O rei da performance em Blockchain: Analisando o segredo de velocidade do Solana

Recentemente, um relatório de desempenho de blockchain revelou que a Solana é a mais rápida entre as grandes blockchains, com uma média diária máxima de TPS real de 1.054. Seguindo-a está a Sui, com uma média diária máxima de TPS real de 854. Vale a pena notar que a Solana e a Sui, que apresentam o melhor desempenho, são blockchains não compatíveis com EVM. Os dados mostram que o desempenho médio das blockchains não compatíveis com EVM é aproximadamente 4 vezes maior do que o das blockchains compatíveis com EVM.

Gargalos de desempenho de blockchains compatíveis com EVM

Geralmente, os métodos para aumentar o TPS em Blockchain incluem: melhorar o desempenho dos nós, aprimorar o protocolo subjacente, expandir o bloco, otimizar o protocolo de consenso e melhorar a forma de execução das transações.

Para blockchains EVM, o maior desafio na execução de transações reside nas limitações do ambiente da máquina virtual. Existem dois principais problemas de desempenho no EVM:

1. Arquitetura de 256 bits: embora seja conveniente para processar o algoritmo de hash do Ethereum, na prática, precisa ser mapeada para a arquitetura local, resultando em baixa eficiência.

2. Falta de biblioteca padrão: O Solidity não possui uma biblioteca padrão integrada, sendo necessário implementar por conta própria ou usar bibliotecas de terceiros, com eficiência de execução muito inferior à das bibliotecas padrão pré-compiladas.

Do ponto de vista da otimização de execução, a EVM tem duas grandes desvantagens:

1. Difícil de realizar análise estática: O mecanismo de salto dinâmico da EVM torna o código difícil de analisar estaticamente, afetando a implementação da execução paralela.

2. O compilador JIT não está maduro: embora haja projetos JIT para EVM, ainda estão em fase experimental e não conseguiram aproveitar plenamente o potencial de otimização.

Assim, muitas blockchains de alto desempenho optam por adotar máquinas virtuais baseadas em WASM, eBPF ou bytecode Move, em vez de EVM.

O caminho de desempenho do Solana

Solana é conhecido pelo seu mecanismo PoH (Proof of History) único e pela baixa latência e alta taxa de transferência. O núcleo do PoH é um algoritmo de hash semelhante a uma função de atraso verificável, que cria um registro de eventos verificável e ordenado, fornecendo uma fonte de tempo confiável para a rede.

Processo de consenso Solana

O mecanismo de temporização baseado em PoH permite que a rede Solana alterne líderes de forma programada. Cada 400 milissegundos é um slot, e a troca de líderes ocorre a cada 4 slots. O líder é responsável por propor novos blocos, enquanto os outros validadores votam na validade dos blocos. Assim que um bloco recebe o voto da maioria do peso de participação, ele é considerado confirmado.

Estratégias de otimização de desempenho do Solana

1. Gulf Stream：Cancelar o pool de memória pública e encaminhar diretamente as transações dos usuários para o líder, permitindo uma rápida troca de líderes e pré-execução de transações.

2. Tecnologia de pipeline: divide o processamento de dados em vários processos em diferentes componentes de hardware, maximizando a utilização do hardware.

3. Sealevel: Utiliza um mecanismo de bloqueio de leitura/escrita para implementar a execução paralela de transações.

4. Turbine: otimizar o processo de propagação de blocos, reduzindo o uso de largura de banda do líder.

5. TowerBFT: Votação de bifurcações em tempo real, aumentando a eficiência do consenso.

6. Cloudbreak: otimizar a estrutura do banco de dados, aumentar a eficiência do SSD.

7. Archiver: Transfere as tarefas de armazenamento de dados para uma rede de nós especializada, aliviando a carga dos validadores.

Resumo

A filosofia de design da Solana é permitir que o software de blockchain se expanda à medida que o desempenho do hardware melhora. Ao aproveitar ao máximo os recursos de CPU, GPU e largura de banda dos computadores modernos, a Solana pode teoricamente atingir uma velocidade de processamento de 65.000 TPS.

Esta alta performance e escalabilidade fazem do Solana a plataforma ideal para lidar com negociações de alta frequência e contratos inteligentes complexos. Seja na pista DePIN/IA ou na pista Meme, o Solana demonstra um enorme potencial. Embora o ambiente regulatório atual ainda apresente incertezas, a posição e o consenso do Solana no mercado de criptomoedas estão gradualmente se solidificando, e espera-se que se torne o próximo ativo criptográfico mainstream após o Bitcoin e o Ethereum.