Блокчейн продуктивності номер один: аналізуємо секрети швидкості Solana

Нещодавно опублікований звіт про продуктивність Блокчейн показує, що Solana має найшвидшу швидкість серед великих Блокчейн, з максимальною середньою реальною TPS за день, що досягає 1,054. На другому місці Sui з максимальною середньою реальною TPS за день 854. Варто зазначити, що найкращі показники мають Solana та Sui, які є не сумісними з EVM Блокчейн. Дані показують, що середня продуктивність не сумісних з EVM Блокчейн приблизно в 4 рази перевищує продуктивність сумісних з EVM Блокчейн.

Продуктивність блокчейнів, сумісних з EVM

Загальні методи підвищення TPS у Блокчейні включають: підвищення продуктивності вузлів, вдосконалення базового протоколу, збільшення розміру Блоку, оптимізацію протоколу консенсусу та вдосконалення способів виконання транзакцій тощо.

Для Блокчейн EVM, через обмеження віртуального середовища, найбільшим викликом є виконання транзакцій. EVM має дві основні проблеми з продуктивністю:

1. 256-бітна архітектура: хоча це полегшує обробку хеш-алгоритму Ethereum, але під час реальної роботи потрібно відображати на локальну архітектуру, що призводить до зниження ефективності.

2. Відсутність стандартної бібліотеки: у Solidity немає вбудованої стандартної бібліотеки, потрібно реалізовувати самостійно або використовувати сторонні бібліотеки, ефективність виконання значно нижча за попередньо скомпільовану стандартну бібліотеку.

З точки зору оптимізації виконання, EVM має ще дві великі недоліки:

1. Важко проводити статичний аналіз: Динамічний механізм переходів EVM ускладнює статичний аналіз коду, що впливає на реалізацію паралельного виконання.

2. Незріла JIT-компілятор: хоча є проекти EVM JIT, вони все ще на експериментальній стадії і не змогли повністю реалізувати потенціал оптимізації.

Отже, багато високопродуктивних публічних ланцюгів вибирають використання віртуальних машин на основі WASM, eBPF або Move байт-коду, а не EVM.

Шлях продуктивності Solana

Solana відома своєю унікальною механікою PoH (Proof of History) та низькою затримкою і високою пропускною здатністю. Ядром PoH є хеш-алгоритм, подібний до верифікованої затримки функції, який створює верифіковані та впорядковані записи подій, надаючи мережі надійне джерело часу.

Процес консенсусу Solana

Механізм таймінгу на основі PoH дозволяє мережі Solana планомірно змінювати лідерів. Кожні 400 мілісекунд - це слот, а кожні 4 слоти відбувається зміна лідера. Лідер відповідає за пропозицію нового блоку, а інші валідатори голосують за дійсність блоку. Як тільки блок отримує голоси більшості за вагою прав, він вважається підтвердженим.

Стратегії оптимізації продуктивності Solana

1. Gulf Stream: скасування публічного пулу пам’яті, пряме переадресування угод користувачів лідерам, що забезпечує швидку зміну лідера та попереднє виконання угод.

2. Технологія конвеєра: поділ обробки даних на кілька процесів різних апаратних компонентів для максимальної ефективності використання апаратного забезпечення.

3. Sealevel: Використання механізму блокувань читання/запису для досягнення паралельного виконання транзакцій.

4. Турбіна: оптимізація процесу розповсюдження блоків, зменшення використання пропускної здатності лідера.

5. TowerBFT: Реальний об’єднаний голосування за розгалуженнями, що підвищує ефективність консенсусу.

6. Cloudbreak: оптимізація структури бази даних, підвищення ефективності SSD.

7. Archiver: Перенесення завдань зберігання даних на спеціалізовану мережу вузлів, що зменшує навантаження на валідаторів.

Підсумок

Дизайн Solana полягає в тому, щоб програмне забезпечення Блокчейн могло розширюватися разом із підвищенням апаратної продуктивності. Використовуючи всі можливості сучасних комп’ютерних ресурсів ЦП, ГП і пропускної здатності, Solana теоретично може досягти швидкості обробки до 65 000 TPS.

Ця висока продуктивність та масштабованість робить Solana ідеальною платформою для обробки високочастотної торгівлі та складних смарт-контрактів. Незалежно від того, чи це DePIN/AI напрямок, чи Meme напрямок, Solana демонструє величезний потенціал. Незважаючи на те, що нинішнє регуляторне середовище все ще має невизначеність, позиція та консенсус Solana на крипторинку поступово зміцнюються, і вона має всі шанси стати наступним основним криптоактивом після Біткоїна та Ефіру.