区块链:金色观察｜Solana网络运行的技术逻辑

每个区块链网络，都有网络层、共识层、应用层的区分。每个区块链网络的特性不同，也有事因为在不同的分层里的设计思路不一样。本文中，我们将整理Solana网络的运行逻辑，可以通过这些资料了解到为什么Solana会在以太坊2.0还没上线的时候，会比以太坊好用。

以太坊的总帐本在1.0链上，是由矿工维护的，在2.0里，矿工变成验证者，验证者用计算设备建立验证器代替了原来的矿机。Solana也是通过验证者保护总帐本的，不过验证者的在形成共识的算法不太一样。通过下面的顺序，可以了解到共识形成的过程。

Solana集群

Solana集群是一组验证人，共同保持账本的完整性，存在多个集群。

创建集群

在启动任何验证节点之前，首先需要创建一个创世配置。创世配置会配置一个具备引导验证能力的节点，第二个验证节点可联系引导验证节点来注册为一个验证节点。然后，其他验证节点将在集群的任何已注册成员中继续注册。

年度焦点 | 揭秘12.26三亚年度金色盛典:12月26日，由金色财经主办；STD盛大公链总冠名；量子矿池、雷神公链、CYPHERIUM联合呈现、亦来云、ECO2、起源库、Waves首席合作企业的“与时共创” 第二届年度金色盛典即将在三亚海棠湾洲际酒店开幕。

本次盛典除奖项颁发外，还将有29家企业年终品牌展示：Bitnasdaq；起源库；新基建；印比特；WhiteBit；BiKi；ETC；太壹科技；亦来云；币牛； Waves；零时科技； BitKeep&友矿； ECO2；雷神公链； CertiK； fortube；WBF；Ephmiera；CYPHERIUM；引力波量化；热币；中币ZB；开源矿池；金色算力云；ChainUP链上；量子矿池；58Coin；STD盛大公链。报名见原文链接。[2020/12/16 15:23:44]

验证节点会收到领导者的所有条目，并提交投票以确认这些条目的有效性。投票后，验证节点需要存储这些条目。不过一旦验证节点发现存在足够多的副本，它将删除自身的副本。

金色午报 | 1月16日午间重要动态一览:7:00-12:00关键词：Bithumb、Ira Kleiman、BSV、波卡、比特币开发者Tamás

1. 美国新罕布什尔州立法部门否决加密货币纳税法案。

2. Bithumb提起诉讼指控韩国国税厅“无根据”征税。

3. Ira Kleiman：希望尽快开庭，想得到“保税快递员”的真相。

4. BSV节点团队正式发布节点软件v1.0.0稳定版。

5. NBA萨拉门托国王队推出基于区块链的实时拍卖平台。

6. 波卡PoS中继链将在第一季度上线，跨链功能已设计完毕。

7. 金融壹账通区块链密钥安全及密码算法通过国密局密码安全测试。

8. 比特币开发者Tamás Blummer因罹患癌症去世。

9. Instagram将改进加密货币广告内容的检测协议。

10. Bitfinex交易所内部地址移动12.34万枚BTC。[2020/1/16]

加入集群

金色快评 | 央行法定数字货币或即将到来:近期，人民银行数字货币研究与深圳、南京等地合作布局科创中心，此前有报道称深圳市政府对外表示，深圳有望成为率先试水法定数字货币的城市。同时，国家知识产权局数据显示，人民银行在2017年公开了32项数字货币专利后，2018年再度公开14项专利，其中包括数字货币的开通方法与系统；数字货币兑换方法和系统；数字货币钱包的登录方法、终端和系统；数字货币钱包注销等方法和系统；基于数字货币钱包查询关联账户的方法和系统等。

人民银行自2016年初，就开始探讨发行央行法定数字货币的方法和可行性。从目前的专利申请情况可以看到，其专利已经涵盖了数字货币的存储、交易，以及交易跟踪查询的整个流通、监管链条。结合多地科创中心的建设，可以说人民银行已经完成了法定数字货币发行所需的技术和基础设施布局工作，那么离央行法定数字货币的发行还会远吗？需要注意的是央行法定数字货币，是将现有人民币数字化，而不是发行一种独立于法定货币外的数字货币。[2018/9/6]

验证节点通过发送到控制台的注册消息进入集群。控制台使用八卦协议实现，这意味着节点可以向任何现有节点注册，并期望其注册传播到集群中的所有节点。一个节点可以确保它最终拥有与每个其他节点相同的信息，但任何一个节点都无法审查该信息。所有节点同步所需的时间与参与群集节点数的平方成正比。

金色财经现场报道北京鑫星伊顿技术服务股份有限公司CEO金岩石：比特币、区块链代表的是一个全新的财务体系:金色财经现场报道， 在2018中国区块链高峰论坛峰会现场北京鑫星伊顿技术服务股份有限公司CEO金岩石表示，“区块链就是分布式账本，理解这一点只是幼儿园毕业了。比特币、区块链代表的是一个全新的财务体系，他将挑战所有企业，世界上最早的记账方法是流水账，第二代记账是复式记账（透而不明），第三代记账是分布式账本，过去不可更改，未来无限开放，人人都有查账权，多点记账将实现真正公开透明。”[2018/5/20]

将交易发送到集群

客户端将交易发送到任何验证节点的交易处理单元(TPU)端口。如果该节点处于验证节点角色，则它将交易转发给指定的领导者。如果处于领导者角色，则该节点将传入的事务捆绑在一起，对其打上时间戳，来创建一个条目，然后将其推送到集群的数据中心。进入数据中心后，交易将由验证节点进行验证，从而将交易有效地添加到账本中。

金色财经现场报道 京东战略投资部总监Uri Ferruccio：去年就开始关注AI与区块链的结合:金色财经现场报道，在GMIC全球区块链峰会圆桌论坛，京东战略投资部总监Uri Ferruccio表示：去年我们就开始关注AI与区块链的结合，有了AI，区块链会发展的更顺利，我们可以利用区块链来收集数据，然后用AI技术进行分析整理。我们非常关注基础设施的建设，关注资产怎么能产生价值，怎么能落地，而不是泡沫与炒作。另外，Uri Ferruccio认为在不同行业的区块链应用中，都会形成大的领头者，而不会出现百花齐放的局面，因此京东需要吸引更多的用户与开发者。[2018/4/27]

确认交易

Solana集群能够在亚秒级的时间内确认最多150个节点，并要计划扩展到成千上万个节点。一旦完全实施，确认时间预计只会随着验证节点数量的对数而增加，而对数的基数又很高。网络增长到一定规模后，就会变得太慢而无法实现亚秒级确认。将消息发送到所有节点所花费的时间与节点数的平方成正比。如果区块链想要获得低确认率并尝试使用网络来做到这一点，它将被迫集中到少数几个节点上。

所以可以使用以下技术组合来实现可扩展的确认：

使用VDF样本对交易打上时间戳并签名。将交易分为几批，将每笔交易发送到单独的节点，同时每个节点都与对等节点共享其批次。递归地重复上一步，直到所有节点都具有所有批次。

Solana以固定的时间间隔轮换领导者。每个领导者只能在其分配的时段内产生条目。领导者因此对交易加上时间戳记，以便验证节点可以查找指定领导者的公钥。然后，领导者对时间戳进行签名，以便验证节点验证签名，证明签名者是指定领导者公钥的所有者。

接下来，将交易分成批处理，以便节点可以将交易发送给多方，而无需进行多份复制。例如，如果领导者需要将60笔交易发送到6个节点，则它将把60笔交易的集合分成10笔交易的批次，并向每个节点发送一个交易。这能够让领导者将60笔交易放在网络上，而不是每个节点60笔交易。接着，每个节点都与对等节点共享其批次。一旦节点收集了全部6个批次，它将重建60个交易的原始集合。

这种技术可以被称为Turbine?Block?Propogation。

同步

快速、可靠的同步是Solana实现超高吞吐量的最大原因。Solana采取了历史证明PoH算法。通过带有加密证明“时间戳”的领导节点证明自上次确认以来，确实已经过了一段时间。以证明所有哈希到证明中的数据肯定都是在证明之前发生的。然后该节点将新区块分享给验证节点，它们能够验证这些证据。

区块可以按照任何顺序甚至延迟好几年才传到验证节点那里。通过这种可靠的同步保证，Solana能够将区块分解成更小的批量交易，称为条目。在达成任何共识之前，条目都会实时传输给验证节点。

在技术的角度，Solana从来都没有发送区块，但是会使用这个词语来描述验证节点对条目进行投票，最终取得确认。这样，Solana的确认时间就可以达到800毫秒。在这个模式下，如果对某个事件无法达成共识，节点只需要简单地回滚其状态。

领导者轮换

每个验证节点使用同一种算法来选择预期的领导者。当验证节点收到一个新的签名账本条目时，可以肯定某条目是来自预期的领导者。分配给每位领导者的插槽顺序称为leader?schedule。

一个验证节点会拒绝未经过插槽领导者签名的区块。所有插槽领导者的身份列表称为领导者安排表。领导者安排表是通过本地定期重新计算产生的。它指派插槽领导者持续一段称为epoch的时间。安排表必须早于它分配的时间段，这样它保证了计算计划的账本状态最后能够确定。该持续时间称为领导者安排表偏移时间。Solana将偏移时间设置为直到下一个epoch的插槽持续时间。也就是说，一个epoch的领导者计划通过上一个epoch开始时的账本状态来计算得到。一个纪元的偏移量是比较随意的，并且假定时间足够长，使所有验证节点都将在生成下一个计划之前确定其账本状态。集群可以选择缩短偏移时间，来缩短质押变化与领导者计划更新之间的时间。

在没有分区的情况下运行时间比一个epoch长的时候，只有在根分叉的epoch边界才能生成安排表。由于安排表用于下一个纪元，因此在下一个纪元之前，任何质押给根分叉的新质押都不会被激活。用于生成领导者计划的区块是跨过纪元边界的第一个区块。

如果分区比一个epoch时间短，集群将按以下方式运作：

验证节点在投票时不断更新自己的根分叉。

每次在纪元边缘的插槽高度的时候，验证节点将更新其领导者安排表。

写在最后

正是因为对共识的改动，Solana出世的时候就以一个高性能公链的角色面对市场，其使用的类权益证明修改版PoH是在权益证明性能之上再次修订的，目标就是性能更高，这样做的目的也是即使以太坊2.0出现之后，网络仍旧有竞争力。

不过这种共识体现的竞争力是在应用上，而不是在本身技术攻坚上。在某些信仰纯粹的技术人员眼中，Solana可能有些过于中心化，只是在庞大的市场里，区块链网络面对不同受众，会体现出不同的优劣，也能得到不同的发展。

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