Dévoilement du Speed King de la Blockchain – Solana

Un rapport de performance

Le Les chaînes les plus rapides un rapport publié par CoinGecko le 17 mai a montré que Solana est la plus rapide parmi les grandes blockchains , avec la moyenne quotidienne la plus élevée de TPS réels atteignant 1 054 (les transactions de vote ont été supprimées). Sui est la deuxième blockchain la plus rapide, avec la moyenne quotidienne la plus élevée de TPS réels atteignant 854. BSC se classe troisième, mais le TPS réel atteint est inférieur à la moitié de celui de Sui.

D'après ce rapport, on peut voir que Solana et Sui, qui ont les meilleures performances, sont toutes deux des blockchains non compatibles EVM. De plus, le TPS réel moyen de 8 blockchains non compatibles EVM est de 284, tandis que le TPS moyen de 17 blockchains compatibles EVM et Ethereum Layer 2 n'est que de 74. Les performances des blockchains non compatibles EVM sont environ 4 fois supérieures à celles des blockchains compatibles EVM.

Cet article explorera les goulots d'étranglement des performances des blockchains compatibles EVM et révéler Avantages de performance de Solana .

Goulots d'étranglement des performances des blockchains compatibles EVM

Tout d'abord, nous généralisons la blockchain EVM aux blockchains générales. En général, les blockchains veulent améliorer le TPS par les méthodes suivantes :

• Améliorer les performances des nœuds : Améliorer les performances des nœuds en accumulant des ressources matérielles. Les exigences matérielles du nœud affecteront le degré de décentralisation. Par exemple, la configuration recommandée d'Ethereum est CPU 4 cœurs, mémoire 16G, bande passante réseau 25 Mbps, ce qui peut être obtenu par des appareils de niveau utilisateur ordinaires et a un degré élevé de décentralisation ; Solana recommande une configuration relativement plus élevée de CPU 32 cœurs, mémoire 128G, bande passante réseau 1 Gbps, qui ne peut être obtenue que par des appareils de niveau professionnel et a un degré général de décentralisation ;

• Améliorer le protocole sous-jacent : L'amélioration du protocole sous-jacent de la blockchain ne modifie pas les propriétés de la blockchain elle-même, ni n'affecte les règles de fonctionnement de la blockchain. Elle peut directement améliorer les performances de la blockchain, mais la technologie sous-jacente a reçu peu d'attention et il n'y a pas de percée majeure dans le domaine de recherche actuel.

• Blocs extensibles : L'augmentation de la taille des blocs peut inclure davantage de transactions, augmentant ainsi le débit des transactions de la blockchain. Par exemple, Bitcoin Cash (BCH) a étendu la taille des blocs de 1 Mo à 8 Mo, puis à 32 Mo. Cependant, l'extension des blocs augmentera également les délais de propagation et entraînera des menaces de sécurité, telles qu'une augmentation du risque de forks et d'attaques DDoS ;

• Protocole de consensus : Le protocole de consensus garantit que tous les nœuds de la blockchain parviennent à un consensus sur la mise à jour du statut de la blockchain. C'est la porte de sécurité la plus importante de la blockchain. Les mécanismes de consensus qui ont été utilisés dans la blockchain incluent PoW, PoS, PBFT, etc. Afin de répondre aux besoins d'évolutivité, les chaînes publiques à hautes performances améliorent généralement le protocole de consensus et le combinent avec leurs propres mécanismes spéciaux, tels que le mécanisme de consensus Solanas basé sur PoH et le mécanisme de consensus Avalanches basé sur Avalanche.

• Exécution de la transaction : L'exécution des transactions ne se préoccupe que du nombre de transactions ou de tâches informatiques traitées par unité de temps. Les blockchains telles qu'Ethereum utilisent l'exécution en série pour exécuter les transactions de contrats intelligents en blocs. Dans l'exécution en série, le goulot d'étranglement des performances du processeur est très évident, ce qui limite sérieusement le débit de la blockchain. En général, les chaînes publiques à hautes performances adopteront l'exécution parallèle, et certaines proposeront également des modèles de langage plus propices à la parallélisation pour créer des contrats intelligents, comme Sui Move.

Pour la blockchain EVM, le plus grand défi réside dans l'exécution des transactions car la machine virtuelle, c'est-à-dire l'environnement d'exécution des transactions, est limitée. EVM présente deux principaux problèmes de performances :

• 256 bits : EVM est conçu comme une machine virtuelle 256 bits pour faciliter le traitement de l'algorithme de hachage d'Ethereums, qui produira explicitement une sortie 256 bits. Cependant, l'ordinateur qui exécute réellement EVM doit mapper des octets de 256 bits à l'architecture locale pour l'exécution. Un opcode EVM correspondra à plusieurs opcodes locaux, ce qui rend l'ensemble du système très inefficace et peu pratique ;

• Absence de bibliothèque standard : Il n'existe pas de bibliothèque standard dans Solidity, et vous devez l'implémenter vous-même à l'aide du code Solidity. Bien qu'OpenZeppelin ait amélioré cette situation dans une certaine mesure, ils fournissent une bibliothèque standard implémentée par Solidity (en incluant le code dans le contrat ou en appelant le contrat déployé sous la forme de delegatecall), la vitesse d'exécution du bytecode EVM est bien plus lente que celle de la bibliothèque standard précompilée.

Du point de vue de l'optimisation de l'exécution, EVM présente encore deux défauts majeurs :

• Analyse statique difficile à réaliser : L'exécution parallèle dans la blockchain signifie traiter des transactions non liées en même temps, en traitant les transactions non liées comme des événements qui n'ont pas d'impact les unes sur les autres. Le principal défi pour parvenir à une exécution parallèle est de déterminer quelles transactions ne sont pas liées et lesquelles sont indépendantes. Actuellement, certaines chaînes publiques à hautes performances effectuent à l'avance une analyse statique des transactions, et le mécanisme de saut dynamique d'EVM rend difficile l'exécution d'une analyse statique sur le code ;

• Le compilateur JIT est immature : Le compilateur JIT (Just In Time Compiler) est une méthode d'optimisation courante utilisée par les machines virtuelles modernes. L'objectif principal du JIT est de transformer l'exécution interprétée en exécution compilée. Au moment de l'exécution, la machine virtuelle compile le code chaud en code machine lié à la plate-forme locale et effectue différents niveaux d'optimisation. Bien qu'il existe des projets EVM JIT, ils sont encore au stade expérimental et ne sont pas suffisamment matures.

Par conséquent, en termes de choix de machines virtuelles, les chaînes publiques hautes performances ont tendance à utiliser des machines virtuelles basées sur WASM, eBPF bytecode ou Move bytecode plutôt que EVM. Par exemple, Solana utilise sa propre machine virtuelle unique SVM et un bytecode basé sur eBPF SBF.

Les chaînes les plus rapides : Solana

Solana est connu pour son mécanisme PoH (Proof of History) ainsi que pour sa faible latence et son débit élevé, et est l'un des tueurs d'Ethereum les plus célèbres.

À la base, PoH est un algorithme de hachage simple similaire à une fonction de délai vérifiable (VDF). Solana utilise une fonction de hachage résistante à la pré-image de séquence (SHA-256) qui s'exécute en continu, en utilisant la sortie d'une itération comme entrée pour la suivante. Ce calcul s'exécute sur un seul cœur par validateur.

Bien que la génération de séquences soit séquentielle et monothread, la vérification peut être effectuée en parallèle, ce qui permet une vérification efficace sur les systèmes multicœurs. Bien qu'il existe une limite supérieure à la vitesse de hachage, les améliorations matérielles peuvent fournir des gains de performances supplémentaires.

Processus de consensus Solana

Le mécanisme PoH agit comme une source de temps fiable et sans confiance, créant un enregistrement vérifiable et ordonné des événements au sein du réseau. permet au réseau Solana de faire tourner les dirigeants de manière prédéterminée et transparente . Cette rotation se produit à des intervalles de temps fixes de 4 créneaux, chacun étant actuellement fixé à 400 millisecondes. Ce mécanisme de rotation des leaders garantit que chaque validateur participant a une chance équitable de devenir leader, et constitue un mécanisme important pour le réseau Solana afin de maintenir la décentralisation et la sécurité, empêchant tout validateur d'acquérir trop de pouvoir sur le réseau.

Lors de chaque slot, le leader propose un nouveau bloc contenant les transactions reçues des utilisateurs. Le leader vérifie ces transactions, les regroupe dans un bloc, puis diffuse le bloc aux autres validateurs du réseau. Ce processus de proposition et de diffusion de blocs est appelé production de blocs, et les autres validateurs du réseau doivent voter sur la validité du bloc. Les validateurs vérifient le contenu du bloc pour s'assurer que les transactions sont valides et respectent les règles du réseau. Si un bloc reçoit la majorité des votes du poids de l'enjeu, le bloc est considéré comme confirmé. Ce processus de confirmation est essentiel pour maintenir la sécurité du réseau Solana et éviter les doubles dépenses.

Lorsque la période de temps du leader actuel se termine, le réseau ne s'arrête pas et n'attend pas la confirmation du bloc, mais passe à la période suivante, ce qui donne aux leaders suivants une chance de produire des blocs, et l'ensemble du processus recommence. Cette approche garantit que le réseau Solana maintient un débit élevé et reste résilient même si certains validateurs rencontrent des problèmes techniques ou se déconnectent.

Performances de Solana

Étant donné que le réseau Solana peut confirmer le leader à l'avance, Solana n'a pas besoin d'un pool de mémoire publique pour enregistrer les transactions des utilisateurs. Lorsqu'un utilisateur soumet une transaction, le serveur RPC la convertit en un paquet QUIC et la transmet immédiatement au validateur des leaders. Cette approche est appelée Gulf Stream, qui permet des transitions rapides de leader et une pré-exécution des transactions, réduisant ainsi la charge mémoire des autres validateurs.

Les données du bloc Solanas sont transférées dans l'espace noyau, puis transmises au GPU pour une vérification de signature parallèle. Une fois la signature vérifiée sur le GPU, les données sont transmises au CPU pour l'exécution de la transaction et enfin renvoyées dans l'espace noyau pour la persistance des données. Ce processus de division des données en plusieurs étapes de traitement de différents composants matériels est appelé pipelining, ce qui peut maximiser l'utilisation du matériel et accélérer la vérification et la transmission des blocs.

Étant donné que les transactions Solanas spécifient explicitement les comptes auxquels accéder, le planificateur de transactions Solanas peut utiliser le mécanisme de verrouillage en lecture-écriture pour exécuter des transactions en parallèle. Chaque thread du planificateur de transactions Solana possède sa propre file d'attente, qui traite les transactions de manière séquentielle et indépendante, tente de verrouiller (verrouillage en lecture-écriture) le compte de la transaction et exécute la transaction, et les transactions avec des conflits de comptes seront exécutées ultérieurement. Cette technologie d'exécution parallèle multithread est appelée Sealevel.

Le processus par lequel les leaders propagent les blocs divise les paquets QUIC (en utilisant éventuellement un codage d'effacement) en paquets plus petits et les distribue aux validateurs dans une structure hiérarchique. Cette technique est appelée Turbine et est principalement utilisée pour réduire l'utilisation de la bande passante par les leaders.

Lors du processus de vote, les validateurs utilisent un mécanisme de consensus pour les votes bifurqués. Les validateurs n'ont pas besoin d'attendre les votes pour procéder à la production de blocs ; à la place, les producteurs de blocs surveillent en permanence les nouveaux votes valides et les intègrent au bloc actuel en temps réel. Ce mécanisme de consensus est appelé TowerBFT, et en fusionnant les votes bifurqués en temps réel, Solana garantit un processus de consensus plus efficace et rationalisé, améliorant ainsi les performances globales.

Pour la persistance des blocs, Solana a développé la base de données Cloudbreak, qui partitionne la structure des données du compte d'une manière spécifique pour bénéficier de la vitesse des opérations séquentielles et utilise des fichiers mappés en mémoire pour maximiser l'efficacité des SSD.

Pour réduire la charge de travail des validateurs, Solana transfère le stockage des données des validateurs vers un réseau de nœuds appelé Archiver. L'historique de l'état des transactions est divisé en plusieurs fragments et utilise la technologie de codage par effacement. Archiver est utilisé pour stocker des fragments d'état mais ne participe pas au consensus.

Résumer

La vision de Solana est d'être une blockchain dont le logiciel évolue à la vitesse de son matériel. Solana tire donc pleinement parti de toute la puissance du processeur, du processeur graphique et de la bande passante disponibles dans les ordinateurs d'aujourd'hui pour maximiser les performances, atteignant une vitesse maximale théorique de 65 000 TPS.

C'est précisément grâce à la haute performance et à l'évolutivité de Solana que Solana est devenue la plateforme blockchain préférée pour la gestion des transactions à haute fréquence et des contrats intelligents complexes. Que ce soit le titre DePIN/AI du début de l'année ou le récent titre Meme, Solana a montré un grand potentiel.

Après le lancement de l'ETF Ethereum, Solana est également devenue la cryptomonnaie avec le plus de demandes pour le prochain ETF, bien que la SEC considère toujours Solana comme un titre et n'approuvera pas d'autres ETF de cryptomonnaie à court terme. Mais sur le marché des cryptomonnaies, le consensus est une valeur, et le consensus de Solana pourrait devenir aussi indestructible que Bitcoin et Ethereum.

Cet article provient d'Internet : Dévoilement du roi de la vitesse de la blockchain – Solana

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Auteur original : 0X KYLE Traduction originale : TechFlow Introduction Dans cet article, l'auteur analyse le lancement de l'ETF Ethereum et son impact potentiel sur le marché, et propose une stratégie de trading spécifique. Bien que le marché ait changé au cours de la période de rédaction, l'auteur estime qu'il y a encore de la place pour le profit. Cet article explore non seulement les performances d'Ethereum et de ses actifs associés, mais implique également les opportunités du secteur des RWA (actifs du monde réel) dans le cadre du nouvel environnement réglementaire. Contenu du texte J'ai commencé à rédiger cet article le 24 mai 2024, lorsque l'ETH était à $3632,22 et l'ONDO à $1,08. Bien que les prix de certains actifs aient évolué au cours du processus de rédaction, l'auteur estime que le potentiel de hausse demeure, bien qu'avec un rapport risque/récompense réduit sur le marché.