SOL:與以太坊不同 另類的Solana不走分片之路

前不久FTX將要基于Solana發布其DEX交易所，該DEX名為Serum。FTX的CEO SBF還公開為Solana“帶鹽”：“Solana棒極了！”這是什么情況？為什么不是基于以太坊構建其DEX？

這一切都源于Solana的特色：在保證一定程度安全的前提下，實現高性能和低費用。

Solana現狀

截止到藍狐筆記寫稿時，Solana的總交易數近20億次，當前的tps大約200-300之間，大約是目前ETH的10-20倍，能處理當前多數場景的交易，尤其是DeFi領域的交易。

（SOURCE：Solanabeach.io)

Solana的代幣為SOL，截止到藍狐筆記寫稿時，其流通市值超過3800萬美元，活躍的質押超過1.7億，一共有135位質押者。其中質押超過100萬美元（按當前SOL價格計算）的質押者達到128位，目前的驗證者是相對分散的，且都質押一定量的資金，Solana已經有了一定的社區基礎。目前其質押者主要來自于歐洲、美國，亞洲質押者參與度相對較低。

比特幣與以太坊的相關性18個月來首次跌破80%:金色財經報道，自2021年11月以來，比特幣和以太坊價格之間的相關性首次跌破80%，表明這兩種最大的加密貨幣之間的關系發生了重大轉變。

數據提供商Kaiko的數據顯示，比特幣和以太坊之間的30天滾動相關性本周降至78%左右。相關性衡量的是兩種資產價格變動的密切程度。當相關性較低時，這意味著它們的價格更頻繁地朝不同方向波動。

換句話說，相關性下降意味著BTC和ETH的價格不像以前那樣緊密地一起移動。[2023/5/13 15:01:02]

（SOURCE：Solanabeach.io)

不走分片之路的Solana

目前區塊鏈擴展的主流方案是分片+layer2。而Solana是個另類。它并沒有選擇分片之路，這也是加密世界中兩個讓藍狐筆記印象較深的項目，一個是Solana，一個是Holochain。Solana試圖實現高性能、低費用，且兼顧一定程度的去中心化和安全。它還有一個很重要的優勢是，不用擔心可組合性的問題。如果公鏈分片之后，可組合性是個必須面對的問題。而沒有分片的Solana則不存在這種擔憂。

Solana創始人是Anatoly Yakovenko。從公開資料看，他之前一直在思考一個問題：多節點組成的去中心化網絡如何才能達到單節點的性能？對這一問題的底層思考，引出了Solana最重要的概念之一：PoH（Proof of History）。

Solana的時鐘

Solana的PoH并不是共識機制，也不是抵抗女巫攻擊的機制。它本質上是針對區塊鏈時鐘問題的解決方案。當前區塊鏈的時鐘按照區塊滴答來行進，比如比特幣，其時間滴答大約每十分鐘一次，每次滴答更新一次區塊，區塊的更新代表全局狀態的更新。也就是說，在比特幣的PoW機制中，時間和狀態是耦合的，保持同步的行進。中本聰通過將PoW、難度調整以及最長鏈規則結合一起，實現了在無須許可環境下的全局共識。

EthereumPoW推出ETHW與以太坊間的跨鏈橋ETHW Bridge:9月20日消息，據官方推特，以太坊分叉項目EthereumPoW宣布推出跨鏈橋ETHW Bridge，支持ETHW與以太坊網絡之間的ETH、USDT和USDC橋接。[2022/9/20 7:08:05]

不過，這種全局共識也存在吞吐量的限制，因為吞吐量取決于區塊大小和區塊時間。區塊越大，區塊時間越短，吞吐量越大。但區塊越大不利于節點的去中心化，減少區塊時間則會增加鏈分叉的概率。

為提高吞吐量，Solana提出了將時間和狀態解耦的方案，如何實現這一點？需要全局可用的時鐘。有了全局時鐘，狀態更新可按照異步方式進行；有了全局一致的時鐘和交易時間戳，可以實現交易在網絡間的持續流動。Solana的PoH機制就是為網絡中的所有節點產生全局可用的時間鏈。

有了獨立的時間鏈，驗證的領導者在收到時間戳后會盡快廣播給委員會。時間戳有規范順序，不是區塊生產者任意確定的順序，這樣，Solana中的驗證者可以實時向其他節點發送狀態更新。節點持續收到新的交易，交易有發送者簽名過的PoH哈希，并將其轉發給鄰居節點。

Solana的驗證者通過SHA-256順序哈希的VDF（可驗證延遲函數）來解決時鐘問題。每個Solana的驗證者使用VDF來維持其自己的時鐘，可以為周期（epoch）提前安排領導者。

通過PoH，Solana的驗證領導者可以實現持續輪換，且其輪換的決定是異步進行的。Solana網絡也可以輪換驗證者，且其輪換可在驗證者之間無須相互交談就可實現。而通常的區塊鏈則需要驗證者之間進行交談才能作出輪換決定。這種設計給予Solana更大的可擴展性空間。

ADA創始人：與以太坊競爭就像和96歲老人打空手道比賽:2月15日消息，Cardano創始人Charles Hoskinson表示，并不認為以太坊是Cardano的重要競爭對手。他稱，當人們說“如何趕上以太坊的網絡效應？”時，我笑道，它不存在。在2020年部署的新DApp中，只有31％在以太坊上。做任何事情，比如甚至發送一筆交易的成本為50美元。我必須與之競爭嗎？這就像空手道比賽，對方96歲，坐在輪椅上。（Crypto News Flash）[2021/2/15 19:49:40]

除了PoH，Solana在共識機制、區塊廣播、賬本存儲等方面也進行了優化。

Solana的TBFT共識

Solana的共識機制是TBFT共識（Tower BFT），類似于PBFT共識。不過，Solana的TBFT將其活性優先于一致性。Solana的節點可以計算當前的驗證者數量、每個驗證者狀態、每個驗證者提交給網絡中任何區塊的超時。通過這些數據結構，節點可以進行投票，從而達成共識。

Solana的Turbine區塊廣播

Turbine是Solana的區塊廣播技術，借用了BitTorrent的思想。一個區塊傳輸時，它會分成很多個小數據包，然后廣播到大量的隨機節點。按照Solana自身的說法，使用其扇出機制，如果每個連接為100毫秒，對于40,000個節點的網絡而言，可以在400毫秒內完成復制，500毫秒內完成最終性。

此外，由于Solana的共識層不依賴于點對點消息，因此可以獨立于共識進行區塊網絡傳輸的優化。

Reddit與以太坊基金會建立技術合作伙伴關系:金色財經報道，Reddit與以太坊基金會建立了技術合作伙伴關系。根據Reddit管理員jarins撰寫的帖子，該伙伴關系標志著Reddit將如何“增加對區塊鏈的承諾，推動以太坊生態系統的擴容和資源，并將區塊鏈技術的價值和獨立性帶給社區和數百萬的Reddit用戶。”[2021/1/28 14:10:45]

Solana的Gulf Stream

在Slolana的結構中，每個驗證者都知道未來領導者的順序，驗證者會提前將交易轉發給預期的領導者。這可以讓驗證者提前執行交易，減少確認時間，減少對驗證者的內存壓力。

而像錢包這樣的客戶端則簽署引用特定區塊哈希的交易。客戶端選擇被網絡完全確認的區塊哈希，最差的情況下需要32個區塊，假設區塊時間大約800毫秒，最多只需要25.6秒完全確認。

一旦交易轉發給任意驗證者，驗證者會轉發給未來的領導者。客戶端可以訂閱來自驗證者的交易確認。客戶端知道區塊哈希在有限時間內過期或者交易被網絡確認。它允許客戶端簽署交易，這些交易可以保證執行或失敗。

Solana的sealevel

sealevel是Solana用來構建橫向擴展的技術方案，是并行交易處理的引擎。多數區塊鏈都是單線程的計算機。Solana試圖在單個分片中支持并行交易執行。它借鑒了“scatter-gathter”的操作系統驅動程序技術。交易預先指定它們在執行時將讀取或寫入的狀態。運行時可以找到一個塊中所有非重疊狀態轉換函數，且并行處理。

糖果手機與以太霧合作推出區塊鏈手機:日前，糖果手機與以太霧基金會達成戰略合作，開發首款區塊鏈手機——糖果「創世版」區塊鏈手機。糖果「創世版」區塊鏈手機將于1月16日官網開啟預售，將手機物聯網與以太霧網絡鏈接在一起。以太霧的區塊鏈技術將加入到糖果手機上千萬用戶的區塊鏈節點當中，讓糖果手機用戶可以通過手機組建區塊鏈網絡，此網絡為區塊鏈數據建立傳輸通道，通過分享網絡資源，獲得糖果幣收益。[2018/1/11]

sealevel本身是用于安排交易的虛擬機，但它并不在虛擬機中執行交易。它使用Berkeley Packet Filter（BFT，為高性能數據包過濾器設計）的字節碼，將交易在硬件本地執行。

使用LLVM（針對WASM的相同編譯器），可為開發者提供一組工具，用c/c++和Rust編寫高性能的智能合約。Solana沒有使用WASM，不過開發者可以在Solana編譯器上通過少量更改重新編譯C和Rust代碼。開發者可以從其他WASM鏈（ETH2.0、Polkadot、EOS等）將應用遷移過來。這一點對于開發者來說，會有一定的吸引力。

為保證安全，Solana的體系結構支持不同模塊之間保持嚴格狀態分離，同時將資源和腳本作為高級概念引入。

Solana的Pipelining

Solana網絡上的交易驗證過程利用了Pipelining的機制（CPU設計中常見的優化）。Solana網絡上Pipelining機制（交易處理單元）在內核級別進行數據獲取、在GPU級別進行簽名驗證，在CPU級別進行存儲，在內核空間進行寫入。據Solana的說法，通過這一機制，其交易處理單元可以同時處理50,000個交易。

Solana的Cloudbreak

Cloudbreak是Solana的水平擴展內存方案。除了擴展計算，也有必要擴展內存，因為用于跟蹤賬戶的內存很快會在大小和訪問速度方面成為瓶頸。一般的處理方法是在RAM中維持全局狀態。不過，普通的計算機沒有足夠的RAM來存儲全局狀態。Solana設計了Cloudbreak的狀態架構來進行優化。每個額外的磁盤增加了鏈上程序可用的存儲容量，并增加了在執行時可以執行的并發讀寫程序數量。

這個結構支持交易的提前執行。只要驗證者觀察到交易，sealevel可以開始從磁盤中預取所有賬戶，并為執行準備運行時。驗證者和區塊生產者可以在交易編碼進入區塊前開始執行交易，有利于進一步優化區塊時間。

Solana的Archiver

為減輕驗證者負擔，Solana將數據存儲從驗證者轉移到名為Archiver的節點網絡。交易狀態的歷史記錄被拆分為很多碎片，并使用糾刪碼技術。Archiver用于存儲狀態的碎片，但不參與共識。Solana利用了PoRep（Proof of Replication）的技術，了解Filecoin的小伙伴們肯定很熟悉，這是源于Filecoin的概念。

Solana通過PoH（Proof of History）來優化RoRep的創建方式。Archiver節點使用PoH產生輕量級的證明，驗證者可以通過GPU進行大規模驗證。Archiver節點甚至可以是輕量級節點（例如筆記本電腦）。通過糾刪碼和冗余，Archiver網絡可以提供數據可用性保證。

通過PoH的創新和其他幾個方面的優化，Solana試圖走出一條不靠分片的擴展之路。

如Serum能成功，對Solana意味著什么？

Solana之前有過Kin的支持，kin將其網絡遷移至Solana。而如今FTX的Serum也計劃構建在Solana上。一旦它獲得一定的用戶規模和開發者支持，就會引起越來越多的社區和開發者注意。

FTX選擇Solana構建其DEX Serum。核心原因有幾個：

一是高吞吐量和低延遲。

當前其理論tps最高可達50,000次（60個節點）。如今Solana的tps也在200-300之間（超過150個節點），它可以在不到1秒時間內完成交易。這對跟如今的區塊鏈的低吞吐量和高延遲形成鮮明對比。如果發生抵押資產價格暴跌情況，吞吐量過低，速度過慢都可能導致用戶大量損失。這些現實的情況不斷促使開發者和用戶在尋找新的選項。

二是低費用。

據說百萬筆轉賬的交易費用才10美元左右。這跟如今用戶參與DeFi挖礦的費用形成巨大反差。如今用戶參與DeFi的流動性挖礦花費幾十美元的gas費用是很平常的事情。這么高的費用除非有極高的收益支撐，否則很難持續。

三是兼容性和無須擔心可組合性。

Solana支持Rust、C、C++、Move（Libra）語言，也支持開發者從WASM鏈（ETH2.0、Polkadot、EOS等）將應用遷移過來。這些兼容性可以降低開發者開發成本。

此外，由于Solana走的不是分片之路，也無須擔心智能合約的跨分片交易等問題。

Serum的能否成功，對Solana的意義不會低于對FTX的意義。如果Serum成功運行，那么，其他飽受高費用、低吞吐量、低速度的DeFi項目也會開始認真考慮其更多的選項和可能性。當然，由于以太坊生態的豐富性，這不意味著會離開以太坊，只是會考慮更多的選項。

不走分片之路的Solana要走的不是小路

Solana網絡采用了基于PoH時鐘機制，還優化了共識機制、數據廣播、并行交易處理、用單獨節點網絡進行狀態數據存儲等，其目就是為了在保證一定程度去中心化和安全的情況下，實現高吞吐量、低延遲和低費用，從而可以滿足大部分場景的用戶需求。

Solana想要摘取加密領域的圣杯：可擴展性。所以，Solana要走的路不是小路，而是充滿夢想的大路。

但它又是另類的，它走的不是分片的可擴展之路，它是加密領域的新物種。

加密領域比特幣和以太坊占據絕對主導地位，想要在現有架構下超越它們幾乎不可能。唯有全新架構才有機會，唯有新物種才能發展壯大。

當然，新架構意味者高風險，因為它可能做不出來，也可能做出來了但沒有社區的支持；它也意味著高收益，如果它能做出來且得到開發者和社區的支持，它就有機會發展壯大。

這就是為什么藍狐筆記一直在關注不同的區塊鏈范式的原因。其中Solana和Holochain一直處于藍狐筆記的關注范圍，但未來它們能否成功只有時間才能告訴我們，也歡迎大家留言，說說自己心目中的全新區塊鏈物種。

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