماع هذه TowerBFT، ومن خلال دمج الأصوات المتشعبة في الوقت الفعلي، تضمن Solana عملية إجماع أكثر كفاءة وانسيابية، وبالتالي تحسين الأداء العام.

من أجل استمرار الكتل، طور Solana قاعدة بيانات Cloudbreak، التي تقوم بتقسيم بنية بيانات الحساب بطريقة محددة للاستفادة من سرعة العمليات المتسلسلة وتستخدم الملفات المخصصة للذاكرة لتحقيق أقصى قدر من كفاءة محركات أقراص الحالة الصلبة (SSD).

لتقليل العبء على المحققين، ينقل Solana تخزين البيانات من المحققين إلى شبكة من العقد تسمى Archiver. يتم تقسيم تاريخ حالة المعاملة إلى العديد من الأجزاء ويستخدم تقنية الترميز بالمحو. يتم استخدام Archiver لتخزين أجزاء الحالة ولكنه لا يشارك في الإجماع.

لخص

تتمثل رؤية Solana في أن تكون عبارة عن سلسلة كتل يتم قياس برمجياتها بسرعة أجهزتها، لذلك تستفيد Solana بشكل كامل من وحدة المعالجة المركزية ووحدة معالجة الرسومات وقوة النطاق الترددي المتوفرة في أجهزة الكمبيوتر اليوم لتحقيق أقصى قدر من الأداء، والوصول إلى سرعة قصوى نظرية تبلغ 65000 TPS.

بفضل الأداء العالي والقدرة على التوسع التي تتمتع بها Solana، أصبحت Solana منصة blockchain المفضلة للتعامل مع المعاملات عالية التردد والعقود الذكية المعقدة. سواء كان ذلك مسار DePIN/AI في بداية العام أو مسار Meme الساخن مؤخرًا، فقد أظهرت Solana إمكانات كبيرة.

بعد إطلاق صندوق Ethereum ETF، أصبحت Solana أيضًا العملة المشفرة التي تحظى بأكبر عدد من الدعوات لصندوق ETF التالي، على الرغم من أن لجنة الأوراق المالية والبورصات لا تزال تدرج Solana كأوراق مالية ولن توافق على صناديق ETF أخرى للعملات المشفرة في الأمد القريب. ولكن في سوق العملات المشفرة، الإجماع هو القيمة، وقد يصبح إجماع Solana غير قابل للتدمير مثل Bitcoin وEthereum.

تم الحصول على هذه المقالة من الإنترنت: الكشف عن ملك السرعة في Blockchain – Solana

ذات صلة: دليل تداول ETH ETF: اغتنام الفرصة الذهبية لنظام ETH البيئي وقطاع RWA

المؤلف الأصلي: 0X KYLE الترجمة الأصلية: TechFlow المقدمة في هذه المقالة، يحلل المؤلف إطلاق صندوق Ethereum ETF وتأثيره المحتمل على السوق، ويقترح استراتيجية تداول محددة. على الرغم من تغير السوق خلال فترة الكتابة، إلا أن المؤلف يعتقد أنه لا يزال هناك مجال للربح. لا يستكشف هذا المقال أداء Ethereum والأصول المرتبطة به فحسب، بل يتضمن أيضًا فرص صناعة RWA (الأصول في العالم الحقيقي) في ظل البيئة التنظيمية الجديدة. محتوى النص بدأت كتابة هذا المقال في 24 مايو 2024، عندما كان سعر ETH عند $3632.22 وكان سعر ONDO عند $1.08. وبينما تحركت أسعار بعض الأصول أثناء عملية الكتابة، يعتقد المؤلف أن إمكانات الصعود لا تزال قائمة، وإن كان ذلك بنسبة مخاطرة/مكافأة منخفضة على المدى الطويل.