SOL:金色觀察｜Solana網絡運行的技術邏輯

每個區塊鏈網絡，都有網絡層、共識層、應用層的區分。每個區塊鏈網絡的特性不同，也有事因為在不同的分層里的設計思路不一樣。本文中，我們將整理Solana網絡的運行邏輯，可以通過這些資料了解到為什么Solana會在以太坊2.0還沒上線的時候，會比以太坊好用。

以太坊的總帳本在1.0鏈上，是由礦工維護的，在2.0里，礦工變成驗證者，驗證者用計算設備建立驗證器代替了原來的礦機。Solana也是通過驗證者保護總帳本的，不過驗證者的在形成共識的算法不太一樣。通過下面的順序，可以了解到共識形成的過程。

Solana集群

Solana集群是一組驗證人，共同保持賬本的完整性，存在多個集群。

創建集群

在啟動任何驗證節點之前，首先需要創建一個創世配置。創世配置會配置一個具備引導驗證能力的節點，第二個驗證節點可聯系引導驗證節點來注冊為一個驗證節點。然后，其他驗證節點將在集群的任何已注冊成員中繼續注冊。

BTC減半倒計時｜金色財經挖礦收益播報:金色財經報道，據OKEx礦池數據顯示，下一次BTC減半日期預計為2020年5月10日，今天距此還有57天。BTC當前塊高621419，下一次減半塊高630000。今日全網算力約115.25EH/s，全網難度約16.55T，預測下次難度17.42（5.22%），距離調整還剩還有10天，今日BTC收益：0.00001519BTC/T/天。[2020/3/13]

驗證節點會收到領導者的所有條目，并提交投票以確認這些條目的有效性。投票后，驗證節點需要存儲這些條目。不過一旦驗證節點發現存在足夠多的副本，它將刪除自身的副本。

加入集群

驗證節點通過發送到控制臺（control?plane）的注冊消息進入集群。控制臺使用八卦（gossip）協議實現，這意味著節點可以向任何現有節點注冊，并期望其注冊傳播到集群中的所有節點。一個節點可以確保它最終擁有與每個其他節點相同的信息，但任何一個節點都無法審查該信息。所有節點同步所需的時間與參與群集節點數的平方成正比。

現場 | 金色財經主辦的“與時共創”頒獎盛典在京舉行:2019年12月27日，由金色財經主辦的“與時共創”頒獎盛典在京舉行。本次活動邀請到國內外百余家知名區塊鏈企業、300多名行業領袖、眾多產業上下游服務機構代表等業界知名人士共同見證此次頒獎盛典。

作為本次活動的重點，“與時共創”頒獎盛典主要對區塊鏈行業從業者與時代共同進步的努力與成就進行激勵。對于本次各個企業的評選，金色財經“與時共創”活動邀請到40余名資深行業專家作為專業評選團，結合網絡投票進行綜合評審，通過不同的獎項，對各個企業對實現賦能實體創新引領行業未來發展的努力進行表彰，實現與時代共同探索區塊鏈，共創行業美好藍圖。[2019/12/27]

將交易發送到集群

客戶端將交易發送到任何驗證節點的交易處理單元(TPU)端口。如果該節點處于驗證節點角色，則它將交易轉發給指定的領導者。如果處于領導者角色，則該節點將傳入的事務捆綁在一起，對其打上時間戳，來創建一個條目（entry），然后將其推送到集群的數據中心（dataplane）。進入數據中心后，交易將由驗證節點進行驗證，從而將交易有效地添加到賬本中。

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確認交易

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Solana集群能夠在亞秒級的時間內確認（confirmation）最多150個節點，并要計劃擴展到成千上萬個節點。一旦完全實施，確認時間預計只會隨著驗證節點數量的對數而增加，而對數的基數又很高。網絡增長到一定規模后，就會變得太慢而無法實現亞秒級確認。將消息發送到所有節點所花費的時間與節點數的平方成正比。如果區塊鏈想要獲得低確認率并嘗試使用網絡來做到這一點，它將被迫集中到少數幾個節點上。

所以可以使用以下技術組合來實現可擴展的確認：

使用VDF樣本對交易打上時間戳并簽名。將交易分為幾批，將每筆交易發送到單獨的節點，同時每個節點都與對等節點共享其批次。遞歸地重復上一步，直到所有節點都具有所有批次。

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Solana以固定的時間間隔（稱為插槽）輪換領導者。每個領導者只能在其分配的時段內產生條目。領導者因此對交易加上時間戳記，以便驗證節點可以查找指定領導者的公鑰。然后，領導者對時間戳進行簽名，以便驗證節點驗證簽名，證明簽名者是指定領導者公鑰的所有者。

接下來，將交易分成批處理，以便節點可以將交易發送給多方，而無需進行多份復制。例如，如果領導者需要將60筆交易發送到6個節點，則它將把60筆交易的集合分成10筆交易的批次，并向每個節點發送一個交易。這能夠讓領導者將60筆交易放在網絡上，而不是每個節點60筆交易。接著，每個節點都與對等節點共享其批次。一旦節點收集了全部6個批次，它將重建60個交易的原始集合。

這種技術可以被稱為（渦輪區塊傳播）Turbine?Block?Propogation。

快速、可靠的同步是Solana實現超高吞吐量的最大原因。Solana采取了歷史證明PoH算法。通過帶有加密證明“時間戳”的領導節點證明自上次確認以來，確實已經過了一段時間。以證明所有哈希到證明中的數據肯定都是在證明之前發生的。然后該節點將新區塊分享給驗證節點，它們能夠驗證這些證據。

區塊可以按照任何順序甚至延遲好幾年才傳到驗證節點那里。通過這種可靠的同步保證，Solana能夠將區塊分解成更小的批量交易，稱為條目（entries）。在達成任何共識之前，條目都會實時傳輸給驗證節點。

在技術的角度，Solana從來都沒有發送區塊，但是會使用這個詞語來描述驗證節點對條目進行投票，最終取得確認。這樣，Solana的確認時間就可以達到800毫秒。在這個模式下，如果對某個事件無法達成共識，節點只需要簡單地回滾其狀態。

領導者輪換

每個驗證節點使用同一種算法來選擇預期的領導者。當驗證節點收到一個新的簽名賬本條目時，可以肯定某條目是來自預期的領導者。分配給每位領導者的插槽順序稱為leader?schedule（領導者安排表）。

一個驗證節點會拒絕未經過插槽領導者簽名的區塊。所有插槽領導者的身份列表稱為領導者安排表。領導者安排表是通過本地定期重新計算產生的。它指派插槽領導者持續一段稱為epoch（紀元）的時間。安排表必須早于它分配的時間段，這樣它保證了計算計劃的賬本狀態最后能夠確定。該持續時間稱為領導者安排表偏移時間。Solana將偏移時間設置為直到下一個epoch的插槽持續時間。也就是說，一個epoch的領導者計劃通過上一個epoch開始時的賬本狀態來計算得到。一個紀元的偏移量是比較隨意的，并且假定時間足夠長，使所有驗證節點都將在生成下一個計劃之前確定其賬本狀態。集群可以選擇縮短偏移時間，來縮短質押變化與領導者計劃更新之間的時間。

在沒有分區的情況下運行時間比一個epoch長的時候，只有在根分叉的epoch邊界才能生成安排表。由于安排表用于下一個紀元，因此在下一個紀元之前，任何質押給根分叉的新質押都不會被激活。用于生成領導者計劃的區塊是跨過紀元邊界的第一個區塊。

如果分區比一個epoch時間短，集群將按以下方式運作：

驗證節點在投票時不斷更新自己的根分叉。

每次在紀元邊緣的插槽高度的時候，驗證節點將更新其領導者安排表。

寫在最后

正是因為對共識的改動，Solana出世的時候就以一個高性能公鏈的角色面對市場，其使用的類權益證明修改版PoH是在權益證明性能之上再次修訂的，目標就是性能更高，這樣做的目的也是即使以太坊2.0出現之后，網絡仍舊有競爭力。

不過這種共識體現的競爭力是在應用上，而不是在本身技術攻堅上。在某些信仰純粹的技術人員眼中，Solana可能有些過于中心化，只是在龐大的市場里，區塊鏈網絡面對不同受眾，會體現出不同的優劣，也能得到不同的發展。

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