Solana：区块链最新的档案友好型扩展解决方案

2022 年 5 月 6 日。Solana 区块链从头开始设计，采用新的共识协议，使其能够高速运行。它使用两层：核心层的权益证明（PoS）共识机制；以及一个以 WebAssembly (WASM) 形式支持智能合约的应用层。

现在您一定想知道 SOL 或 Solana 是什么？Solana 是一个用 Rust 编写的开源项目。据该公司称，Solana 的区块链可以在单个集群上处理每秒 65,000 笔交易 (TPS)。

该项目旨在“通过提供可忽略不计的交易费用、简化部署和维护、通过节点内工作负载的分片和并行化提高吞吐量以及支持智能合约的多种语言来减少区块链与传统企业基础设施之间的摩擦。”

“第 0 层”解决方案

Solana 是“第 0 层”解决方案，这意味着它是区块链的基础层。它位于区块链堆栈中协议层的正下方，通常由第 0 层到第 2 层组成。第 0 层是构建其他一切的架构；它是使网络存在并执行其功能的实际硬件和软件。

第 1 层负责协议规则和功能——任何区块链项目的基本元素（如共识机制、密码安全等）。最后，第 2 层处理特定于应用程序的功能；它实现了智能合约、dApps（去中心化应用程序）等。

由于其性质，第 0 层在区块链中具有特殊的地位：与其他层相比，它相对稳定，因为它不会经常或快速更改。因此，在此级别设计区块链时，与更高级别的层相比，可用的选项更多，例如第 1 层或第 2 层（可能需要频繁更新和更改）。

使用历史证明 (PoH) 的基于共识的分类帐

Solana 是一种基于共识的分类账，它利用历史证明(PoH)。这是工作量证明系统的替代方案，它提供了一些重大改进。

自引入加密货币以来，比特币等工作量证明系统就已经存在，但它们难以扩展，因为它们需要大量的计算能力。为了确保交易有效，网络上的每台计算机都必须使用计算能力来解决难题。

当一台计算机解决了这个难题时，网络中的所有计算机都可以将一个新的交易块添加到链中。这个过程会随着每个新区块重复，因此平均每 10 分钟左右，链上就会有一个新区块！

这个概念适用于比特币，它每小时只需要大约 6 个区块，但是当你试图将区块链吞吐量提高到略高于比特币的水平时，这个扩展问题变得更加明显。在 Solana 的例子中，我们希望每秒处理数十万甚至数百万的事务！

历史证明通过减少在每一轮中验证交易所需的工作量来帮助解决这个问题，而不是使用比特币和以太坊等 PoW 系统一次性完成所有工作，在这些系统中，您需要在零时间进行一次大型突发计算，然后才能进行任何操作否则可能发生。

目标是效率：如果验证过程中所需的步骤更少，那么矿工/用户在不牺牲安全性的情况下成功完成任务所需的整体时间会更少，因为他们在最迫切需要的时候没有足够的资源可用？

区块链每秒可处理 50,000 笔交易

Solana 区块链的最大吞吐量为每秒 50,000 笔交易，当然不是最快的。相比之下，Visa 平均每秒能够处理 24,000 笔交易。同时，它仍然令人印象深刻，因为大多数其他区块链网络要慢得多。比特币网络每秒只能处理 7 笔交易，而以太坊目前的限制大约是每秒 15 笔交易。

该团队有一个简单但雄心勃勃的目标：Solana 正在努力成为可以扩展到每秒数百万笔交易的区块链。如果他们成功了，那么 dApp 将能够以比以往更高的水平提供他们的服务。

为此，Solana 使用了三层：网络层、存储层和应用程序执行层。这个想法是每个组件都需要能够一起扩展。为了演示这在实践中是如何工作的，让我们看一下存储层的示例，因为它是这里最有趣的组件，并说明了 Solana 如何对以太坊等区块链使用的传统方法进行创新。

交易被并行验证

虽然并行验证和执行是 Solana 的定义特征，但这两个属性并不是 Solana 独有的。许多区块链可以并行验证，最著名的是比特币的闪电网络。问题是区块链的吞吐量和延迟只能通过并行化线性扩展，如果它尽可能充分地利用这个属性。

简而言之，这意味着整个区块链的结构必须使得每笔交易都可以与其他所有交易并行验证。

使用一次性管道执行事务

如果您曾经使用过计算机，那么您很可能会遇到一次性管道。单程流水线是一种执行和管理构成任何计算任务的指令序列的方法。分解为核心组件时最容易理解：

·fetch

·decode

·execute

·memory access

·write back

该架构确保事务的线性性能永不下降

Solana 的架构旨在确保事务的线性性能永远不会降低，无论吞吐量规模如何。这意味着需要处理的数据量不会影响性能。该架构围绕这三个原则构建：最大可扩展性、最大吞吐量和最大性能。

实现可扩展性的第一步是从区块链的序列化范式转向并行化解决方案。如果你不熟悉序列化，你可以把它想象成类似于浏览器渲染网页的方式——一次一个字符。

Solana 的运作方式不同：通过允许并行处理数据，即使硬件资源有限，网络也能够实现更高的每秒事务处理 (TPS) 容量。换句话说，并行化数据可以提高整体处理能力。