區塊鏈:了解Solana：領導者輪換機制

可擴展性是區塊鏈行業的一個持續性挑戰。

隨著去中心化金融的爆炸式增長，區塊鏈對于可擴展性的要求越來越高。各種區塊鏈正試圖通過分片、Layer2和側鏈等可擴展性方案來解決此難題。而Solana卻采用了更直接的方案——在Layer1提供超快速、安全且抗審查的公鏈，以此為面向全球的去中心化應用提供高可擴展性的開放基礎設施。

歸功于獨創的PoH（工作歷史證明）共識，性能為業內頂尖的Solana正著向世界上第一個Web級的去中心化網絡邁進。基于工作歷史證明證明，Solana鏈上的所有節點能夠通過算法生成統一的時間戳，降低信任成本，提升效率，同時其所有的驗證和處理都以異步的狀態進行。

Solana生態系統中有多個角色（領導者、驗證者、存檔者等）。與DPoS區塊鏈不同，Solana不會在網絡參與者之間委派這些角色，而是由Solana節點履行網絡的所有角色。

美聯儲埃文斯：需要了解央行數字貨幣的風險:美聯儲埃文斯表示，如果做得好，央行數字貨幣可能是有益的，但需要了解其風險。對于央行數字貨幣有所懷疑。（金十）[2021/7/16 0:55:42]

Solana領導者的任務是生產新區塊，它們每四個塊（1.6秒）旋轉一次。處于領導地位的節點將所有交易放入該節點正在生產的四個區塊中。該節點將這些包含事務的塊顯示給名為Solana Clusters的相關節點組。集群使用數字時間戳作為參考來驗證交易，并將記錄快速傳遞給其他節點。

創世配置聲明了第一個紀元的第一個領導者。這個領導者最終被安排在前兩代，因為領導者計劃也在下一個時代的slot 0生成。前兩個時期的長度也可以在創世配置中指定。第一個紀元的最小長度必須大于或等于Tower BFT中定義的最大回滾深度。

聲音 | 人民日報：數字貨幣，你了解多少:人民日報今日刊文《數字貨幣，你了解多少》。人民銀行有關負責人近日表示，央行將數字貨幣作為未來最重要的基礎設施之一，積極開展法定數字貨幣研發工作。目前，數字貨幣在堅持雙層投放、M0替代、可控匿名的前提下，基本完成頂層設計、標準制定、功能研發、聯調測試等工作。下一步，將遵循穩步、安全、可控原則，合理選擇試點驗證地區、場景和服務范圍，不斷優化和豐富功能，穩妥推進數字化形態法定貨幣出臺應用。[2019/12/30]

在工作歷史證明的支持下，領導者會不斷輪換，無論網絡狀況如何，整個網絡都無需任何驗證者交流，遇到錯誤也不會停止，而是馬上在新的區塊高度上開始接下來的行動。這意味著Solana的網絡成為了“永動機”。因為領導者和驗證者都是可輪換的。

聲音 | 救助兒童會Paul Ronalds：慈善機構領導者也應去了解區塊鏈等技術如何運作:根據Coincryptorama消息，救助兒童會首席執行官Paul Ronalds在關于區塊鏈對慈善事業的潛在影響的小組討論后表示，慈善機構對區塊鏈的使用還處于初期階段”，要在其潛力被夸大之前需要進行更多的討論和研究。慈善機構面臨的主要障礙之一是，當涉及區塊鏈這種存儲數據的方法時，行業領導者并不能很好理解，我們需要確保慈善機構領導者同樣參與、了解數字世界以及如何運作區塊鏈等技術，來幫助他們的做好慈善事業。[2018/9/3]

同時，Solana領導者的輪換決策是異步進行的。這一核心創新開辟了其向上堆棧的設計空間。

領導者是被精確選擇的，但一次只有一個領導者的弊端也同時存在。

中鈔區塊鏈技術研究院“Pick你的畫” 助快速通俗了解區塊鏈:6月1日，中鈔區塊鏈技術研究院推出一款區塊鏈小程序——Pick你的畫。這款小程序可將圖片上傳至區塊鏈進行登記，固化上傳人、時間和圖片DNA，永久留存、不可篡改。據悉，小程序的背后使用的是中鈔區塊鏈技術研究院自主研發的絡譜區塊鏈登記開放平臺，該平臺可以登記數字身份、數字憑證，證明身份、時間、數據、憑證的關系，增進可信協作。目前，已經有100多家單位申請接入測試。“Pick你的畫”屬于對數據進行登記，算是一款最簡單的區塊鏈應用示例。他們表示，希望通過這一款小程序幫助大家快速而通俗的理解區塊鏈知識和機理。[2018/6/1]

惡意領導者可以審查投票和交易。由于審查無法與網絡丟棄數據包區分開來，集群不能簡單地選擇一個節點來無限期地擔任領導者。相反，集群通過“輪換”機制來規避惡意領導者的風險。

金色財經現場報道 九鼎區塊鏈實驗室創始人孫建：把個人征信上鏈是了解一個人的最好方式:九鼎區塊鏈實驗室創始人孫建在第三屆中國股權轉讓論壇暨上表示，了解一個人最好的方式，是把個人的征信全部上鏈。[2018/4/13]

前文介紹，領導者的產生和認證都是異步進行的。在整個系統中，每個領導者都被分配在一個插槽的插槽順序列表“領導者時間表”中，對照這個列表，每個驗證者都能使用相同的算法選擇預期的領導者。當驗證者收到一個新的簽名分類帳條目時，可以確定條目是由預期的領導者生成的。

因此，如果想保證系統判斷的流暢性，“領導者時間表”的調度必須在它分配的槽位之前早早地被計算出來，這樣它用來計算調度的分類帳狀態才能最終確定。

那么“領導者時間表”又是怎樣產生的呢？

1.  定期使用PoH刻度高度（一個單調遞增的計數器）來播種一個穩定的偽隨機算法；

2. 在該高度，對所有具有領導身份的抵押賬戶進行抽樣，這些賬戶在集群配置的滴答數內進行了投票。該樣本稱為活動集；

3.  按權益權重對活動集進行排序；

4.  使用隨機種子選擇按權益加權的節點以創建權益加權排序；

5.  此排序在集群配置的滴答數后生效。

該持續時間稱為領導者計劃偏移量。Solana將偏移量設置為槽的持續時間，直到下一個紀元。

也就是說，一個epoch的leaderschedule是從上一個epoch開始時的賬本狀態計算出來的。一個epoch的偏移量是相當任意的，并假設足夠長，以便所有驗證者都將在生成下一個時間表之前完成其分類帳狀態。集群可以選擇縮短偏移量，以縮短權益變更和領導者時間表更新之間的時間。

由于這樣的異步性，在下一個時期之前，提交給根分叉的任何新信息都不會處于活動狀態。直到新的領導者誕生，并生產第一個跨越紀元邊界的區塊。

如果分區的持續時間不超過一個紀元，這種交流也不會中斷，而是按照如下方式繼續運作：

1.  驗證者在投票時不斷更新自己的根叉。

2.  每次槽高度越過一個紀元邊界時，驗證者都會更新其領導者時間表。

例如： 紀元持續時間為100個時隙。根分叉從在槽高度99計算的分叉更新為在槽高度102計算的分叉。由于故障，槽高度為100、101的分叉被跳過。新的領導者調度是在槽高度102使用fork計算的。它從槽200開始一直有效，直到它再次更新。

在這個跳躍式的解決方案中不會存在不一致的現象，因為當其根通過102時，與集群投票的每個驗證者都跳過了100和101。所有驗證者，無論投票模式如何，都將提交給102或102的后代的根。

在不增加網絡吞吐量的情況下，Solana驗證者可以管理10萬筆交易的內存池大小。這意味著，在網絡吞吐量為5萬TPS的情況下，10萬筆交易的內存池在幾秒鐘內就能執行。

驗證者們將轉發（forwarding）推送到網絡邊緣，這被稱之為海灣流（Gulf Stream）。由于每個驗證者都知道未來領導者的順序，驗證者可以提前將交易轉發給預期的領導者。這使得驗證者可以提前執行交易，減少確認時間，更快地切換領導者，并減少未確認交易池對驗證者的內存壓力，讓Solana每秒可處理5萬筆交易。

Solana的核心創新是工作歷史證明(PoH)，它使得Solana的網絡可以認證無需許可的時間來源，可以在達成共識之前工作，從而大大提升了可擴展性和流動性。

而領導者輪換機制更是其中“先一步”理念的重要體現：先一步制定“領導者時間表”、先一步將交易和信息推送至新的領導者、繞過錯誤和故障先一步處理正確的信息……由于無需信任的異步處理，讓Solana在處理速度方面快人一步。

憑借獨特的共識和各種機制，如今Solana已經在加密世界擁有了巨大的影響力，其生態系統的采用率還會增長到何種程度，我們拭目以待。

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