Solana: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。

金色財經合約行情分析 | BTC縮量小幅反彈，主流幣各有表現:據火幣BTC永續合約行情顯示，截至今日16:00（GMT+8），BTC價格暫報9647美元（+1.48%），20:00（GMT+8）結算資金費率為0.010000%。

BTC在9500美元一帶長時間盤整后，震蕩向上，少數主流幣出現較大幅度的拉升。根據火幣交割合約數據，BTC季度合約成交額大幅減少，持倉量小幅回升，精英多頭占比穩定，季度合約保持年化近10%的升水。BTC在此次震蕩向上的過程中，量能縮減，預計價格仍會出現一定反復。

USDT于火幣全球站OTC的報價為7.06元，溢價率為-0.91%。[2020/6/4]

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。

分析 | 金色盤面：ETH反彈加速，挑戰上軌壓力:金色盤面獨家分析：ETH在日線形成底背離后持續反彈，目前日線壓力在275沒有附近，截至發稿收盤245美元，多頭在成功實現4小時變軌后，并沒有回撤，而是繼續維持高位震蕩，說明短期強勢，不排除先完成上軌攻擊后再調整的可能，短線沒有大級別的頂部信號，不宜看空，從期貨合約持倉看，主力多頭賬戶升至45%，多空倉差進一步減小。請投資者理性看待市場波動，做好風險控制。[2018/9/22]

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。

金色晨訊 | 農業銀行將區塊鏈技術應用于供應鏈金融:1、農業銀行將區塊鏈技術應用于供應鏈金融?。

2、歐洲6國商家開始使用數字貨幣支付。

3、重慶渝中區將建區塊鏈應用案例展示中心。

4、BCH壓力測試結果顯示，210萬筆交易沒有導致費用激增。

5、Bitfi錢包再次被兩個安全研究人員入侵。

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7、Coinbase正在考察都柏林作為下一個辦事處的可能。

8、Crypto Facilities將推出多個數字貨幣永久性期貨合約。

9、Bittrex收購馬耳他區塊鏈公司Palladium10％的股權。[2018/9/3]

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。

分析 | 金色盤面：IOTA自日內低點快速反彈:金色盤面分析師表示：IOTA在日內跌出新低0.78美元后快速反彈至0.93美元，現報0.89美元，波幅較大，注意交易風險，上方短線阻力關注0.93美元，下方支撐關注0.78美元。[2018/8/3]

確認交易

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：

金色財經現場報道 中關村區塊鏈聯盟理事長元道：比監管更重要的事情是自律:金色財經現場報道，在火訊瑯琊榜觀火“第2期線下見面會”上，中關村區塊鏈聯盟理事長元道指出，比底層更貼切的是基礎：基礎設施、基礎資源、基礎應用。我們的BAT提供了基礎平臺的服務，電信公司屬于設施，還有非常重要的一部分是基礎資源，比如IP地址等。要發展通證就要公鏈先行。百姓現在摸得著的是服務。比監管更重要的事情是自律，多姿多彩、生生不息的公鏈共同體之上，才能有繁榮的通證經濟。自由的前提是自律，與其他的自由是不同的。美國對互聯網的監管政策是，先不要監管。在剛開始，監管搞不清之前，先讓子彈飛，這個階段要有自治、自理。是否允許募資、開交易所等背后的監管，最有用的還是自律。[2018/6/2]

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。

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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