SolanaUniverse|突破公链技术壁垒浅谈Solana科技创新性

高性能公链 Solana，采用的分片或者数据分区处理技术，Solana 提出一种全新 Proof of History 共识机制，通过与 PoS 股权证明达成共识，从而横向拓展系统吞吐量。并且 Solana 在测试网络已经可以 14-17 万 TPS 处理速率。这一处理速率已经达到了行业领先的地位，但这还远远不够。

Solana 创建的初衷，是致力于让去中心化的节点网络可以匹配单个节点的性能，并对网络中节点之间的通信进行适当优化，实现没有其他区块链能接近实现这一属性，为实现这一目标，创建与单个节点的性能相匹配的去中心化、无许可的网络，Solana 团队就潜心研究，开发了4项关键创新技术。今天Solana将为大家带来这四项技术的分享。

历史证明（PoH）

分布式系统中最困难的问题之一就是对事件发生的时间和顺序很难达成一致，在区块链这样的对抗性系统中，这个问题更加棘手。网络中的节点根本无法信任外部时间源或消息中出现的任何时间戳，因此它们通常依赖于自己的本地时钟，而无需了解网络中任何其他参与者的时钟。缺少可信的时间源意味着当使用消息时间戳接受或拒绝消息时，无法保证网络中的所有其他参与者都会做出完全相同的选择。Solana 认为，“历史证明”为整个系统提供了去中心化时钟的解决方案，因此他们在此基础上构建了一个完整的区块链。

PoH 的基本原理：

1、SHA256 的快速循环，以使其每个输出都是下一个输入；

2、采样循环并记录迭代次数和状态；

记录的样本则代表的是，经过时间编码为一个可验证数据结构的时间。此外，此循环可用于记录事件。

1、保证所有引用任何样本的消息都已在样本之后创建；

2、可以将消息插入循环并与状态一起进行哈希处理，以确保在下一次插入之前创建消息。

借助历史证明，验证器可以创建历史记录，以证明某个事件在特定时间发生过。PoH 是一种高频可验证延迟函数（VDF），这是一个需要特定数量的连续步骤来评估的函数，但会产生可以有效且公开验证的独特输出。

其他区块链要求验证器相互交流以确认时间已经过去，但是 Solana 要求所有验证器通过不断解决基于 SHA256 的 VDF 来维护自己的时钟。由于每个验证器都在维护自己的时钟，因此会提前安排领导者选择一个完整的历元，历时数千个块。每个验证器都会因运行 VDF 而得到补偿，因为块生产者会因生产块而获得奖励。

历史证明让网络永不停歇，即使领导者不断轮换，不管网络的状况如何，它都在作为一个整体不断进步。验证器不需要彼此通信，网络就可以决定是否轮换验证器，这种机制使得 Solana 独一无二。PoH 还使 Solana 对网络上可用的块时间、块传播、吞吐量和分布式存储进行优化。

Tower BFT

Tower BFT 是 Solana 的实用拜占庭式容错（PBFT）的自定义实现，它更偏向动态而不是一致性。Tower BFT 利用 PoH 作为共识之前的时钟，以减少消息传递开销和延迟。

Turbine

受 BitTorrent 的启发，Turbine 是 Solana 的区块传播协议，它解决了区块链可扩展性的难题。区块链可扩展性的难题大多归结为带宽，如今大多数区块链每个节点的带宽都是固定的，因此增加总节点数也将增加将所有数据传播到每个节点所需的时间，这是一个大问题。

Solana 对此问题的解决方案就是涡轮机。它针对流式传输进行了优化，仅使用 UDP 传输数据，在区块生产者（leader）流式传输数据时，通过网络实现每个数据包的随机路径，前导将块分解为 64KB 的小数据包。所以对于一个 128MB 的数据块，领导者将产生 2000 个 64KB 的数据包，然后将每个数据包传输到不同的验证器。然后，每个验证器将包重新传输给一个新的对等组，Solana 称之为邻居。每个邻居负责将其数据的一部分传输到它下面的每个邻居。这使得每个邻居，由 200 个节点组成，有一个三级网络，从一个领导者开始，在大约 200 毫秒内到达 40000 个验证器。

Gulf Stream

Gulf Stream 是 Solana 的高性能网络内存管理解决方案。内存池是已经提交但尚未被网络处理的事务的集合。Solana 验证器可以管理 100,000 个内存池大小，它可以在几秒钟内执行，网络吞吐量为 50,000TPS。这可以通过将事务缓存和转发到网络的边缘来实现。由于每个 Solana 验证器都知道即将到来的领导者的顺序，因此他们可以提前将交易转发给预期的领导者，从而可以提前执行交易。这样可以减少确认时间，并避免大型内存池中的验证程序出现内存阻塞。Solana 的 Gulf Stream 解决方案是独特的，因为它不可能在其他网络中有一个不确定的领导者（区块生产者）。

Solana能够获得那么多人的瞩目，并且在区块链世界上留有一席之地，和它技术的创新性以及实用性密不可分。未来，Solana将从更多的方向研发技术，为更多区块链爱好者服务。如果你也想了解更多关于Solana 未来的可能性，扫描下方二维码，加入Solana Universe,让我们一起学习，了解真实的Solana！

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编译者/作者：Solana_Universe

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