Solana由前高通,英特尔和Dropbox工程师于2017年底创立,是一种单链委托权益证明协议,其重点是在不降低分散性或安全性的前提下提供可扩展性。Solana扩展解决方案的核心是名为“历史证明(PoH)”的分散式时钟,旨在解决分布式网络中没有单个可信赖时间源的时间问题。通过使用可验证的延迟功能,PoH允许每个节点使用SHA256计算在本地生成时间戳。这样就无需在整个网络上广播时间戳,从而提高了整体网络效率。

SOL是Solana区块链的本地令牌。Solana使用委托权益证明共识算法来激励令牌持有者验证交易。作为Solana安全设计的一部分,所有费用都将在SOL中支付并被烧掉,从而减少总供应量。这种通货紧缩的SOL机制激励了更多的代币持有者参股,从而提高了网络安全性。

项目权益证明

Solana使用权益证明(POS)来达成共识,并且它具有许多其他基于POS代币的相同特征。作为一个复习这里是是POS代币的一些主要特征:

POS代币的证明使用验证器

POS可通过证明

1.把代币锁在钱包里

2.将代币锁在主节点上,有助于链的稳定性

支付顺序由POS代币或主节点奖励计划的“年龄”决定。

每个POS钱包或主节点奖励计划都会收到铸币或新伪造的代币。

离线时间太长的钱包或主节点奖励计划不再“支付”,可能会从网络中删除。

POS的作用是防止不良行为的参与者通过破坏网络的安全性而引入无效的事务。

对“坏角色”的惩罚可能是损失了POS代币和奖励。

只要证明利益的回报大于通过欺诈获得收益的机会,信任就能得到保证。

Solana有非常相似的结构,但他们以一种稍微不同的方式实现了他们的POS。

Solana从那些已被连接的节点中选择了一个验证器(即,把一个代币投进去)。

然后,验证器的投票和选择将由一直处于最长或最多绑定节点的节点来确定。

Solana依赖于快速确认;如果一个节点在指定的时间内没有响应,它被标记为失效并从投票中移除,如果该节点当时是验证器,则举行新的选举以选择新的验证器。

如果一个超级多数节点(三分之二节点)在该超时内投票,则该分支被认为是有效的。

裁剪是使权益无效的行为,它防止验证器进行欺诈或试图验证多个节点,因为保税代币将丢失。

一个主要的区别是次级选举节点的概念。一旦被选中,辅助节点就可以在网络中断或其他故障的情况下接管主要角色。

技术特点

工作历史证明PoH:达成共识前的时钟。验证事件的时间顺序

基站拜占庭容错(Tower BFT):实用BFT(PBFT)的PoH优化版本。拜占庭容错(BFT)是一种缓解分布式系统中不良行为的方法

涡轮机(Turbine):区块传播协议

海湾流(Gulf Stream):无内存交易转发协议

海平面(Sealevel):并行智能合约

管道(Pipeline):用于验证的交易处理单位,可以优化利用硬件,大幅提高性能

云散(Cloudbreak):水平拓展的账户数据库

档案(Archivers):分布式账本存储。Archiver节点存储交易状态历史记录碎片,用于Poh优化后的PoRep(Proof of Replication)证明存储状态

虫洞(Wormhole)协议:连接以太坊的桥,它支持ETH和ERC-20代币

激励机制

Solana使用权益证明(POS)来达成共识,并且它具有许多其他基于POS代币的相同特征。

但他们以一种稍微不同的方式实现了他们的POS。

Solana从那些已被连接的节点中选择了一个验证器(即,把一个代币投进去)。

然后,验证器的投票和选择将由一直处于最长或最多绑定节点的节点来确定。

Solana依赖于快速确认;如果一个节点在指定的时间内没有响应,它被标记为失效并从投票中移除,如果该节点当时是验证器,则举行新的选举以选择新的验证器。

如果一个超级多数节点(三分之二节点)在该超时内投票,则该分支被认为是有效的。

裁剪是使权益无效的行为,它防止验证器进行欺诈或试图验证多个节点,因为保税代币将丢失。

一个主要的区别是次级选举节点的概念。一旦被选中,辅助节点就可以在网络中断或其他故障的情况下接管主要角色。

项目实现机制

Solana的PoH并不是共识机制,也不是抵抗女巫攻击的机制。它本质上是针对区块链时钟问题的解决方案。当前区块链的时钟按照区块滴答来行进,比如比特币,其时间滴答大约每十分钟一次,每次滴答更新一次区块,区块的更新代表全局状态的更新。

也就是说,在比特币的PoW机制中,时间和状态是耦合的,保持同步的行进。中本聪通过将PoW、难度调整以及最长链规则结合一起,实现了在无须许可环境下的全局共识。

不过,这种全局共识也存在吞吐量的限制,因为吞吐量取决于区块大小和区块时间。区块越大,区块时间越短,吞吐量越大。但区块越大不利于节点的去中心化,减少区块时间则会增加链分叉的概率。

为提高吞吐量,Solana提出了将时间和状态解耦的方案,如何实现这一点?需要全局可用的时钟。

有了全局时钟,状态更新可按照异步方式进行;有了全局一致的时钟和交易时间戳,可以实现交易在网络间的持续流动。Solana的PoH机制就是为网络中的所有节点产生全局可用的时间链。

有了独立的时间链,验证的领导者在收到时间戳后会尽快广播给委员会。时间戳有规范顺序,不是区块生产者任意确定的顺序,这样,Solana中的验证者可以实时向其他节点发送状态更新。

节点持续收到新的交易,交易有发送者签名过的PoH哈希,并将其转发给邻居节点。

Solana的验证者通过SHA-256顺序哈希的VDF(可验证延迟函数)来解决时钟问题。每个Solana的验证者使用VDF来维持其自己的时钟,可以为周期(epoch)提前安排领导者。

通过PoH,Solana的验证领导者可以实现持续轮换,且其轮换的决定是异步进行的。Solana网络也可以轮换验证者,且其轮换可在验证者之间无须相互交谈就可实现。

而通常的区块链则需要验证者之间进行交谈才能作出轮换决定。这种设计给予Solana更大的可扩展性空间。

除了PoH,Solana在共识机制、区块广播、账本存储等方面也进行了优化。

代币使用场景

SOL是Solana区块链的原生资产。它用于:

抵押:Solana正在通过抵押SOL令牌来实现通货膨胀奖励,以换取网络的供电和支持。

交易费用:用户可以使用SOL令牌支付简单的令牌交易和网络上的智能合约执行费用。

治理:SOL令牌将在将来用于治理投票。

采用算法

去中心化网络总是存在不同步的情形,如何达到共识是去中心化网络首要解决的问题。Solana的思路是找到一个可验证的、共享的时间。SHA 256作为Solana的验证延迟函数(Verifiable Delay Function),具有不可逆性,只能单向计算。PoH中,上一个输出作为SHA256的当前输入,需要写进的数据附加在输入里,如此往复,周期性地记录每次SHA 256输出和次数,验证节点通过验证和重复这个计算过程得到需要的时间间隔。

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