Análisis profundo de la arquitectura técnica de Solana: desafíos y oportunidades detrás de un alto TPS.

Análisis de la arquitectura técnica de Solana: ¿Está a punto de迎来 su segunda primavera?

Solana es una plataforma de blockchain de alto rendimiento que utiliza una arquitectura tecnológica única para lograr un alto rendimiento y baja latencia. Su tecnología central incluye el algoritmo Proof of History (POH) que asegura el orden de las transacciones y un reloj global, el programa de rotación de líderes y el mecanismo de consenso Tower BFT que aumentan la velocidad de creación de bloques. El mecanismo Turbine optimiza la propagación de grandes bloques a través de la codificación Reed-solomon. La Máquina Virtual de Solana (SVM) y el motor de ejecución paralela Sealevel aceleran la velocidad de ejecución de las transacciones. Todo esto constituye el diseño arquitectónico de alto rendimiento de Solana, pero también conlleva algunos problemas, como caídas de la red, fallos en las transacciones, problemas de MEV, crecimiento excesivo del estado y problemas de centralización.

¿Regresará la arquitectura técnica de Solana para una segunda primavera?

El ecosistema de Solana se está desarrollando rápidamente, y varios indicadores de datos han crecido rápidamente durante la primera mitad del año, especialmente en los campos de DeFi, infraestructura, GameFi/NFT, DePin/IA y aplicaciones para consumidores. La alta TPS de Solana y su estrategia orientada a aplicaciones para consumidores, junto con un entorno ecológico con un efecto de marca relativamente débil, ofrecen a emprendedores y desarrolladores ricas oportunidades de emprendimiento. En el ámbito de las aplicaciones para consumidores, Solana ha demostrado su visión para promover la aplicación de la tecnología blockchain en un ámbito más amplio. Al apoyar iniciativas como Solana Mobile y construir SDKs específicamente para aplicaciones para consumidores, Solana está trabajando para integrar la tecnología blockchain en aplicaciones diarias, aumentando así la aceptación y conveniencia para los usuarios. Por ejemplo, aplicaciones como Stepn combinan blockchain y tecnología móvil para ofrecer a los usuarios experiencias innovadoras en fitness y redes sociales. Aunque actualmente muchas aplicaciones para consumidores todavía están explorando los mejores modelos de negocio y posicionamiento en el mercado, la plataforma tecnológica y el apoyo del ecosistema que ofrece Solana sin duda proporcionan un respaldo sólido para estos intentos innovadores. Con el desarrollo continuo de la tecnología y la madurez del mercado, Solana espera lograr más avances y casos de éxito en el campo de las aplicaciones para consumidores.

¿Volverá a florecer la arquitectura técnica de Solana?

Aunque Solana ha ganado una participación de mercado significativa en la industria de blockchain debido a su alto rendimiento y bajo costo de transacción, también enfrenta una fuerte competencia de otras nuevas cadenas públicas emergentes. Una plataforma de intercambio, como un competidor potencial en el ecosistema EVM, está viendo un rápido crecimiento en el número de direcciones activas en su cadena. Al mismo tiempo, aunque el valor total bloqueado (TVL) en el campo DeFi de Solana alcanzó un nuevo máximo histórico de (, competidores como esta plataforma de intercambio también están rápidamente apoderándose de la cuota de mercado, y la financiación del ecosistema de esta plataforma de intercambio también superó por primera vez a Solana en el segundo trimestre.

A pesar de que Solana ha logrado ciertos éxitos en términos de tecnología y aceptación en el mercado, necesita seguir innovando y mejorando para enfrentar los desafíos de competidores como ciertas plataformas de intercambio. Especialmente en áreas como mejorar la estabilidad de la red, reducir la tasa de fallos de las transacciones, abordar el problema del MEV y desacelerar la velocidad de crecimiento del estado, Solana necesita optimizar continuamente su arquitectura tecnológica y sus protocolos de red para mantener su posición de liderazgo en la industria de blockchain.

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Arquitectura técnica

Solana es conocida por su algoritmo POH, el mecanismo de consenso Tower BFT, así como por la red de transmisión de datos Trubine y la máquina virtual SVM, que ofrecen un alto TPS y una rápida finalización. Vamos a presentar brevemente cómo funcionan sus diversos componentes, cómo logran su objetivo de alto rendimiento en el diseño de la arquitectura, y los inconvenientes y problemas que surgen de dicho diseño arquitectónico.

) algoritmo POH

POH###Prueba de Historia( es una técnica que determina el tiempo global, que no es un mecanismo de consenso, sino un algoritmo que determina el orden de las transacciones. La tecnología POH proviene de la técnica criptográfica básica SHA256. SHA256 se utiliza comúnmente para calcular la integridad de los datos; dado un input X, hay y solo hay una salida Y única, por lo que cualquier cambio en X resultará en un Y completamente diferente.

En la secuencia POH de Solana, la aplicación del algoritmo sha256 garantiza la integridad de toda la secuencia, lo que a su vez asegura la integridad de las transacciones dentro de ella. Por ejemplo, si empaquetamos las transacciones en un bloque y generamos el valor hash sha256 correspondiente, entonces las transacciones en ese bloque quedan definidas; cualquier cambio provocará una alteración en el valor hash. Luego, este hash del bloque se utilizará como parte de X en la siguiente función sha256, añadiendo el hash del siguiente bloque. De este modo, tanto el bloque anterior como el siguiente quedan definidos, y cualquier cambio dará lugar a un nuevo Y diferente.

Este es el significado central de su tecnología Proof of History, el hash del bloque anterior se utilizará como parte de la siguiente función sha256, similar a una cadena, el último Y siempre incluye la prueba de la historia.

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En el diagrama de la arquitectura de flujo de transacciones de Solana, se describe el proceso de transacciones bajo el mecanismo POH. En un mecanismo de rotación de líderes llamado Leader Rotation Schedule, se selecciona un nodo líder entre todos los validadores de la cadena, el cual recopila las transacciones y las ejecuta en orden, generando una secuencia POH. Después, se genera un bloque que se propaga a otros nodos.

Para evitar que se produzca un punto único de fallo en el nodo líder, se ha introducido un límite de tiempo. En Solana, la unidad de tiempo se divide en epochs, cada epoch contiene 432,000 slots), cada slot dura 400 ms, y en cada slot, el sistema de rotación asignará un nodo líder. El nodo líder debe publicar un bloque(400ms) dentro del tiempo dado del slot, de lo contrario, se saltará este slot y se reelegirá el nodo líder para el siguiente slot.

En general, los nodos líder que utilizan el mecanismo POH pueden confirmar todas las transacciones históricas. La unidad básica de tiempo de Solana es el Slot, y los nodos líder necesitan transmitir bloques dentro de un slot. Los usuarios envían transacciones a los nodos líder a través de nodos RPC, los nodos líder empaquetan y ordenan las transacciones, luego ejecutan y generan bloques, los bloques se propagan a otros validadores. Los validadores necesitan alcanzar un consenso a través de un mecanismo sobre las transacciones dentro del bloque y su orden, y el mecanismo de consenso utilizado es el consenso Tower BFT.

( mecanismo de consenso Tower BFT

El protocolo de consenso Tower BFT proviene del algoritmo de consenso BFT, siendo una implementación de ingeniería concreta de este, y el algoritmo aún está relacionado con el algoritmo POH. Al votar sobre un bloque, si la votación del validador en sí es una transacción, entonces el hash del bloque formado por la transacción del usuario y la transacción del validador también puede servir como prueba histórica, donde los detalles de la transacción de cada usuario y los detalles de la votación del validador pueden ser confirmados de manera única.

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En el algoritmo Tower BFT se establece que, si todos los validadores votan por el bloque y más de 2/3 de los validadores votan a favor, entonces el bloque puede ser confirmado. La ventaja de este mecanismo es que ahorra una gran cantidad de memoria, ya que solo necesita votar sobre la secuencia de hashes para confirmar el bloque. Sin embargo, en los mecanismos de consenso tradicionales, generalmente se utiliza la inundación de bloques, es decir, un validador recibe el bloque y luego lo envía a los validadores cercanos, lo que genera una gran redundancia en la red, ya que un validador recibe el mismo bloque más de una vez.

En Solana, debido a la gran cantidad de transacciones de votación de validadores y a la eficiencia que aporta la centralización de los nodos líderes, así como al tiempo de Slot de 400 ms, esto ha llevado a que el tamaño general de los bloques y la frecuencia de producción de bloques sean particularmente altos. Los grandes bloques, al propagarse, también causan una gran presión en la red. Solana utiliza el mecanismo Turbine para resolver el problema de la propagación de grandes bloques.

( Turbine

El nodo líder divide el bloque en subbloques de shred a través de un proceso llamado Sharding, cuyo tamaño de especificación se basa en la unidad máxima de transmisión MTU), siendo la cantidad máxima de datos que se puede enviar de un nodo a otro sin necesidad de dividirlo en unidades más pequeñas ###. Luego, se garantiza la integridad y disponibilidad de los datos mediante el uso del esquema de códigos de borrado Reed-Solomon.

Al dividir el bloque en cuatro Data Shreds, y para prevenir la pérdida y el daño de datos durante la transmisión, se utiliza la codificación Reed-Solomon para codificar los cuatro paquetes en ocho, lo que permite tolerar una tasa de pérdida de hasta el 50%. En las pruebas reales, la tasa de pérdida de Solana es aproximadamente del 15%, por lo que este esquema es muy compatible con la arquitectura actual de Solana.

¿Volverá a tener un segundo auge la arquitectura técnica de Solana?

En la transmisión de datos a nivel de base, generalmente se considera el uso de protocolos UDP/TCP. Dado que Solana tiene una alta tolerancia a la tasa de pérdida de paquetes, se utiliza el protocolo UDP para la transmisión. Su desventaja es que no se retransmiten los paquetes perdidos, pero su ventaja es una mayor velocidad de transmisión. Por el contrario, el protocolo TCP retransmite múltiples veces en caso de pérdida de paquetes, lo que reduce drásticamente la velocidad de transmisión y el rendimiento. Con Reed-Solomon, este conjunto de soluciones puede aumentar significativamente el rendimiento de Solana, pudiendo mejorar hasta 9 veces en entornos reales.

Después de que Turbine fragmenta los datos, utiliza un mecanismo de propagación de múltiples capas para la difusión. El nodo líder entregará el bloque a cualquier validador de bloques antes de que termine cada Slot, y luego ese validador fragmentará el bloque en Shreds y generará códigos de corrección de errores. Después, ese validador iniciará la propagación de Turbine. Primero, debe propagarse al nodo raíz, y luego ese nodo raíz determinará qué validadores están en qué capa. El proceso es el siguiente:

  1. Crear una lista de nodos: el nodo raíz recopilará todos los validadores activos en una lista y luego los ordenará según el capital de cada validador en la red (, que es la cantidad de SOL en staking ). Los que tienen un mayor peso estarán en la primera capa, y así sucesivamente.

  2. Agrupación de nodos: Luego, cada validador ubicado en la primera capa también creará su propia lista de nodos para construir su propia primera capa.

  3. Formación de capas: Dividir los nodos en capas desde la parte superior de la lista, determinando dos valores: profundidad y amplitud, puede definir la forma aproximada de todo el árbol; este parámetro afectará la tasa de propagación de los shreds.

Los nodos con una alta proporción de participación, al dividirse en niveles, estarán en un nivel superior, lo que les permitirá obtener los shreds completos anticipadamente. En ese momento, podrán recuperar el bloque completo, mientras que los nodos en niveles posteriores, debido a la pérdida de transmisión, tendrán una menor probabilidad de obtener shreds completos. Si estos shreds no son suficientes para construir fragmentos completos, se pedirá al Líder que retransmita directamente. En este momento, la transmisión de datos se realizará hacia el interior del árbol, y los nodos de la primera capa ya han construido la confirmación del bloque completo, lo que significa que cuanto más tiempo pase después de que los validadores de los niveles posteriores completen la construcción del bloque, más tiempo tomará para que voten.

La idea de este mecanismo es similar al mecanismo de un solo nodo del nodo líder. En el proceso de propagación de bloques, también existen algunos nodos prioritarios que obtienen primero los shreds para formar bloques completos y lograr el proceso de consenso de votación. Llevar la redundancia a un nivel más profundo puede acelerar significativamente el proceso de Finalidad y maximizar el rendimiento y la eficiencia. Porque en realidad, las primeras capas pueden representar ya 2/3 de los nodos, por lo que la votación de los nodos posteriores ya no es relevante.

( SVM

Solana puede procesar miles de transacciones por segundo, principalmente debido a su mecanismo POH, consenso Tower BFT y mecanismo de propagación de datos Turbine. Sin embargo, SVM como máquina virtual de conversión de estado, si el nodo líder está realizando la ejecución de transacciones y la velocidad de procesamiento de SVM es lenta, esto reducirá el rendimiento de todo el sistema, por lo tanto, en relación a SVM, Solana ha propuesto el motor de ejecución paralela Sealevel para acelerar la velocidad de ejecución de transacciones.

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En SVM, las instrucciones se componen de 4 partes, que incluyen el ID del programa, la instrucción del programa y una lista de cuentas para leer/escribir datos. Al determinar si la cuenta actual está en estado de lectura o escritura y si las operaciones que realizan cambios de estado tienen conflictos, se puede permitir la paralelización de las instrucciones de transacción de la cuenta que no tienen conflictos en el estado, cada instrucción se representa con el ID del Programa. Y esta es también una de las razones por las que los requisitos para los validadores de Solana son tan altos, porque se requiere que la GPU/CPU del validador pueda soportar SIMD( instrucciones de múltiples datos) y capacidades de AVX de extensiones de vectores avanzados.

Desarrollo ecológico

En el actual proceso de desarrollo del ecosistema de Solana, se está inclinando cada vez más hacia la utilidad práctica, como Blinks, Actions e incluso Solana Mobile, y la dirección de desarrollo de las aplicaciones apoyadas oficialmente también.

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FlyingLeekvip
· 08-16 08:29
¿Sol quiere volver a Gran aumento?
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NervousFingersvip
· 08-15 01:45
Correr tan rápido es simplemente vender el motor.
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MemeTokenGeniusvip
· 08-13 22:07
La tendencia vuelve a surgir, no creo que sol pueda recuperarse.
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SnapshotStrikervip
· 08-13 22:06
sol viejo porridge es muy sabroso
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CoinBasedThinkingvip
· 08-13 21:50
Puede que tengamos que esperar un poco más por esto.
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HalfIsEmptyvip
· 08-13 21:46
sol ¡vamos! ¡todo dentro!
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PermabullPetevip
· 08-13 21:39
Avance rápido a 500u
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