Blockchain/Niveau VIII · Das Zeitalter der Memecoins/8.1 Die Geschichte von Solana/Lektion 1
Ursprünge: Nachweis der Geschichte
Die überprüfbare Uhr und die Hardware, die sie finanziert
MaterialienEin Solana-Block-Explorer (z. B. Solscan oder Solana Explorer)Das Solana-Whitepaper von Anatoly Yakovenko (2017)Solana-Dokumentation zu Turbine, Gulf Stream und Sealevel
Neugier
- Wie können verteilt angeordnete Knoten eine Reihenfolge von Ereignissen ohne ständige Synchronisierung vereinbaren?
- Warum ermöglicht ein deterministischer Leader-Schedule die parallele Ausführung von Transaktionen?
- Wie steht es um den Zusammenhang zwischen subsekundengenauen Blockzeiten und den Hardware-Anforderungen an Validatoren?
Erkunden
- Anatoly Yakovenko veröffentlichte im November 2017 das Solana-Whitepaper und stellte dabei Proof of History (PoH) vor. PoH erzeugt eine Abfolge von SHA-256-Hashes, wobei jeder Hash aus dem vorherigen abgeleitet wird. Diese kryptografische Methode fungiert als überprüfbare Uhr. Validatoren nutzen sie, um eine zeitliche Reihenfolge festzulegen, ohne für jede Transaktion miteinander kommunizieren zu müssen. Im Vergleich zu Konsensprotokollen, die auf der Round-Trip-Latenz zur globalen Synchronisierung angewiesen sind, verringert dieser Mechanismus den Kommunikationsaufwand.
- Solana kombiniert PoH mit Staking-basiertem Abstimmungsverfahren über Tower BFT. Die Beta-Version des Mainnets wurde am 16. März 2020 gestartet. Blöcke werden in Intervallen von etwa 400 Millisekunden von einem festgelegten Leader erzeugt. Das deterministische Zeitplanungssystem ermöglicht es den Validatoren, genau zu wissen, wann sie einen Block erstellen müssen. Transaktionen können im Voraus an die zukünftigen Leader weitergeleitet werden, wodurch ein globaler Mempool umgangen wird. Die vollständige Endgültigkeit einer Transaktion wird in etwa 32 Intervallen, also rund 13 Sekunden, erreicht.
- Turbine bewältigt die Blockverbreitung, indem sie Blöcke in kleine Teile zerlegt, die parallel über das Netzwerk unter Verwendung einer Baumstruktur verteilt werden. Wenn die Verbreitung verzögert wird, sinkt die Durchsatzrate erheblich. Gulf Stream begegnet der Überlastung des Mempools, indem es Transaktionen direkt an die zukünftigen Leader weiterleitet, bevor diese in einen Block aufgenommen werden. Dadurch erhalten die Validatoren die Transaktionsdaten so früh wie möglich, was die Latenz verringert und Engpässe in Zeiten hoher Belastung verhindert.
- Sealevel ermöglicht die parallele Ausführung von Smart Contracts, da die Transaktionen ihre Kontoverhältnisse im Voraus deklarieren. Wenn zwei Transaktionen keine gemeinsamen Kontoverhältnisse haben, führt Sealevel sie gleichzeitig über mehrere CPU-Kerne aus. Dies steht im Gegensatz zu sequentiellen Ausführungsmodellen, in denen jede Transaktion darauf wartet, dass die vorherige abgeschlossen ist – unabhängig von ihrer logischen Unabhängigkeit. Die Architektur zielt durch maximale Ausnutzung der Hardware auf Tausende von Transaktionen pro Sekunde ab.
- Der Kompromiss besteht darin, dass eine leistungsstarke Validierer-Hardware erforderlich ist. Eine hohe Durchsatzrate erfordert erhebliche Rechenleistung sowie Netzwerkbandbreite, um die vorgesehenen Zeiten einhalten zu können. Ein zweiter, unabhängiger Client namens Firedancer von Jump Crypto wurde zunächst ab September 2024 in hybrider Form („Frankendancer“) auf dem Mainnet eingesetzt und ab Dezember 2025 als vollständig unabhängiger Client. Dadurch erhält das Netzwerk mehr Vielfalt an Clients, wodurch die Abhängigkeit von einer einzigen Codebasis für Konsens- und Ausführungsalgorithmen verringert wird.
- Um diese Architektur zu überprüfen, öffnen Sie einen Solana-Block-Explorer. Wählen Sie einen beliebigen aktuellen Slot aus. Beobachten Sie die Liste der enthaltenen Transaktionen. Beachten Sie, dass der Block von einem bestimmten Validator erzeugt wurde, der in den Metadaten des Slots angegeben ist. Prüfen Sie, wie viele Transaktionen der Block enthält sowie die Zeit zwischen aufeinanderfolgenden Slots – in der Regel etwa 400 Millisekunden – wobei einige Slots übersprungen werden, wenn ein Leader es versäumt, einen Block zu erzeugen.
Kernfakten
- Proof of History verwendet SHA-256-Hash-Sequenzen, um eine überprüfbare Uhr zur Sortierung von Transaktionen zu erstellen.
- Die Beta-Version des Solana-Mainnets wurde im März 2020 gestartet, wobei die Zeitintervalle etwa 400 Millisekunden betrugen.
- Tower BFT bietet Konsens auf der Basis der Proof-of-History-Uhr.
- Turbine-Fragmente werden in kleine Stücke zerlegt, um parallel über das Validator-Netzwerk weitergeleitet zu werden.
- Der Gulf Stream leitet Transaktionen an zukünftige Leader weiter und umgeht dabei einen globalen Mempool.
- Sealevel ermöglicht die parallele Ausführung, indem es von im Voraus deklarierten Kontoverhältnissen profitiert.
Übung neun, sechs, drei, eins
9SammelnNennen Sie 9 Komponenten der Architektur oder des Konsensmechanismus von Solana. Für jede geben Sie ihre Hauptfunktion sowie das spezifische Problem an, das sie in Bezug auf Durchsatz oder Latenz löst.
6GruppierenGruppieren Sie die 9 Komponenten in 6 Kategorien nach ihrem Stand im Transaktionslebenszyklus: Zeitsteuerung/Bestellung, Verbreitung, Ausführung, Speicherung, Konsens oder Client-Implementierung.
3VerdichtenReduzieren Sie die 6 Kategorien auf 3 Kerndesignprinzipien, die das hohe Durchsatzvermögen von Solana ermöglichen. Konzentrieren Sie sich darauf, wie die Kommunikationslast minimiert wird und wie Parallelität erreicht wird.
1KristallisierenSubsekundenschnelle Blockzeiten erfordern einen Kompromiss zwischen Netzwerkdezentralisierung und Hardwareintensität.
Faktcheck
Datumsangaben, Zahlen und Behauptungen wurden mit den unten aufgeführten veröffentlichten Quellen abgeglichen.