與其他區塊鏈相比,Solana 區塊鏈帶來的計算和性能上的改進可以實現一系列獨特的用例。

原文作者:Paul Veradittakit,Pantera Capital 創始合夥人
譯者:盧江飛

  • Solana 是一個區塊鏈,旨在成爲有史以來性能最高的去中心化網絡。自 2017 年推出以來,該網絡已在其生態系統中累積了 400 多個不同的 DApp。

  • Solana 網絡有 1000 個驗證節點,提供 400 毫秒出塊時間和每秒處理 50000 筆交易 (TPS) 的能力,大大超過以太坊的 10-15 TPS。Solana 的效率由 8 項核心創新而驅動,包括:

  1. 一個自定義的 Tower Consensus 算法,它使用權益證明(Proof-of-Stake)機制選出區塊提議者(block proposers),並使用歷史證明(Proof-of-History)哈希作爲全局時間源來確定網絡的最新狀態
  2. 網絡內的高效通信,包括將區塊分割成更小的數據包,這些數據包在節點之間廣播,並將交易轉發給預定的區塊領導者(block leaders);
  3. 節點的簡化事務處理,它同步執行非重疊事務(non-overlapping transactions)和交易執行管道階段(pipelines stages)以獲得更高的吞吐量;
  4. 專門架構來快速維護和更新賬戶狀態和特定節點以存儲區塊鏈狀態歷史;
  • Solana 網絡的原生代幣是 SOL,該代幣可用於:
  1. 支付交易費用,以補償驗證者的計算工作量並抑制網絡垃圾郵件;
  2. 在提議的區塊被確認時獎勵區塊領導者。在創世階段,Solana 鑄造了 5 億枚 SOL,由於網絡會銷燬部分交易費用,目前總供應量保持相對穩定;
  • Solana 的可擴展性使其成爲構建需要大量計算帶寬和高交易吞吐量 DApp 的主要平臺。在 DeFi、NFT 和遊戲領域,Solana 生態系統中一些最令人興奮的項目包括:
  1. Raydium,這是一個去中心化交易所(DEX),用戶可以在 AMM 流動性池中兌換資產或與 Project Serum (另一個 Solana DEX)支持的鏈上中央限價訂單簿(CLOB)進行交易;
  2. Oxygen,這是一種去中心化的大宗經紀商,使用戶能夠充分利用自己的全部加密投資組合作爲借貸抵押品
  3. Star Atlas,這是一個設置在未來空間中的大型多人遊戲元宇宙,玩家可以在其中擁有遊戲內置數字資產(可生成 NFT),並使用加密貨幣相互交易;
  4. Metaplex,這是一個簡化的接口,供創作者以較低鑄幣費用和多種拍賣形式推出 NFT 線上商鋪並與粉絲進行互動;
  • 最終,由於高昂的 Gas 費用和交易延遲等問題,越來越多的以太坊鏈上 DApp 開發人員和用戶感到沮喪。相比之下,Solana 無與倫比的可擴展性和效率使其成爲未來多鏈加密領域的行業領導者,而且還支持圍繞 DeFi、創作者和數字所有權等領域的大量用例。

什麼是 Solana?

Solana 是一個區塊鏈,旨在成爲有史以來性能最高的去中心化網絡。該項目由來自谷歌、蘋果、高通等高科技公司的員工建立,於 2017 年啓動了主網,目前已經發展成爲加密貨幣領域離最前沿的區塊鏈之一,Solana 協議上已經有 400 多個去中心化應用程序。

Solana 區塊鏈的目標是構建一個去中心化且免許可的節點網絡,以匹配單個節點的計算性能;該網絡目前由約 1000 個節點運營,每秒可以處理 50000 筆交易 (TPS),遠遠超過以太坊和比特幣的 10-15 TPS,甚至超過支付巨頭 Visa 的 1700 TPS。這種無與倫比的效率使 Solana 區塊鏈可以支持高速、可擴展且具有成本效益的交易,同時也使其成爲跨垂直領域(如 DeFi 和 NFT)構建高吞吐量加密應用程序的理想區塊鏈。

Solana 的技術骨幹架構

Pantera 合夥人:在新一波公鏈熱潮中重新認識 Solana支撐 Solana 區塊鏈的八項核心創新(資料來源:TheTie)

爲了從一組去中心化節點獲得單節點性能,Solana 區塊鏈中的狀態變化必須有計算限制,而且不能受到節點相互通信延遲的影響。 Solana 通過 8 項關鍵技術創新實現了這種突破性的效率:

1、歷史證明(Proof-of-History):Solana 區塊鏈的核心功能之一是記錄事件(例如交易)發生的順序,有效地運行一個時間同步記錄。比特幣和以太坊通過解決工作量證明共識的節點競爭將區塊(由一批未處理的交易組成)添加到區塊鏈的頭部來實現這一點,但工作量證明需要節點證明他們已經花費了一定的計算量(或時間)來增加區塊鏈。這種設計雖然有效,但每個區塊生成的時間大概需要 10 分鐘左右,這限制了網絡的可擴展性和吞吐量。爲了解決排序問題,Solana 區塊鏈使用了一個稱爲歷史證明 (PoH) 的過程,這是一個去中心化時鐘,通過遞歸計算稱爲可驗證延遲函數 (VDF) 的哈希函數 (SHA256) 來操作。VDF 的輸出(其實就是下一輪計算的輸入)與計算時 Solana 區塊鏈的狀態相關聯,由於這些值只能通過遞歸運行 VDF 來計算,因此該過程「證明」了區塊鏈的給定狀態在其他狀態之前或之後。最終,這使區塊鏈能夠增加而無需網絡驗證者相互交流。

2、Tower Consensus:Solana 區塊鏈使用了一種稱爲 Tower Consensus 的算法,這是一種類似實用拜占庭容錯(PBFT)的修改版本,在其所有節點上就區塊鏈的當前狀態達成共識。在 Tower Consensus 中,基於權益證明(Proof-of-Stake)選舉會提前選擇一個節點作爲網絡的領導者(提出下一個區塊),其中被選中的概率與節點質押的 SOL 代幣數量成正比。選定的領導者會將歷史證明哈希廣播到與自上一個區塊以來的交易相對應的網絡,網絡中的其餘節點(驗證者)投票決定是否在鏈上納入該區塊或排除該區塊;如果三分之二的節點投票將該區塊納入區塊鏈,則該區塊將會被不可逆轉地添加到鏈中。此外,一旦驗證者爲給定歷史證明哈希投票,他們必須滿足超時的條件,在這種情況下,他們不會爲至少 N 個哈希(不是給定哈希的子哈希)進行投票,這會以指數方式衰減無效區塊(分叉)成爲區塊鏈頭部的概率。根據經驗,通過 Tower Consensus,Solana 區塊鏈能夠實現 400 毫秒的出塊時間

3、Turbine:網絡延遲(節點向彼此廣播區塊或交易所產生的延遲)是衆所周知的去中心化區塊鏈效率瓶頸。 Solana 區塊鏈使用一種稱爲 Turbine 的獨特區塊傳播技術,該技術將區塊劃分爲數據包,然後將這些數據包散佈到一組隨機的 peer 節點,這些節點繼續在驗證器組中傳播消息。在擁有 40000 個驗證者的 Solana 網絡上,Turbine 允許在 400 毫秒內傳播新區塊。爲了解決這種扇形廣播過程中的容錯問題,每個數據包都會與 Reed-Solomon 糾刪碼相關聯。

4、Gulf Stream:爲了處理來自網絡客戶端(例如錢包)的 inbound 交易,Solana 區塊鏈使用了一種稱爲 Gulf Stream 的內存池管理方案。由於 Tower Consensus 提前選擇了網絡領導者,任何從客戶端接收交易的驗證者都會將交易轉發給即將到來的一位領導者,從而減少交易確認時間並使驗證者能夠提前執行交易。客戶端還會參考最近確認的區塊哈希來簽署交易;如果相關的區塊鏈哈希在「超時」時間內沒有得到網絡的確認,客戶端就可以確認交易無效,就不會在鏈上執行該交易。

5、Sealevel:Solana 區塊鏈使用了一個獨特的並行化交易處理引擎(parallelized transaction processing engine)來增加網絡吞吐量,這個引擎被稱爲 Sealevel (也是一個虛擬機),可以讓交易準確地預先指定它們將要讀寫的數據。Solana 系統還會識別不重疊(影響相同數據字段)的交易,然後並行執行這些交易。一旦 Sealevel 把需要並行處理的交易安排號,節點原生硬件就會使用稱爲伯克利數據包過濾器 (BPF) 的高性能字節碼來執行交易。

6、Pipelining:Solana 區塊鏈上的交易會通過一系列稱爲交易處理單元 (TPU) 的步驟進行處理,包括:內核級別的數據獲取、GPU 級別的簽名驗證、CPU 級別的銀行業務、以及內核級別的再次寫回。由於每個連續步驟涉及不同的硬件層,Solana 區塊鏈可以同時處理 50000 個交易;當交易處理單元把下一個區塊廣播給驗證者時,它就會開始讀取下一批數據包並驗證其簽名。

7、Cloudbreak:跟蹤賬戶狀態所需的內存是區塊鏈規模和效率的主要瓶頸;許多區塊鏈節點普遍使用的本地數據庫 LevelDB 最高可處理 5000 TPS。 Solana 使用一種稱爲 Cloudbreak 的定製設計狀態架構,該架構針對 SSD 的 RAID 0 配置中的併發讀取和寫入進行了優化。重要的是,該架構使驗證者能夠提前執行交易,從而減少交易確認的延遲。

8、Archivers (存檔器):由於區塊鏈網絡的內存佔用增長極快,因此數據存儲是區塊鏈可擴展性的關鍵瓶頸。 Solana 不是讓每個驗證器來存儲整個區塊鏈,而是將數據從驗證器卸載到 Archiver (存檔器)節點,這些節點不參與共識並具有存儲區塊鏈狀態歷史片段的顯式功能。網絡定期要求存檔器證明他們正在按要求存儲數據,這可以由驗證器 GPU 高效地批量完成。

SOL 代幣

Solana 區塊鏈以其原生代幣 SOL 爲基礎,這是一種激勵交易處理和區塊鏈誠實驗證的機制。當客戶端向網絡提交交易時,他們必須在 SOL 中包含交易費用,以補償驗證者爲包括交易和防止網絡垃圾信息所做的計算工作。當驗證者成功挖掘新區塊時,他們會收到通過新鑄造的 SOL 代幣來支付的區塊獎勵,激勵他們繼續誠實地驗證網絡。

在創世之初,Solana 區塊鏈發行了 5 億枚 SOL 代幣。儘管在向驗證者支付區塊獎勵時代幣供應量會膨脹,但 Solana 同時通過部分銷燬用戶支付的交易費用來減少代幣供應量。這個也會與其他代幣銷燬交易一起執行,繼而確保 SOL 的總供應量保持在大約 5 億枚左右。

兩週前,SOL 代幣的價格首次突破 100 美元,較 30 天前上漲了約 230%,後續甚至一度突破 200 美元。該代幣目前價格約 180 美元,流通供應量爲 2.9 億,是市值第六大的加密貨幣。
Pantera 合夥人:在新一波公鏈熱潮中重新認識 Solana2021 年八月 SOL 代幣價格走勢 (數據來源:CoinMarketCap)

生態蓬勃法制

Solana 與以太坊和其他面向智能合約的區塊鏈的核心區別在於:Solana 區塊鏈的可擴展性和交易處理效率(400 毫秒出塊時間和 50000 TPS)高得離譜。實際上,交易處理速度和網絡可擴展性一直是去中心化應用程序開發人員在以太坊區塊鏈上遇到的最大問題之一,這會產生極高的 Gas 費用和極慢的交易確認。Solana 區塊鏈效率很高,因此該平臺可以支持構建任何需要高吞吐量處理和超過計算能力的去中心化應用程序,這對於許多需要大量計算帶寬的遊戲或 DeFi 和 NFT 等領域尤爲重要,在這些領域中,計算複雜性和交易吞吐量會導致 Gas 價格上漲。Solana 的鏈上 Gas 費用是確定性的,每筆交易的費用爲千分之幾美分,相比之下,在撰寫本文時,以太坊的平均交易費用約爲 6.14 美元。

在這種高效率的推動下,Solana 生態系統市值迅速飆升,總鎖倉量也增長極快。
Pantera 合夥人:在新一波公鏈熱潮中重新認識 Solana
以下是一些 Solana 生態系統中最令人興奮的項目——

在去中心化金融領域裏:

1、Project Serum 是一個用於現貨和衍生品交易的非託管去中心化交易所 (DEX),它實施鏈上中央限價訂單簿 (CLOB),具有亞秒級結算和極低的費用,維護鏈上中央限價訂單簿需要快速共識和高效的網絡狀態更改,而 Solana 的架構剛好完美契合。目前,Serum 日交易量約爲 1 億美元,鎖倉量約爲 6.13 億美元。

2、Raydium 是一個去中心化交易所,它使用自動化做市商 (AMM) 爲鏈上中央限價訂單簿提供流動性。Raydium 與 Serum 之間有合作,因此可以告知用戶他們是否可以:

  1. 通過在 Raydium 流動性池內交換代幣
  2. 還是通過 Serum 的訂單簿進行交易來獲得更好的交易價格

另外,流動性提供者 (LP) 也可以通過質押 RAY 代幣賺取收益,目前 Raydium 日交易量約爲 4.63 億美元,鎖倉量約爲 16 億美元。

3、Saber 是 Solana 區塊鏈上的跨鏈穩定幣和同類包裹資產交易所,該項目使用自動化做市商來促進本地穩定幣和資產(USDC、USDT、SOL 等)即時交易,同時也支持來自其他區塊鏈的穩定幣和資產(DAI、UST、BTC、LUNA)的即時交易。目前 Sabre 擁有約 18 億美元的鎖倉量。

4、Oxygen 是一個去中心化的貨幣市場,主要爲 Solana 的鏈上借貸提供支持服務。用戶可以通過多種方式利用他們的抵押品借出和借入資產。此外,Oxygen 還支持交叉抵押,允許用戶用他們的整個投資組合抵押貸款,降低清算風險,同時基於訂單簿交易所可以使他們獲得更加公平的借貸利率。目前,Oxygen 的鎖倉量約爲 640 萬美元。

5、Phantom 在 Solana 區塊鏈上提供錢包服務,支持持有 Solana 代幣和 NFT,用戶可以在錢包中本地質押 SOL 代幣,還可以通過內置的去中心化交易所在錢包中進行本地代幣交換。用戶只需使用 Phantom 瀏覽器擴展程序插入 Solana 上的 Web3 DApp,就像在以太坊上使用 MetaMask 一樣便捷。

6、Synthetify 是一個支持合成資產交易的去中心化交易所。合成資產由 SNY 代幣支持,用戶在全球債務池進行質押,這個全球債務池充當用戶交易的對手方,並用從資產交換中賺取的費用獎勵利益相關者,相關資產價格由發佈到 Solana 區塊鏈的預言機決定。

在遊戲領域裏:

1、Star Atlas 正在推出一個以未來空間爲背景的大型多人元宇宙,遊戲內資產表示爲 NFT,賦予玩家對其遊戲狀態的獨特所有權。該遊戲還推出了用於遊戲內操作的代幣(例如購買皮膚或在治理中投票)並與 Serum DEX 鏈接以支持資本高效的遊戲內置經濟。在遊戲中無縫使用代幣需要大量的計算帶寬,而 Solana 的架構剛好完美契合。

2、Stardust 正在構建一套應用程序接口來支持遊戲開發者在遊戲中使用區塊鏈資產、Stardust 提供無摩擦、低費用的 NFT 創建服務,大幅簡化鏈上玩家管理功能和法定貨幣支付服務,而且還能與 Solana 生態系統中其他項目進行各種集成。

3、Aurory 正在創建一個數字元宇宙,以爲「邊玩邊賺」遊戲模式提供支持。遊戲中的角色(稱爲 Aurorians)是 NFT,代表遊戲中的身份,可授予訪問某些遊戲內置功能權限(例如皮膚或體驗),玩家還可以交易角色來賺取利潤或訪問不同的遊戲狀態。

4、DefiLand 正在構建一個以農業爲主題的元宇宙,以將 DeFi 遊戲化以加速大規模採用。遊戲內體驗將對應於核心 DeFi 行動,包括代幣兌換、流動性提供、質押和收益耕作、治理等。

在創作者經濟領域裏:

1、Solanart 是一個 NFT 市場,允許任何人以極低的 Gas 費用買賣基於 Solana 區塊鏈的 NFT。目前累計交易量已經超過 100 萬枚 SOL,日均交易量超過 1.85 萬枚 SOL,該 NFT 市場上最受歡迎的 NFT 系列包括:Degen Ape Academy、SolPunks 和 Bold Badgers Squad。

2、Audius 是一個去中心化流媒體平臺,使用基於 Solana 原生代幣促進藝術家和聽衆之間的直接付款交易,其商業模式繞過了唱片公司或 Spotify 和 Apple Music 等分銷商,這些傳統音樂分銷商不僅效率極低,而且還會掠奪創作者收入。藝術家可以將收藏品作爲 NFT 發佈,以提高粉絲的參與度,目前該平臺擁有超過 100000 名藝術家,包括 Skrillex、deadmau5 和 ODESZA,並且最近宣佈與 TikTok 建立合作伙伴關係。 (延伸閱讀 《音樂創作者收入菲薄,而 Audius 吸引了 4 萬名創作者與 25 萬聽衆直接交易》)。

3、Metaplex 正在爲創作者構建類似 Shopify 的使用體驗,以通過簡化的拖放界面啓動他們自己的 NFT 線上商鋪。得益於 Solana 架構,該服務只需支付極低的鑄造費用(通常不到 1 美元),創作者的鏈上利潤和版稅也可以被無縫分割,此外他們還提供了多種拍賣形式,旨在幫助創作者與粉絲建立更牢固關係。

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最後的想法

儘管最近以太坊進行了倫敦升級,但開發者依然對其速度和可擴展性存在明顯擔憂,這可能會嚴重限制以太坊生態系統的未來發展。隨着網絡變得越來越飽和,高昂的 Gas 費用和緩慢的交易時間也讓許多用戶和 DApp 開發人員感到沮喪,導致加密市場對更具可擴展性、計算效率更高的 Layer 1 架構的需求越來越大

Solana 網絡的出塊時間只有 400 毫秒,網絡處理容量可達 50000 TPS,使其成爲很多需要處理大量用戶和高交易吞吐量的 DApp 首選。與其他區塊鏈相比,Solana 區塊鏈帶來的這些計算上的改進可以實現一系列獨特的用例,比如:

  • 讓 DeFi 項目變得不再孤立;
  • 讓 DEX 變得更加資本高效和可組合;
  • 讓遊戲內出現更具活力的數字資產;
  • 讓創作者可以使用更多圍繞 NFT 銷售和音樂等垂直領域的工具;

加密社區對 Solana 未來支持 DApps 的能力充滿信心,這種信心已經反映在了 SOL 原生代幣了,該代幣價格一度突破 200 美元。隨着加密技術向多鏈領域發展,Solana 正在成爲一個無與倫比的平臺,完全適用於那些需要低延遲和高可擴展性的 DApp。

來源鏈接:veradiverdict