Что такое доказательство истории и как оно работает?

Объяснение необходимости подтверждения истории

Как человек, потративший бесчисленное количество часов на изучение тонкостей различных блокчейн-систем, я должен признать, что подход Соланы к консенсусу и обработке транзакций просто впечатляет. То, как им удалось устранить необходимость в мемпуле с помощью уникального механизма «Доказательство истории» (PoH), является поистине инновационным.

В децентрализованной системе, такой как блокчейн, поддержание единой последовательности транзакций является существенным препятствием. Обычно блокчейны управляют этой синхронизацией, транслируя блоки по всей сети. Тем не менее, этот метод может привести к задержкам и продлению подтверждения транзакций, особенно если в сети участвует больше устройств.

Анатолий Яковенко, создатель Solana, осознал проблему, называемую «проблемой часов», и предложил криптографический метод ее решения путем отметки времени каждой транзакции таким образом, чтобы ее можно было проверить. Эта временная метка позволяет Солане устанавливать хронологическую последовательность событий без необходимости постоянного сетевого соглашения по времени или порядку. Уникальное решение, получившее название «Доказательство истории», стало определяющей характеристикой Solana, позволяя ей поддерживать высокие скорости при сохранении децентрализации.

Solana в настоящее время вызывает много шума как одна из ведущих цепочек блоков первого уровня, в основном потому, что она предлагает исключительно высокую скорость транзакций и доступные цены. В основе его высокоскоростной работы лежит уникальная идея под названием «Доказательство истории» (PoH), которая служит основой для этой мощной платформы.

Вместо того, чтобы полностью полагаться на методы консенсуса, такие как Proof-of-Work (PoW), как у Биткойна, или Proof-of-Stake (PoS), как у Ethereum, Solana использует сочетание Proof-of-History (PoH) и Proof-of-Stake. создать систему, которая предлагает высокую скорость и низкую задержку.

Как исследователь, изучающий технологию блокчейна, я могу засвидетельствовать, что эта единственная в своем роде смесь отличает Solana от аналогов, позволяя ей обрабатывать впечатляющее количество транзакций в секунду. Эта уникальная особенность эффективно устраняет и устраняет серьезные узкие места, с которыми сталкиваются другие сети в своей повседневной деятельности.

Как работает доказательство истории (PoH)

Доказательство истории работает путем установки криптографического хронометриста, который датирует каждую транзакцию, что приводит к последовательности событий, проверяющих точное время каждой транзакции.

В этом методе проверяемая функция задержки (VDF), в частности, которая использует функцию хеширования SHA-256 в контексте Solana, используется для генерации непрерывной последовательной цепочки хэшей. Каждый хэш связан с предыдущим, создавая отдельную временную шкалу.

Одной из отличительных особенностей PoH (Доказательство истории) является то, что каждый созданный хэш одновременно поддается проверке и зависит от предыдущего. Эта цепочка хэшей действует как «часы», с которыми могут синхронизироваться все сетевые узлы, что позволяет им согласовывать последовательность транзакций без необходимости прямого взаимодействия. Проверяя блоки и транзакции в заранее определенном порядке, узлы могут ускорить весь процесс.

Как PoH ускоряет консенсус по Солане

PoH (Доказательство истории) помогает Солане достигать более быстрого и эффективного консенсуса, заранее организуя транзакции. Это приводит к сокращению времени блокировки и возможности обрабатывать множество транзакций каждую секунду, потенциально достигая тысяч.

В традиционных системах Proof-of-Stake (PoS) или Proof-of-Work (PoW) создание блоков облегчается общесистемным соглашением, где необходимо согласовать временную метку и последовательность каждого блока.

PoH (Доказательство истории) позволяет Солане обойти этап консенсуса посредством транзакций предварительного заказа. Проще говоря, это означает, что валидаторы могут немедленно обрабатывать транзакции по мере их поступления, не дожидаясь общесетевого соглашения. Это приводит к тому, что требуется меньше коммуникаций, а процессы проверки становятся более быстрыми и эффективными.

С помощью «Доказательства истории» (PoH) Солана может достичь консенсуса гораздо быстрее, поскольку каждый узел имеет доступ к идентичной поддающейся проверке хронологии. Это приводит к стабильному и быстрому времени блокировки — Solana часто достигает времени блокировки в 400 миллисекунд, что быстрее, чем у многих централизованных систем. Решая проблему синхронизации, PoH позволяет Solana обрабатывать тысячи транзакций в секунду с высоким уровнем точности.

Взаимодействие между доказательством истории и доказательством доли

Как аналитик данных, я считаю, что, хотя «Доказательство истории» (PoH) определяет последовательность и время транзакций, «Доказательство доли» (PoS) отвечает за выбор валидаторов и поддержание общей безопасности сети.

Как исследователь, изучающий систему Solana Proof of Stake, я могу сказать, что валидаторы в этой сети выбираются на основе их инвестиций или доли. Чем больше ставка, тем выше вероятность того, что валидатор будет выбран для добавления новых блоков. Этот процесс выбора валидаторов на основе суммы их ставки обеспечивает безопасность сети, гарантируя, что интересы валидаторов тесно связаны с общим состоянием и благополучием сети.

PoH и PoS работают вместе без проблем. Вот как:

• PoH предоставляет упорядоченный список событий, а PoS определяет, кто сможет добавить их в блокчейн. 
• Избранный валидатор, также известный как «лидер», собирает и упорядочивает транзакции в соответствии с временными метками PoH. Эта синергия между PoH и PoS позволяет Solana поддерживать как скорость, так и безопасность — баланс, которого было сложно достичь многим другим блокчейнам.

Роль ведущего валидатора в создании блоков на Solana

В контексте Solana валидатор ключей, часто называемый «лидом», выбирается для создания блоков в течение определенного периода времени, известного как слот. Задача ведущего валидатора — организовывать транзакции и отмечать их время в соответствии с временной шкалой Proof-of-History (PoH).

Используя Proof of History (PoH), лидер гарантирует, что каждой транзакции будет присвоена уникальная позиция или временная метка, тем самым устраняя необходимость в дополнительных валидаторах для активной проверки последовательного порядка транзакций. Этот метод упрощает процесс и повышает эффективность системы блокчейн.

После того как ведущий валидатор создал блок, он затем проверяется другими узлами. 

Поскольку блокировка соответствует графику Proof-of-History (PoH), ее проверка происходит быстро и эффективно. Ключевая задача первичного верификатора в системе Соланы необходима для ее масштабируемости, поскольку он гарантирует быстрое создание и проверку блоков на высоких скоростях.

Последовательность соглашения объединяет Proof of History (PoH) и Proof of Stake (PoS), тем самым создавая блокчейн с высокой скоростью и минимальной задержкой.

• Шаг 1: Лидеры валидаторов на Solana выбираются на основе системы взвешивания ставок, при которой валидаторы с более высокими долями Solana (SOL) с большей вероятностью будут выбраны в качестве лидеров. Это означает, что организации, которые больше инвестируют в сеть, с большей вероятностью будут нести ответственность за производство блоков, способствуя согласованию стимулов с сетевой безопасностью.
• Шаг 2: Механизм консенсуса PoH устанавливает график ротации лидеров. Расписание известно заранее, и каждому лидеру назначается «слот» — короткий период (около 400 миллисекунд), в течение которого они будут собирать транзакции и создавать блок. Такая предсказуемая ротация позволяет валидаторам предвидеть, когда они будут выступать в качестве лидеров, что упрощает подготовку к предстоящим обязанностям.
• Шаг 3: В течение назначенного ему интервала лидер собирает транзакции из сети. Механизм PoH позволяет лидеру отмечать время каждой транзакции уникальной криптографической подписью, создавая упорядоченную последовательность транзакций. Этот порядок является неотъемлемой частью PoH, позволяя проверять и проверять транзакции другими узлами в правильной последовательности.
• Шаг 4: Затем лидер организует упорядоченные транзакции в блок, встраивая временную метку, соответствующую последовательности PoH. Эта последовательность действует как историческая запись, которая подтверждает порядок транзакции, не требуя от каждого валидатора достижения консенсуса по каждой транзакции индивидуально. Временная метка PoH также служит доказательством того, что транзакции обрабатывались в режиме реального времени, обеспечивая проверяемый реестр.
• Шаг 5: После создания блока лидер транслирует его остальной части сети, используя протокол Solana Turbine. Turbine делит данные на более мелкие пакеты и распределяет их по валидаторам, обеспечивая эффективное распространение даже при больших объемах транзакций.
• Шаг 6: Другие валидаторы получают блок и проверяют его на соответствие последовательности PoH, подтверждая, что порядок с отметкой времени соответствует ожидаемой исторической записи. Поскольку транзакции уже предварительно заказаны лидером, валидаторы могут быстро проверить последовательность без необходимости дополнительной связи для заказа, что ускоряет процесс проверки.
• Шаг 7: После проверки блока он добавляется в блокчейн, завершая записи транзакций. Затем роль лидера переходит к следующему запланированному валидатору, который начинает собирать транзакции для следующего слота. Этот цикл продолжается и позволяет Solana обеспечить непрерывное производство блоков и поддерживать высокую производительность.

Дополнительные инновации на Солане: турбина и трубопроводная система.

Помимо PoH, Solana также использует дополнительные технологические достижения, такие как турбины и конвейеры, для еще большего повышения производительности.

В крупных сетях поток данных может стать медленным и засоренным, что приведет к задержкам и резервному копированию. Turbine решает эту проблему, разделяя данные на более мелкие фрагменты и отправляя их одновременно по различным узлам, подобно тому, как BitTorrent разделяет файлы. Этот метод сводит задержку к минимуму и обеспечивает высокую скорость передачи данных, особенно во всемирной сети.

Проще говоря, конструкция конвейера Solana позволяет выполнять несколько этапов обработки транзакций одновременно. Распределяя эти задачи между доступными ресурсами, он позволяет транзакциям проходить плавно и без задержек, повышая эффективность и пропускную способность.

Объединив технологии турбин и конвейерной обработки с доказательством истории (PoH), Solana эффективно обрабатывает транзакции в быстром темпе, избегая типичных узких мест, с которыми часто сталкиваются традиционные блокчейны.

Почему у Соланы нет мемпула

В большинстве сетей блокчейнов мемпул служит временным хранилищем для еще не подтвержденных транзакций. Solana, с другой стороны, работает по-другому, поскольку не использует традиционный мемпул из-за механизма консенсуса Proof of History (PoH). В системе Соланы транзакции сразу же маркируются временем, как только они попадают в сеть, что позволяет обрабатывать их в режиме реального времени без необходимости использования мемпула для организации очередей.

При обработке в реальном времени нет необходимости в очереди (мемпуле), поскольку транзакции не заставляют ждать своей очереди — они либо быстро принимаются и организуются, либо быстро отбрасываются. Отказавшись от мемпула, Solana значительно снижает задержку и гарантирует быструю обработку транзакций, что имеет решающее значение для сохранения высокой производительности.

Позволяет ли PoH Solana функционировать без мемпула?

Уникальная функция временных меток PoH — это то, что позволяет Solana работать без мемпула.

Поскольку PoH включает встроенную последовательность транзакций, валидаторы могут оперативно обрабатывать транзакции, не требуя временного хранения. Такая мгновенная сортировка оптимизирует процесс транзакций и позволяет сети более эффективно управлять большими объемами, устраняя сложность поддержания очереди (или мемпула) для управления транзакциями.

Использование конструкции Solana обеспечивает как высокую производительность, так и хорошо управляемый баланс между обязанностями валидатора, сетевой безопасностью и предотвращением перегрузок, что делает его одним из самых быстрых блокчейнов, работающих в настоящее время.

Лидеры блоков — вектор централизации в консенсусной модели PoH Соланы?

Выбор одних и тех же валидаторов часто в качестве лидеров в механизме Proof-of-Stake (PoS) может привести к концентрации производства блоков, тем самым уменьшая разнообразие валидаторов и усиливая риски, связанные с извлечением максимальной извлекаемой ценности (MEV).

Как криптоинвестор, я понимаю, что сетевые лидеры играют ключевую роль в содействии и проверке транзакций в нашей цифровой экосистеме. Однако если одни и те же несколько валидаторов будут последовательно выбираться в качестве лидеров, это может привести к сценарию, в котором небольшая, хорошо обеспеченная ресурсами группа сможет осуществлять непропорциональный контроль над производством блоков. Потенциально это может ограничить количество участников, активно участвующих в создании блоков для сети.

Лидеры блоков выступают в качестве эксклюзивных эмитентов транзакций и потенциально могут использовать транзакции максимальной извлекаемой стоимости (MEV) для получения дополнительных доходов. Тем не менее, быстрый темп сети уменьшает возможности MEV по сравнению с более медленными сетями. Этот аспект представляет риск, присущий механизму Proof-of-Stake (PoS).