區塊鏈性能之王的祕密

最新發布的區塊鏈性能報告顯示，在大型區塊鏈中，Solana的速度最快，其最高日均真實TPS達1,054。緊隨其後的是Sui，最高日均真實TPS達854。排名第三的某交易平台鏈的真實TPS還不到Sui的一半。

這份報告揭示了一個有趣的現象:性能最優秀的Solana和Sui都是非EVM兼容的區塊鏈。更深入分析發現,8個非EVM兼容區塊鏈的平均真實TPS爲284,而17個EVM兼容區塊鏈和以太坊Layer2的平均TPS僅爲74。這意味着非EVM兼容區塊鏈的性能約爲EVM兼容區塊鏈的4倍。

EVM兼容區塊鏈面臨的性能瓶頸

一般而言,區塊鏈提升TPS的方法包括:提升節點性能、改進底層協議、擴大區塊、優化共識協議以及改進交易執行方式。

對EVM區塊鏈而言,由於虛擬機環境的限制,最大的挑戰在於交易執行。EVM存在兩個主要性能問題:

1. 256位架構:EVM設計爲256位虛擬機,便於處理以太坊的哈希算法。但實際運行EVM的計算機需要將256位字節映射到本地架構執行,導致效率低下。

2. 缺乏標準庫:Solidity沒有內置標準庫,開發者需自行實現基礎功能,雖然OpenZeppelin等項目有所改善,但EVM字節碼執行速度仍遠不及預編譯的標準庫。

從執行優化角度,EVM還存在兩大不足:

1. 難以進行靜態分析:EVM的動態跳轉機制使代碼靜態分析變得困難,這阻礙了並行執行的實現。

2. JIT編譯器不成熟:雖然已有EVM JIT項目,但仍處於實驗階段,未能充分發揮JIT優化的潛力。

因此,許多高性能公鏈選擇採用基於WASM、eBPF字節碼或Move字節碼的虛擬機,而非EVM。例如,Solana使用自己獨特的SVM虛擬機和基於eBPF的SBF字節碼。

Solana:速度之王的祕密

Solana以其PoH(Proof of History)機制和低延遲高吞吐量而聞名,被視爲最具潛力的"以太坊挑戰者"之一。

PoH的核心是一個類似可驗證延遲函數(VDF)的簡單哈希算法。Solana使用SHA-256實現持續運行的哈希函數,每次迭代的輸出作爲下一次的輸入。這個計算在每個驗證者的單個核心上運行。

盡管序列生成是順序和單線程的,但驗證可以並行進行,從而在多核系統上實現高效驗證。雖然哈希速度有上限,但硬件改進可能帶來額外的性能提升。

Solana共識流程

PoH機制作爲可靠且無需信任的時間源,在網路內創建可驗證且有序的事件記錄。基於PoH的計時允許Solana網路以預定且透明的方式輪換領導者。這種輪換以固定的時間間隔進行,爲4個槽(slot),每個槽目前設置爲400毫秒。

在每個槽的時間段內,領導者提出新區塊,包含從用戶收到的交易。領導者驗證交易,打包成區塊,然後廣播給網路中的其他驗證者。其他驗證者對區塊有效性進行投票。如果區塊獲得絕大多數權益權重的投票,則視爲已確認。

當前領導者時間段結束後,網路立即移動到下一個時間段,爲後續領導者提供區塊生產機會。這種方法確保了Solana網路的高吞吐量和彈性。

Solana的性能優化技術

1. Gulf Stream:Solana網路可提前確認領導者,無需公共內存池保存用戶交易。用戶提交交易後,RPC服務器將其轉爲QUIC數據包,直接轉發給領導者驗證者。

2. 流水線技術:Solana將區塊數據處理劃分爲不同硬件部件的多個過程,最大化硬件利用率,加快區塊驗證和傳輸速度。

3. Sealevel:Solana的交易調度器利用讀寫鎖機制並行執行交易,每個線程獨立處理交易隊列,提高執行效率。

4. Turbine:領導者傳播區塊時,將數據包劃分並分發給具有分層結構的驗證者,減少帶寬使用。

5. TowerBFT:驗證者在投票過程中使用針對分叉投票的共識機制,實時合並分叉投票,提高共識效率。

6. Cloudbreak:Solana開發的數據庫,通過特定方式對帳戶數據結構分區,最大限度提高SSD效率。

7. Archiver:Solana將數據存儲從驗證者轉移到專門的節點網路,減輕驗證者負擔。

結語

Solana的設計理念是創建一個隨硬件性能提升而擴展的區塊鏈。通過充分利用現代計算機的CPU、GPU和帶寬能力,Solana理論上可達到65,000 TPS的驚人速度。

Solana的高性能和擴展性使其成爲處理高頻交易和復雜智能合約的首選平台。無論是DePIN/AI賽道還是Meme賽道,Solana都展現出巨大潛力。

盡管目前監管機構仍將Solana視爲證券,短期內不太可能批準其ETF,但在加密市場,共識即價值。Solana正逐步建立起與比特幣和以太坊相媲美的市場共識,展現出長期發展的巨大潛力。