Раскрытие информации о короле скорости блокчейна – Solana

Отчет о производительности

The Самые быстрые цепи Отчет, опубликованный CoinGecko 17 мая, показал, что Solana — самый быстрый среди крупных блокчейнов , с наивысшим дневным средним реальным TPS, достигающим 1054 (голосующие транзакции были удалены). Sui — второй по скорости блокчейн, с наивысшим дневным средним реальным TPS, достигающим 854. BSC занимает третье место, но достигнутый реальный TPS составляет менее половины Sui.

Из этого отчета видно, что Solana и Sui, которые имеют лучшую производительность, оба являются несовместимыми с EVM блокчейнами. Более того, средний реальный TPS 8 несовместимых с EVM блокчейнов составляет 284, тогда как средний TPS 17 совместимых с EVM блокчейнов и Ethereum Layer 2 составляет всего 74. Производительность несовместимых с EVM блокчейнов примерно в 4 раза выше, чем у совместимых с EVM блокчейнов.

В этой статье будут рассмотрены узкие места производительности EVM-совместимых блокчейнов и раскрыть Преимущества производительности Solana .

Узкие места производительности EVM-совместимых блокчейнов

Во-первых, мы обобщаем блокчейн EVM до общих блокчейнов. В общем, блокчейны хотят улучшить TPS следующими методами:

• Улучшить производительность узла: Улучшить производительность узла, накапливая аппаратные ресурсы. Аппаратные требования узла будут влиять на степень децентрализации. Например, рекомендуемая конфигурация Ethereum — 4 ядра ЦП, память 16G, пропускная способность сети 25Mbps, что может быть достигнуто обычными устройствами пользовательского уровня и имеет высокую степень децентрализации; Solana рекомендует относительно более высокую конфигурацию ЦП 32 ядра, память 128G, пропускная способность сети 1Gbps, что может быть достигнуто только устройствами профессионального уровня и имеет общую степень децентрализации;

• Улучшить базовый протокол: включая сетевые протоколы, криптографию, хранение и т. д. Улучшение базового протокола блокчейна не изменяет свойства самого блокчейна и не влияет на правила работы блокчейна. Оно может напрямую улучшить производительность блокчейна, но базовой технологии уделяется мало внимания, и в текущей области исследований нет крупных прорывов.

• Расширяющиеся блоки: Увеличение размера блоков может включать больше транзакций, тем самым увеличивая пропускную способность транзакций блокчейна. Например, Bitcoin Cash (BCH) увеличил размер блока с 1 МБ до 8 МБ, а затем до 32 МБ. Однако расширение блоков также увеличит задержки распространения и вызовет угрозы безопасности, такие как увеличение вероятности форков и DDoS-атак;

• Протокол консенсуса: Протокол консенсуса гарантирует, что все узлы в блокчейне достигают консенсуса по обновлению статуса блокчейна. Это самые важные ворота безопасности блокчейна. Механизмы консенсуса, которые использовались в блокчейне, включают PoW, PoS, PBFT и т. д. Для того чтобы удовлетворить потребности в масштабируемости, высокопроизводительные публичные цепи обычно улучшают протокол консенсуса и объединяют его со своими собственными специальными механизмами, такими как механизм консенсуса Solanas на основе PoH и механизм консенсуса Avalanches на основе Avalanche.

• Выполнение транзакции: Выполнение транзакций заботится только о количестве транзакций или вычислительных задач, обрабатываемых за единицу времени. Блокчейны, такие как Ethereum, используют последовательное выполнение для выполнения транзакций смарт-контрактов в блоках. При последовательном выполнении узкое место производительности ЦП очень очевидно, что серьезно ограничивает пропускную способность блокчейна. Как правило, высокопроизводительные публичные цепи будут использовать параллельное выполнение, а некоторые также будут предлагать языковые модели, которые более способствуют параллелизации для создания смарт-контрактов, такие как Sui Move.

Для блокчейна EVM, самая большая проблема заключается в выполнении транзакций поскольку виртуальная машина, т.е. среда выполнения транзакций, ограничена. У EVM есть две основные проблемы с производительностью:

• 256-бит: EVM разработан как 256-битная виртуальная машина, чтобы упростить обработку хэш-алгоритма Ethereum, который явно будет производить 256-битный вывод. Однако компьютер, который фактически запускает EVM, должен сопоставлять 256-битные байты с локальной архитектурой для выполнения. Один код операции EVM будет соответствовать нескольким локальным кодам операции, что делает всю систему очень неэффективной и непрактичной;

• Отсутствие стандартной библиотеки: В Solidity нет стандартной библиотеки, и ее нужно реализовать самостоятельно с помощью кода Solidity. Хотя OpenZeppelin в определенной степени улучшил эту ситуацию, они предоставляют стандартную библиотеку, реализованную Solidity (путем включения кода в контракт или вызова развернутого контракта в форме delegatecall), скорость выполнения байт-кода EVM намного медленнее, чем у предварительно скомпилированной стандартной библиотеки.

С точки зрения оптимизации выполнения EVM по-прежнему имеет два основных недостатка:

• Сложно выполнить статический анализ: Параллельное выполнение в блокчейне означает одновременную обработку несвязанных транзакций, рассматривая несвязанные транзакции как события, которые не влияют друг на друга. Основная проблема в достижении параллельного выполнения — определить, какие транзакции не связаны, а какие независимы. В настоящее время некоторые высокопроизводительные публичные цепи будут выполнять статический анализ транзакций заранее, а механизм динамических переходов EVM затрудняет выполнение статического анализа кода;

• JIT-компилятор незрелый: Компилятор JIT (Just In Time Compiler) — это распространенный метод оптимизации, используемый современными виртуальными машинами. Основная цель JIT — превратить интерпретируемое выполнение в скомпилированное выполнение. Во время выполнения виртуальная машина компилирует горячий код в машинный код, относящийся к локальной платформе, и выполняет различные уровни оптимизации. Хотя существуют проекты EVM JIT, они все еще находятся на экспериментальной стадии и недостаточно зрелы.

Поэтому, с точки зрения выбора виртуальных машин, высокопроизводительные публичные сети, как правило, используют виртуальные машины на основе WASM, байт-кода eBPF или байт-кода Move, а не EVM. Например, Solana использует свою собственную уникальную виртуальную машину SVM и байт-код SBF на основе eBPF.

Самые быстрые цепи: Solana

Solana известен своим механизмом PoH (Proof of History), а также низкой задержкой и высокой пропускной способностью и является одним из самых известных «убийц» Ethereum.

По своей сути PoH — это простой алгоритм хеширования, похожий на функцию проверяемой задержки (VDF). Solana использует функцию хеширования, устойчивую к прообразу последовательности (SHA-256), которая работает непрерывно, используя выходные данные одной итерации в качестве входных данных для следующей. Этот расчет выполняется на одном ядре на валидатор.

В то время как генерация последовательности является последовательной и однопоточной, верификация может выполняться параллельно, что позволяет проводить эффективную верификацию на многоядерных системах. Хотя существует верхний предел скорости хеширования, усовершенствования оборудования могут обеспечить дополнительный прирост производительности.

Процесс консенсуса Соланы

Механизм PoH действует как надежный и не требующий доверия источник времени, создавая проверяемую и упорядоченную запись событий в сети. Хронометраж на основе PoH позволяет сети Solana осуществлять ротацию лидеров заранее определенным и прозрачным образом . Эта ротация происходит с фиксированными временными интервалами в 4 слота, каждый из которых в настоящее время установлен на 400 миллисекунд. Этот механизм ротации лидеров гарантирует, что каждый участвующий валидатор имеет справедливые шансы стать лидером, и является важным механизмом для сети Solana, чтобы поддерживать децентрализацию и безопасность, не давая ни одному валидатору получить слишком много власти в сети.

В течение каждого слота лидер предлагает новый блок, содержащий транзакции, полученные от пользователей. Лидер проверяет эти транзакции, упаковывает их в блок, а затем транслирует блок остальным валидаторам сети. Этот процесс предложения и трансляции блоков называется производством блоков, и другие валидаторы в сети должны проголосовать за действительность блока. Валидаторы проверяют содержимое блока, чтобы убедиться, что транзакции действительны и соответствуют правилам сети. Если блок получает большинство голосов веса ставки, блок считается подтвержденным. Этот процесс подтверждения имеет решающее значение для поддержания безопасности сети Solana и предотвращения двойных трат.

Когда заканчивается период времени текущего лидера, сеть не останавливается и не ждет подтверждения блока, а вместо этого переходит к следующему периоду времени, давая последующим лидерам возможность производить блоки, и весь процесс начинается заново. Такой подход гарантирует, что сеть Solana поддерживает высокую пропускную способность и остается устойчивой, даже если некоторые валидаторы испытывают технические проблемы или отключаются.

Выступление Соланы

Поскольку сеть Solana может заранее подтвердить лидера, Solana не нуждается в публичном пуле памяти для сохранения транзакций пользователей. Когда пользователь отправляет транзакцию, сервер RPC преобразует ее в пакет QUIC и немедленно пересылает валидатору лидеров. Этот подход называется Gulf Stream, он обеспечивает быстрые переходы лидеров и предварительное выполнение транзакций, снижая нагрузку на память других валидаторов.

Данные блока Solanas переносятся в пространство ядра, а затем передаются в GPU для параллельной проверки подписи. После проверки подписи на GPU данные передаются в CPU для выполнения транзакции и, наконец, возвращаются в пространство ядра для сохранения данных. Этот процесс разделения данных на несколько этапов обработки различными аппаратными компонентами называется конвейеризацией, которая может максимизировать использование оборудования и ускорить проверку и передачу блоков.

Поскольку транзакции Solanas явно указывают, к каким счетам следует получить доступ, планировщик транзакций Solanas может использовать механизм блокировки чтения-записи для параллельного выполнения транзакций. Каждый поток планировщика транзакций Solana имеет свою собственную очередь, которая последовательно и независимо обрабатывает транзакции, пытается заблокировать (блокировку чтения-записи) счет транзакции и выполнить транзакцию, а транзакции с конфликтами счетов будут выполнены позже. Эта многопоточная технология параллельного выполнения называется Sealevel.

Процесс, посредством которого лидеры распространяют блоки, делит пакеты QUIC (опционально с использованием кодирования стирания) на более мелкие пакеты и распределяет их по валидаторам в иерархической структуре. Эта техника называется Turbine и в основном используется для снижения использования полосы пропускания лидерами.

В процессе голосования валидаторы используют механизм консенсуса для разветвленных голосов. Валидаторам не нужно ждать голосов, чтобы продолжить производство блоков; вместо этого производители блоков непрерывно отслеживают новые действительные голоса и включают их в текущий блок в режиме реального времени. Этот механизм консенсуса называется TowerBFT, и, объединяя разветвленные голоса в режиме реального времени, Solana обеспечивает более эффективный и оптимизированный процесс консенсуса, тем самым повышая общую производительность.

Для обеспечения сохранности блоков компания Solana разработала базу данных Cloudbreak, которая разбивает структуру данных учетной записи особым образом, чтобы извлечь выгоду из скорости последовательных операций, и использует файлы, отображенные в памяти, для максимальной эффективности твердотельных накопителей.

Чтобы снизить нагрузку на валидаторов, Solana переносит хранение данных от валидаторов в сеть узлов, называемую Archiver. История состояния транзакций разбивается на множество фрагментов и использует технологию стирающего кодирования. Archiver используется для хранения фрагментов состояния, но не участвует в консенсусе.

Подведем итог

Видение Solana — стать блокчейном, программное обеспечение которого масштабируется со скоростью его оборудования, поэтому Solana в полной мере использует всю мощность ЦП, ГП и пропускную способность, доступную в современных компьютерах, для максимального увеличения производительности, достигая теоретической максимальной скорости в 65 000 транзакций в секунду.

Именно благодаря высокой производительности и масштабируемости Solana стала предпочтительной блокчейн-платформой для обработки высокочастотных транзакций и сложных смарт-контрактов. Будь то трек DePIN/AI в начале года или недавний горячий трек Meme, Solana показала большой потенциал.

После запуска Ethereum ETF, Solana также стала криптовалютой с наибольшим количеством призывов к следующему ETF, хотя SEC по-прежнему включает Solana в список ценных бумаг и не будет одобрять другие криптовалютные ETF в краткосрочной перспективе. Но на рынке криптовалют консенсус — это ценность, и консенсус Solana может стать таким же нерушимым, как Bitcoin и Ethereum.

Эта статья взята из интернета: Раскрытие короля скорости блокчейна – Solana

По теме: Руководство по торговле ETH ETF: как воспользоваться золотой возможностью экосистемы ETH и сектора RWA

Оригинальный автор: 0X KYLE Оригинальный перевод: TechFlow Введение В этой статье автор анализирует запуск Ethereum ETF и его потенциальное влияние на рынок, а также предлагает конкретную торговую стратегию. Хотя рынок изменился за период написания, автор считает, что все еще есть место для прибыли. В этой статье не только исследуются показатели Ethereum и связанных с ним активов, но и рассматриваются возможности отрасли RWA (активов реального мира) в новой нормативной среде. Текстовое содержимое Я начал писать эту статью 24 мая 2024 года, когда ETH был на уровне $3632.22, а ONDO — на уровне $1.08. Хотя цены на некоторые активы изменились в процессе написания, автор считает, что потенциал роста сохраняется, хотя и с уменьшенным соотношением риска и прибыли на…