（奧維的街道及階梯，梵高）
(資料圖)
藍狐筆記之前多次介紹過Solana，可以查閱《為什么Solana是區(qū)塊鏈開發(fā)者需要的“世界計算機”？》、《區(qū)塊鏈的“歷史證明機制”：時間與共識》等，如今它已經(jīng)發(fā)展了不少。
前不久FTX將要基于Solana發(fā)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(xiàn)高性能和低費用。
Solana現(xiàn)狀
截止到藍狐筆記寫稿時，Solana的總交易數(shù)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(shù)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(jīng)有了一定的社區(qū)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。
（SOURCE：Solanabeach.io)
不走分片之路的Solana
目前區(qū)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(xiàn)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(yōu)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(chuàng)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(jié)點組成的去中心化網(wǎng)絡如何才能達到單節(jié)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(qū)塊鏈時鐘問題的解決方案。當前區(qū)塊鏈的時鐘按照區(qū)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(qū)塊，區(qū)塊的更新代表全局狀態(tài)的更新。也就是說，在比特幣的PoW機制中，時間和狀態(tài)是耦合的，保持同步的行進。中本聰通過將PoW、難度調(diào)整以及最長鏈規(guī)則結合一起，實現(xiàn)了在無須許可環(huán)境下的全局共識。
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(qū)塊大小和區(qū)塊時間。區(qū)塊越大，區(qū)塊時間越短，吞吐量越大。但區(qū)塊越大不利于節(jié)點的去中心化，減少區(qū)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(tài)解耦的方案，如何實現(xiàn)這一點？需要全局可用的時鐘。有了全局時鐘，狀態(tài)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(xiàn)交易在網(wǎng)絡間的持續(xù)流動。Solana的PoH機制就是為網(wǎng)絡中的所有節(jié)點產(chǎn)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(guī)范順序，不是區(qū)塊生產(chǎn)者任意確定的順序，這樣，Solana中的驗證者可以實時向其他節(jié)點發(fā)送狀態(tài)更新。節(jié)點持續(xù)收到新的交易，交易有發(fā)送者簽名過的PoH哈希，并將其轉發(fā)給鄰居節(jié)點。
Solana的驗證者通過SHA-256順序哈希的VDF（可驗證延遲函數(shù)）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(xiàn)持續(xù)輪換，且其輪換的決定是異步進行的。Solana網(wǎng)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(xiàn)。而通常的區(qū)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。
除了PoH，Solana在共識機制、區(qū)塊廣播、賬本存儲等方面也進行了優(yōu)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(yōu)先于一致性。Solana的節(jié)點可以計算當前的驗證者數(shù)量、每個驗證者狀態(tài)、每個驗證者提交給網(wǎng)絡中任何區(qū)塊的超時。通過這些數(shù)據(jù)結構，節(jié)點可以進行投票，從而達成共識。
Solana的Turbine區(qū)塊廣播
Turbine是Solana的區(qū)塊廣播技術，借用了BitTorrent的思想。一個區(qū)塊傳輸時，它會分成很多個小數(shù)據(jù)包，然后廣播到大量的隨機節(jié)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(jié)點的網(wǎng)絡而言，可以在400毫秒內(nèi)完成復制，500毫秒內(nèi)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(qū)塊網(wǎng)絡傳輸?shù)膬?yōu)化。
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(fā)給預期的領導者。這可以讓驗證者提前執(zhí)行交易，減少確認時間，減少對驗證者的內(nèi)存壓力。
而像錢包這樣的客戶端則簽署引用特定區(qū)塊哈希的交易?？蛻舳诉x擇被網(wǎng)絡完全確認的區(qū)塊哈希，最差的情況下需要32個區(qū)塊，假設區(qū)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(fā)給任意驗證者，驗證者會轉發(fā)給未來的領導者?？蛻舳丝梢杂嗛唩碜则炞C者的交易確認。客戶端知道區(qū)塊哈希在有限時間內(nèi)過期或者交易被網(wǎng)絡確認。它允許客戶端簽署交易，這些交易可以保證執(zhí)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(shù)區(qū)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(zhí)行。它借鑒了“scatter-gathter”的操作系統(tǒng)驅動程序技術。交易預先指定它們在執(zhí)行時將讀取或寫入的狀態(tài)。運行時可以找到一個塊中所有非重疊狀態(tài)轉換函數(shù)，且并行處理。
sealevel本身是用于安排交易的虛擬機，但它并不在虛擬機中執(zhí)行交易。它使用Berkeley Packet Filter（BFT，為高性能數(shù)據(jù)包過濾器設計）的字節(jié)碼，將交易在硬件本地執(zhí)行。
使用LLVM（針對WASM的相同編譯器），可為開發(fā)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(fā)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(fā)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(fā)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(tài)分離，同時將資源和腳本作為高級概念引入。
Solana的Pipelining
Solana網(wǎng)絡上的交易驗證過程利用了Pipelining的機制（CPU設計中常見的優(yōu)化）。Solana網(wǎng)絡上Pipelining機制（交易處理單元）在內(nèi)核級別進行數(shù)據(jù)獲取、在GPU級別進行簽名驗證，在CPU級別進行存儲，在內(nèi)核空間進行寫入。據(jù)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(nèi)存方案。除了擴展計算，也有必要擴展內(nèi)存，因為用于跟蹤賬戶的內(nèi)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(tài)。不過，普通的計算機沒有足夠的RAM來存儲全局狀態(tài)。Solana設計了Cloudbreak的狀態(tài)架構來進行優(yōu)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(zhí)行時可以執(zhí)行的并發(fā)讀寫程序數(shù)量。
這個結構支持交易的提前執(zhí)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(zhí)行準備運行時。驗證者和區(qū)塊生產(chǎn)者可以在交易編碼進入?yún)^(qū)塊前開始執(zhí)行交易，有利于進一步優(yōu)化區(qū)塊時間。
Solana的Archiver
為減輕驗證者負擔，Solana將數(shù)據(jù)存儲從驗證者轉移到名為Archiver的節(jié)點網(wǎng)絡。交易狀態(tài)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(tài)的碎片，但不參與共識。Solana利用了PoRep（Proof of Replication）的技術，了解Filecoin的肯定很熟悉，這是源于Filecoin的概念。
Solana通過PoH（Proof of History）來優(yōu)化RoRep的創(chuàng)建方式。Archiver節(jié)點使用PoH產(chǎn)生輕量級的證明，驗證者可以通過GPU進行大規(guī)模驗證。Archiver節(jié)點甚至可以是輕量級節(jié)點（例如筆記本電腦）。通過糾刪碼和冗余，Archiver網(wǎng)絡可以提供數(shù)據(jù)可用性保證。
通過PoH的創(chuàng)新和其他幾個方面的優(yōu)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(wǎng)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(guī)模和開發(fā)者支持，就會引起越來越多的社區(qū)和開發(fā)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(jié)點）。如今Solana的tps也在200-300之間（超過150個節(jié)點），它可以在不到1秒時間內(nèi)完成交易。這對跟如今的區(qū)塊鏈的低吞吐量和高延遲形成鮮明對比。如果發(fā)生抵押資產(chǎn)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(xiàn)實的情況不斷促使開發(fā)者和用戶在尋找新的選項。
二是低費用。
據(jù)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(xù)。
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(fā)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(fā)者開發(fā)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(tài)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(wǎng)絡采用了基于PoH時鐘機制，還優(yōu)化了共識機制、數(shù)據(jù)廣播、并行交易處理、用單獨節(jié)點網(wǎng)絡進行狀態(tài)數(shù)據(jù)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(xiàn)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(jù)絕對主導地位，想要在現(xiàn)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(fā)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(qū)的支持；它也意味著高收益，如果它能做出來且得到開發(fā)者和社區(qū)的支持，它就有機會發(fā)展壯大。
這就是為什么藍狐筆記一直在關注不同的區(qū)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(qū)塊鏈物種。
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責任編輯：Rex_07
