深度解读Solana共识机制：委托权益证明和历史证明
ผู้เขียนต้นฉบับ: การวิจัยคุกกี้
การรวบรวมต้นฉบับ: บล็อกยูนิคอร์น
กลไกฉันทามติของบล็อคเชนมีหน้าที่รับผิดชอบในการตรวจสอบธุรกรรมและเพิ่มลงในบล็อคเชนตามลำดับที่ถูกต้อง ขึ้นอยู่กับกลไกฉันทามติที่เลือก กระบวนการตรวจสอบและสั่งซื้อมีประสิทธิภาพแตกต่างกัน ส่งผลให้เกิดปริมาณงานที่แตกต่างกัน ในโลกบล็อกเชน Solana เป็นเครือข่ายประสิทธิภาพสูงที่มีเวลาบล็อก 400 มิลลิวินาที ธุรกรรมต่อวินาที (TPS) โดยเฉลี่ยระหว่าง 2,000 ถึง 3,000 และ TPS สูงสุดตามทฤษฎีที่ 65,000 (สำหรับการอ้างอิง TPS ของ Ethereum อยู่ที่ประมาณ 12)
บทความนี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อเน้นสถาปัตยกรรมสองแห่งใน Solana ที่มีบทบาทสำคัญในและมีส่วนช่วยให้มีปริมาณงานสูง ได้แก่ กลไกฉันทามติ Delegated Proof of Stake (DPoS) และกลไก Proof of History (PoH)
1. กลไกฉันทามติแบบดั้งเดิม
เริ่มต้นด้วยการทำความเข้าใจคอขวดที่สำคัญของบล็อคเชน: ความสามารถในการขยายขนาด
แต่ละโหนดในเครือข่ายบล็อกเชนแบบกระจายมีนาฬิกาภายในของตัวเอง และทำงานตามนาฬิการะบบในเครื่องนี้ เมื่อธุรกรรมเกิดขึ้น โหนดจะประทับเวลาธุรกรรมตามนาฬิการะบบภายในเครื่องนี้
ภาพด้านล่างแสดงนาฬิกาภายในโหนด:
การประทับเวลาของการยืนยันครั้งสุดท้ายหรือการปฏิเสธธุรกรรมจะขึ้นอยู่กับบล็อกระบบภายในเครื่องนี้ด้วย ในกลไกฉันทามติแบบดั้งเดิม (เช่น Proof of Work PoW และ Proof of Stake PoS) โหนดทั้งหมดจำเป็นต้องสื่อสารระหว่างกันเพื่อประสานนาฬิกาท้องถิ่นของกันและกัน เพื่อให้แน่ใจว่าพวกเขามีความเข้าใจที่สอดคล้องกันเกี่ยวกับเวลาในการประมวลผลธุรกรรม การสื่อสารระหว่างโหนดช่วยสร้างฐานเวลาทั่วไปเพื่อให้แน่ใจว่าเครือข่ายทั้งหมดมีการรับรู้เวลาที่สอดคล้องกัน ดังนั้นจึงประสานการสั่งซื้อและการยืนยันธุรกรรม
สำหรับบล็อกเชนแบบกระจายที่มีโหนดนับพันกระจายอยู่ทั่วโลก ความแตกต่างในนาฬิกาของระบบโลคัลระหว่างโหนดเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ ส่งผลให้การประทับเวลาของธุรกรรมไม่สอดคล้องกันระหว่างโหนดต่างๆ สิ่งนี้จะกลายเป็นปัญหาเมื่อโหนดจำเป็นต้องตกลงว่าธุรกรรมใดเกิดขึ้นและลำดับที่ธุรกรรมเหล่านั้นเกิดขึ้นในบล็อก สิ่งนี้เรียกว่าปัญหาการซิงโครไนซ์การประทับเวลา และจะรุนแรงและซับซ้อนมากขึ้นเมื่อเครือข่ายเพิ่มการกระจายอำนาจโดยการเพิ่มจำนวนโหนด
ท้ายที่สุดแล้ว สิ่งนี้จะสร้างเส้นทางที่เป็นไปได้สำหรับการโจมตีที่เป็นอันตราย ความแตกต่างด้านเวลาทำให้ผู้ไม่ประสงค์ดีสามารถเผยแพร่ธุรกรรมปลอมที่มีลักษณะคล้ายกับการประทับเวลาจริงเพื่อพยายามยึดครองเครือข่าย เพื่อป้องกันการบิดเบือนธุรกรรม จึงต้องใช้เวลาและอำนาจในการประมวลผลอย่างมากในการตรวจสอบความถูกต้องของการประทับเวลา สิ่งนี้มีแนวโน้มที่จะทำให้เกิดความล่าช้าในการยืนยันบล็อก หรือแม้แต่การปฏิเสธบล็อก (เนื่องจากโหนดอาจโหวตว่าบล็อกนั้นไม่ถูกต้องเนื่องจากมีการประทับเวลาที่แตกต่างกัน)
2. Proof of History (PoH) คืออะไร?
Proof of History (PoH) ใช้ใน Solana เพื่อพิสูจน์ว่าธุรกรรมได้รับการจัดลำดับอย่างถูกต้อง และสามารถตรวจสอบได้อย่างง่ายดายโดยผู้ตรวจสอบความถูกต้องในเครือข่าย
ตรงกันข้ามกับสถานการณ์ที่กล่าวถึงในส่วนที่ 1 ซึ่งแต่ละโหนดมีนาฬิกาที่เป็นอิสระของตัวเอง PoH ถือได้ว่าเป็นบล็อกส่วนกลางที่โหนดทั้งหมดใช้เพื่อตรวจสอบการผ่านของเวลาระหว่างสองเหตุการณ์ ผ่านนาฬิกาทั่วโลกนี้ โหนดจะดูประวัติการทำธุรกรรมเดียวกัน โดยละทิ้งความขัดแย้งใด ๆ ที่อาจมีเกี่ยวกับลำดับของธุรกรรม สิ่งนี้ช่วยให้บรรลุฉันทามติได้อย่างรวดเร็ว ซึ่งช่วยลดเวลาที่ใช้ในการตรวจสอบและเพิ่มธุรกรรมลงในบล็อกเชนได้อย่างมาก
PoH อาศัยวิธีการเข้ารหัสเพื่อสร้างบันทึกธุรกรรมที่ต่อเนื่องและตามลำดับเวลา มาดูกันดีกว่า
3. การอภิปรายเชิงลึกเกี่ยวกับเทคโนโลยี PoH
แต่ละธุรกรรมได้รับการประมวลผลผ่าน SHA-256 ซึ่งเป็นฟังก์ชันแฮชการเข้ารหัสที่ทราบกันดีว่ามีความสามารถในการรับอินพุตใดๆ และสร้างเอาต์พุตที่ไม่ซ้ำใครและคาดเดาไม่ได้ เมื่อธุรกรรมถูกแฮช ผลลัพธ์ของมันจะกลายเป็นอินพุตของแฮชของธุรกรรมถัดไป กระบวนการนี้สร้างลำดับธุรกรรมในตัวในเอาต์พุตแฮช ซึ่งสร้างเป็นลูกโซ่ที่ยาวและต่อเนื่องกัน
PoH (Proof of History) ใช้ฟังก์ชัน Verifiable Delay (VDF) ซึ่งตรวจสอบความสำคัญของเวลาที่ผ่านไปในบล็อกเชน VDF เป็นฟังก์ชันที่เน้นการคำนวณ ซึ่งไม่เพียงอาศัยแฮชก่อนหน้าเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับเวลาที่ผ่านไปด้วย กลไกนี้ทำให้ Solana สามารถแสดงเวลาจริงที่ผ่านไปด้วยการเข้ารหัส ทำให้เกิดเอาต์พุตที่ต่อเนื่อง ส่งผลให้มีลำดับการทำธุรกรรมที่ชัดเจนและสามารถตรวจสอบได้ ช่วยให้เกิดลำดับเวลาของเหตุการณ์ที่สอดคล้องกัน ผู้ตรวจสอบสามารถตรวจสอบได้อย่างง่ายดายว่าเวลาผ่านไปนานเท่าใด ช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือของเครือข่าย
การใช้ PoH (Proof of History) ใน Solana ช่วยเพิ่มระดับความปลอดภัยและความสมบูรณ์ที่แข็งแกร่ง การดัดแปลงส่วนใดๆ ของห่วงโซ่แฮชจำเป็นต้องคำนวณแฮชที่ตามมาทั้งหมดใหม่ ซึ่งเป็นความพยายามที่ต้องใช้ความพยายามอย่างมากในการปกป้องเครือข่ายจากการเปลี่ยนแปลง
PoH (Proof of History) ช่วยลดปริมาณข้อมูลที่ผู้ตรวจสอบต้องประมวลผลต่อบล็อกลงอย่างมาก ด้วยการใช้เวอร์ชันแฮชของสถานะล่าสุดของธุรกรรม เวลาการยืนยันบล็อกจะลดลงอย่างมาก เมื่อเครื่องมือตรวจสอบความถูกต้อง (หรือโหนดจำลอง) ได้รับบล็อก ลำดับ PoH (Proof of History) จะจัดเตรียมลำดับธุรกรรมที่เชื่อถือได้ด้วยการเข้ารหัสลับ ซึ่งพวกเขาสามารถเชื่อถือได้โดยไม่ต้องมีการตรวจสอบซ้ำ ประสิทธิภาพนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการเร่งกลไกฉันทามติ เนื่องจากเครือข่ายสามารถเลือกและย้ายไปยังเครื่องมือตรวจสอบถัดไปสำหรับการตรวจสอบความถูกต้องของบล็อกได้อย่างรวดเร็ว
4. หลักฐานการเดิมพันที่ได้รับมอบหมาย (DPoS)
จากความเข้าใจที่ดีขึ้นเกี่ยวกับ PoH ในส่วนนี้จะอธิบายว่า PoH ถูกนำไปใช้อย่างไรในกลไกฉันทามติ (DPoS) ของ Solana
ใน DPoS ผู้ตรวจสอบความถูกต้องทุกคนที่เดิมพัน $SOL จะสามารถมีส่วนร่วมในการกำกับดูแลเครือข่ายได้ โดยลงคะแนนเสียงเกี่ยวกับความถูกต้องของบล็อก และตัดสินใจว่าจะเพิ่มบล็อกเหล่านั้นลงในบล็อกเชนหรือไม่ ผู้ถือ $SOL (รวมถึงคุณและฉัน) ที่ไม่ต้องการเข้าร่วมโดยตรงในกระบวนการพิสูจน์การเดิมพันสามารถมอบหมายโทเค็นของตนให้กับผู้ตรวจสอบความถูกต้องรายอื่น ทำให้พวกเขากลายเป็นผู้รับมอบสิทธิ์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ขั้นตอนการมอบหมายนี้จะกระจายอำนาจการลงคะแนนของผู้แทน (สัดส่วนกับจำนวน $SOL ที่พวกเขามี) ให้กับผู้ตรวจสอบเหล่านี้ เพื่อแลกกับการปักหลัก $SOL ผู้มอบหมายจะได้รับรางวัลส่วนหนึ่งของบล็อก
ระบบ DPoS ทำงานบนหลักการที่ว่าโหนดที่มีสัดส่วนการถือหุ้นมากกว่ามีแนวโน้มที่จะถูกเลือกเพื่อตรวจสอบความถูกต้องของธุรกรรมและเพิ่มลงในบล็อกเชน และโอกาสในการได้รับรางวัลบล็อกจะกระตุ้นให้โหนดรักษาประสิทธิภาพและความสมบูรณ์ในระดับสูง
ตอนนี้เราเข้าใจทั้ง DPoS และ PoH แล้ว เราจะรวมความรู้นี้เพื่อให้ภาพรวมว่าการยืนยันบล็อกทั่วไปบน Solana เป็นอย่างไร
5. ภาพรวมระดับสูงของกลไกฉันทามติของโซลานา
1. การเลือกโหนดผู้นำ: โหนดผู้นำมีหน้าที่สร้างลำดับ PoH (ธุรกรรมการสั่งซื้อหลักฐานประวัติ) และการสร้างบล็อก
กระบวนการคัดเลือกนี้ขึ้นอยู่กับน้ำหนักเดิมพันของโหนด ซึ่งเพิ่มขึ้นโดยผู้ถือโทเค็นที่มอบหมายให้พวกเขา บทบาทผู้นำจะหมุนเวียนในหมู่ผู้ตรวจสอบ
2. เพิ่มการประทับเวลาให้กับธุรกรรม: โหนดผู้นำจะได้รับธุรกรรมและประทับเวลาโดยใช้ PoH เพื่อสร้างลำดับธุรกรรม
3. การสร้างบล็อก: ตามลำดับจาก PoH โหนดผู้นำจะเริ่มสร้างบล็อก
4. การแพร่กระจายบล็อก: บล็อกที่สร้างขึ้นใหม่จะถูกส่งไปยังโหนดจำลอง (เครื่องมือตรวจสอบอื่น ๆ ในเครือข่ายแบบกระจาย)
5. การตรวจสอบความถูกต้องของธุรกรรม โหนดเรพลิกาจะตรวจสอบองค์ประกอบสองประการต่อไปนี้:
ก. ลำดับธุรกรรม: ใช้ลำดับ PoH เพื่อตรวจสอบว่าธุรกรรมถูกจัดเรียงในลำดับที่ถูกต้องหรือไม่ เนื่องจากเป็นนาฬิกาทั่วโลก การตรวจสอบนี้จึงไม่จำเป็นต้องมีการสื่อสารแบบไปกลับระหว่างโหนด (ต่างจากกลไกที่เป็นเอกฉันท์ทั่วไป เช่น PoW และ PoS)
ข ความถูกต้องของธุรกรรม: ตรวจสอบว่าธุรกรรมเป็นไปตามกฎเครือข่ายและถูกต้องหรือไม่
6. การสรุปบล็อก: หลังจากตรวจสอบลำดับธุรกรรมและความถูกต้องแล้ว บล็อกนั้นจะถูกเพิ่มในบล็อกเชน จากนั้นโหนดผู้นำถัดไปจะถูกเลือก และกระบวนการทั้งหมดจะเริ่มต้นใหม่
สรุปแล้ว
Solana ทำงานอย่างไม่รู้จักเหน็ดเหนื่อยเพื่อปรับปรุงสถาปัตยกรรมบล็อกเชน ด้วยการพัฒนาล่าสุด เช่น QUIC, QoS แบบถ่วงน้ำหนักตามสัดส่วนการถือหุ้น และตลาดค่าธรรมเนียมเฉพาะที่ นอกจากนี้ ระบบนิเวศยังตั้งตารอที่จะเพิ่มประสิทธิภาพอย่างมีนัยสำคัญด้วยการเปิดตัว Firedancer เป็นที่น่าสังเกตว่าสถาปัตยกรรมที่เป็นเอกลักษณ์ของ Solana ซึ่งก็คือ OPOS (Solana เท่านั้น) อาจนำมาซึ่งกรณีการใช้งานใหม่ๆ
