ある記事では、ブロックチェーンのスピード王であるソラナが明らかにされています。
- WBOYオリジナル
- 2024-06-12 17:42:261136ブラウズ
パフォーマンスレポート
CoinGeckoが5月17日にリリースした「最速チェーン」レポートは、Solanaが大規模ブロックチェーンの中で最速であり、1日平均実質TPSが最高で1,504に達し(投票トランザクションは削除されている)、Suiが2番目に速いことを示しています。 BSC は 3 位にランクされていますが、達成された実質 TPS は、Sui の半分未満です。
このレポートからわかるように、最もパフォーマンスの高いSolanaとSuiは両方とも非EVM互換ブロックチェーンであり、8つの非EVM互換ブロックチェーンの平均実質TPSは284と17 EVMの平均TPSです。互換性のあるブロックチェーンとイーサリアムのレイヤー 2 はわずか 74 であり、EVM 非互換ブロックチェーンのパフォーマンスは EVM 互換ブロックチェーンの約 4 倍です。
この記事では、EVM 互換ブロックチェーンのパフォーマンスのボトルネックを調査し、Solana のパフォーマンス手法を明らかにします。
EVM互換ブロックチェーンのパフォーマンスボトルネック
まず、EVMブロックチェーンを一般的なブロックチェーンに一般化します。一般的に、ブロックチェーンで TPS を向上させたい場合は、次の方法が一般的に使用されます:
- ノードのパフォーマンスを向上させる: ハードウェア リソースをスタックすることでノードのパフォーマンスを向上させます。ノードのハードウェア要件は、推奨される構成などの分散化の度合いに影響します。イーサリアム、CPU 4 コア、16G メモリ、およびネットワーク帯域幅 25Mbps は、高度な集中化を備えた通常のユーザーレベルの機器で実現できます。Solana は、32 CPU コア、128G メモリ、およびネットワーク帯域幅という比較的高い構成を推奨します。高度な集中化を備えたプロレベルの機器でのみ達成できる 1Gbps の高速化。 一般: ネットワーク プロトコル、暗号化、ストレージなどの基盤となるプロトコルを改善します。ブロックチェーンの基盤となるプロトコルの改善は変わりません。ブロックチェーン自体の特性やブロックチェーンの動作ルールに直接影響を与えることはありませんが、基盤となるテクノロジーはほとんど注目されておらず、現在、研究分野では大きな進歩はありません。 ;
- ブロックの拡張: ブロックのサイズを増やすと、より多くのトランザクションを含めることができるため、ブロックチェーンのトランザクション スループットが向上します (Bitcoin Cash (BCH) など)。ブロック サイズが 1 MB から 8 MB、さらに 32 MB に拡張されました。 。ただし、ブロックを拡張すると伝播遅延も増加し、フォークや DDoS 攻撃の可能性が高まるなど、セキュリティ上の脅威が発生します。ブロックチェーンは、ブロックチェーンの最も重要なセキュリティ ドアです。ブロックチェーンで使用されているコンセンサス メカニズムには、PoW、PoS、PBFT などが含まれます。スケーラビリティのニーズを満たすために、一般に高性能パブリック チェーンはコンセンサス プロトコルを改善し、Solana の PoH ベースのコンセンサス メカニズムや Avalanche のアバランシェ ベースのコンセンサス メカニズムなどの独自の特別なメカニズムと組み合わせます。トランザクションの実行は単位時間のみを考慮します。イーサリアムなどのブロックチェーンは、ブロック内でスマート コントラクト トランザクションを実行するシリアル方式を使用します。これは CPU のパフォーマンスのボトルネックになります。ブロックチェーンのスループット効率が大幅に制限されます。一般に、高性能のパブリック チェーンは並列実行を採用し、Sui Move など、スマート コントラクトを構築するための並列処理をより促進する言語モデルを提案するものもあります。
- EVMブロックチェーンにとって最大の課題は、仮想マシン、つまりトランザクション実行環境の制限によるトランザクション実行にあります。 EVM には 2 つの主なパフォーマンスの問題があります:
- 256 ビット: EVM は、明示的に 256 ビット出力を生成するイーサリアムのハッシュ アルゴリズムの処理を容易にするために、256 ビット仮想マシンとして設計されています。ただし、EVM を実際に実行しているコンピューターは、実行のために 256 ビット バイトをローカル アーキテクチャにマップする必要があるため、システム全体が非常に非効率的で非実用的になります。
- 実行の最適化の観点から見ると、EVM には依然として 2 つの大きな欠点があります:
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- 静的分析を行うのが難しい: ブロックチェーンでの並列実行とは、無関係なトランザクションを同時に処理し、無関係なトランザクションを互いに影響を与えないイベントとして扱うことを意味します。並列実行を実現する際の主な課題は、どのトランザクションが無関係で、どのトランザクションが独立しているかを判断することです。現在、一部の高性能パブリック チェーンでは、EVM の動的ジャンプ メカニズムにより、コードを静的に分析することが困難になります。 ;
- JIT コンパイラーは未熟です: JIT コンパイラー (Just In Time Compiler) は、最新の仮想マシンで一般的に使用される最適化手法です。JIT の主な目的は、解釈実行をコンパイル済み実行に変えることです。実行時に、仮想マシンはホット コードをローカル プラットフォームに関連するマシン コードにコンパイルし、さまざまなレベルの最適化を実行します。現在 EVM JIT プロジェクトは存在しますが、まだ実験段階にあり、十分に成熟していません。
そのため、仮想マシンの選択に関しては、高パフォーマンスのパブリック チェーンでは、EVM ではなく WASM、eBPF バイトコード、または Move バイトコードに基づく仮想マシンを使用することが多くなります。たとえば、Solana は独自の仮想マシン SVM と eBPF ベースのバイトコード SBF を使用します。
最速チェーン: Solana
Solana は、PoH (Proof of History) メカニズムと低遅延、高スループットで有名で、最も有名な「イーサリアムキラー」の 1 つです。
本質的に、PoH は Verifiable Delay Function (VDF) に似た単純なハッシュ アルゴリズムです。 Solana は、1 つの反復の出力を次の反復の入力として使用し、継続的に実行されるシーケンス プリイメージ耐性ハッシュ関数 (SHA-256) を使用して実装されます。この計算はバリデータごとに 1 つのコアで実行されます。
シーケンスの生成はシーケンシャルかつシングルスレッドですが、検証は並行して実行できるため、マルチコア システムでの効率的な検証が可能になります。ハッシュ速度には上限がありますが、ハードウェアの改善によりさらにパフォーマンスが向上する可能性があります。
Solana コンセンサスプロセス
PoH メカニズムは、信頼できるトラストレスなタイムソースとして機能し、ネットワーク内のイベントの検証可能で順序付けられた記録を作成します。 PoH ベースのタイミングにより、Solana ネットワークはスケジュールされた透過的な方法でリーダーを交代できます。このローテーションは 4 スロットの固定間隔で発生し、各スロットは現在 400 ミリ秒に設定されています。このリーダーローテーションメカニズムは、参加しているすべてのバリデーターがリーダーになる公平なチャンスを確実に与え、Solana ネットワークが分散化とセキュリティを維持するための重要なメカニズムであり、単一のバリデーターがネットワーク上で過度の権限を獲得することを防ぎます。
スロット期間ごとに、リーダーはユーザーから受け取ったトランザクションを含む新しいブロックを提案します。リーダーはこれらのトランザクションを検証し、ブロックにパッケージ化し、そのブロックをネットワークの残りのバリデーターにブロードキャストします。ブロックを提案してブロードキャストするこのプロセスはブロック生成と呼ばれ、ネットワーク内の他のバリデーターはブロックの有効性について投票する必要があります。バリデータはブロックの内容をチェックして、トランザクションが有効であり、ネットワーク ルールに準拠していることを確認します。ブロックは、ステークウェイトの過半数の投票を受け取った場合に確認されたとみなされます。この確認プロセスは、Solana ネットワークのセキュリティを維持し、二重支出を防ぐために重要です。
現在のリーダーの期間が終了すると、ネットワークは停止したりブロックの確認を待機したりせず、次の期間に移行し、後続のリーダーにブロックを生成する機会を提供し、プロセス全体が再び開始されます。このアプローチにより、一部のバリデーターで技術的な問題が発生したり、オフラインになった場合でも、Solana ネットワークが高いスループットを維持し、回復力を維持できるようになります。
Solana パフォーマンスのヒント
Solana ネットワークは事前にリーダーを確認できるため、Solana はユーザーのトランザクションを保存するためにパブリック メモリ プールを必要としません。ユーザーがトランザクションを送信すると、RPC サーバーはそれを QUIC パケットに変換し、すぐにリーダーのバリデーターに転送します。このアプローチは Gulf Stream と呼ばれ、高速なリーダーの切り替えとトランザクションの事前実行を可能にし、他のバリデーターのメモリ負荷を軽減します。
Solana のブロック データはカーネル空間に取り込まれ、並列署名検証のために GPU に渡され、GPU で署名が検証されると、データはトランザクション実行のために CPU に渡され、最終的にカーネルに返されます。データを永続化するためのスペース。パイプライン テクノロジと呼ばれる、データをさまざまなハードウェア コンポーネントに分割するこの複数の処理プロセスにより、ハードウェアの使用率が最大化され、ブロックの検証と送信が高速化されます。
Solana のトランザクションはアクセスされるアカウントを明示的に指定するため、Solana のトランザクション スケジューラーは読み取り/書き込みロック メカニズムを利用してトランザクションを並行して実行できます。 Solana トランザクション スケジューラの各スレッドには独自の管理キューがあり、トランザクションを順番に独立して処理し、トランザクションのアカウントをロック (読み取り/書き込みロック) して実行しようとします。アカウントの競合があるトランザクションは後で実行されます。このマルチスレッド並列実行技術は Sealevel と呼ばれます。
リーダーがブロックを伝播し、QUIC パケット (オプションでイレイジャー コーディングを使用) をより小さなパケットに分割し、階層構造を持つバリデーターに配布するプロセス。タービンと呼ばれるこの技術は、基本的にリーダーの帯域幅使用量を削減します。
投票プロセス中、バリデーターはフォーク投票のコンセンサスメカニズムを使用します。バリデーターは、ブロックの生成を進めるために投票を待つ必要はありません。代わりに、ブロックプロデューサーは有効な新しい投票を継続的に監視し、それらを現在のブロックにリアルタイムで組み込みます。このコンセンサス メカニズムは TowerBFT と呼ばれ、Solana はフォーク投票をリアルタイムでマージすることで、より効率的かつ合理化されたコンセンサス プロセスを保証し、それによって全体的なパフォーマンスを向上させます。
ブロックの永続化プロセスのために、Solana は Cloudbreak データベースを開発しました。これは、シーケンシャル操作の速度を活用し、メモリ マップされたファイルを使用する特定の方法でアカウント データ構造を分割することで、SSD の効率を最大化します。
バリデーターの負担を軽減するために、Solana はデータストレージをバリデーターからアーカイバーと呼ばれるノードのネットワークに転送します。取引ステータスの履歴は多くの断片に分割され、消去符号化技術が使用されます。アーカイバは状態の断片を保存するために使用されますが、コンセンサスには参加しません。
概要
Solana のビジョンは、ソフトウェアがハードウェアの速度に合わせて拡張できるブロックチェーンであるため、Solana は今日のコンピューターで利用可能なすべての CPU、GPU、帯域幅の機能を最大限に活用して、パフォーマンスと理論上の最大速度を最大化します。 65,000 TPS を達成できます。
Solana が高頻度のトランザクションや複雑なスマート コントラクトの処理に好まれるブロックチェーン プラットフォームになったのは、Solana の高いパフォーマンスと拡張性のおかげです。それが年初の DePIN/AI トラックであれ、最近の注目のミームであれ。トラック、ソラナ すべてが素晴らしい可能性を示しています。
イーサリアムETFの立ち上げ後、ソラナは次のETFを求める声が最も多い仮想通貨にもなりましたが、SECは依然としてソラナを有価証券としてリストしていますが、他の仮想通貨ETFは短期的には承認されないでしょう。しかし、暗号通貨市場ではコンセンサスが価値であり、ソラナのコンセンサスはビットコインやイーサリアムと同じくらい破壊不可能になりつつあるかもしれません。
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