รายงานประสิทธิภาพ

รายงาน " Festest Chains " ที่เผยแพร่โดย CoinGecko เมื่อวันที่ 17 พฤษภาคม แสดงให้เห็นว่า Solana นั้นเร็วที่สุดในบรรดาบล็อกเชนขนาดใหญ่ โดยมี TPS จริงเฉลี่ยรายวันสูงสุดที่ 1,054 (ธุรกรรมการลงคะแนนถูกลบออก) และ Sui เป็นบล็อกเชนที่เร็วที่สุดเป็นอันดับสอง ซึ่งสูงที่สุดรายวัน TPS จริงโดยเฉลี่ยอยู่ที่ 854 BSC อยู่ในอันดับที่สาม แต่ TPS จริงที่ทำได้นั้นน้อยกว่าครึ่งหนึ่งของ Sui

ดังที่เห็นได้จากรายงานนี้ Solana และ Sui ที่มีประสิทธิภาพดีที่สุดนั้นเป็นทั้งบล็อกเชนที่ไม่รองรับ EVM นอกจากนี้ TPS จริงโดยเฉลี่ยของบล็อกเชนที่ไม่รองรับ EVM 8 รายการคือ 284, บล็อกเชนที่เข้ากันได้กับ EVM 17 รายการ และ TPS โดยเฉลี่ย ของ Ethereum Layer 2 มีเพียง 74 เท่านั้น และประสิทธิภาพของบล็อกเชนที่ไม่รองรับ EVM นั้นมากกว่าบล็อกเชนที่เข้ากันได้กับ EVM ประมาณ 4 เท่า

บทความนี้จะสำรวจ ปัญหาคอขวดด้านประสิทธิภาพของบล็อกเชนที่เข้ากันได้กับ EVM และเปิดเผย วิธีการปฏิบัติงานของ Solana

ปัญหาคอขวดด้านประสิทธิภาพของบล็อกเชนที่เข้ากันได้กับ EVM

อันดับแรก เราจะสรุป EVM blockchain ให้เป็น blockchain ทั่วไป โดยทั่วไป หากบล็อคเชนต้องการปรับปรุง TPS โดยทั่วไปจะมีวิธีการดังต่อไปนี้:

• ปรับปรุงประสิทธิภาพของโหนด: ปรับปรุงประสิทธิภาพของโหนดโดยการซ้อนทรัพยากรฮาร์ดแวร์ ความต้องการฮาร์ดแวร์ของโหนดจะส่งผลต่อระดับการกระจายอำนาจ ตัวอย่างเช่น การกำหนดค่าที่แนะนำของ Ethereum, Cpu 4 คอร์, หน่วยความจำ 16 G, แบนด์วิดท์เครือข่าย 25 Mbps, ผู้ใช้ทั่วไป อุปกรณ์ระดับสามารถทำได้ ระดับการกระจายอำนาจที่สูงขึ้น Solana แนะนำการกำหนดค่าที่ค่อนข้างสูงกว่าของคอร์ CPU 32 ตัว หน่วยความจำ 128 G และแบนด์วิธเครือข่าย 1 Gbps ซึ่งสามารถทำได้ด้วยอุปกรณ์ระดับมืออาชีพเท่านั้น และระดับการกระจายอำนาจเป็นค่าเฉลี่ย ;

• ปรับปรุงโปรโตคอลพื้นฐาน: รวมถึงโปรโตคอลเครือข่าย การเข้ารหัส การจัดเก็บข้อมูล ฯลฯ การปรับปรุงโปรโตคอลพื้นฐานของบล็อคเชนไม่ได้เปลี่ยนคุณสมบัติของบล็อคเชน และไม่ส่งผลกระทบต่อกฎการทำงานของบล็อคเชน สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของบล็อคเชนได้โดยตรง บล็อกเชน แต่ความสนใจด้านเทคนิคนั้นต่ำ และไม่มีความก้าวหน้าครั้งสำคัญในสาขาการวิจัยในปัจจุบัน

• การขยายบล็อก: การเพิ่มขนาดของบล็อกสามารถรวมธุรกรรมได้มากขึ้น ซึ่งจะเป็นการเพิ่มปริมาณธุรกรรมของบล็อกเชน ตัวอย่างเช่น Bitcoin Cash (BCH) ขยายบล็อกจาก 1 MB เป็น 8 MB และจากนั้นเป็น 32 MB อย่างไรก็ตาม การขยายบล็อกจะเพิ่มความล่าช้าในการแพร่กระจายและทำให้เกิดภัยคุกคามด้านความปลอดภัย เช่น การเพิ่มความเป็นไปได้ของการโจมตีแบบ Forks และ DDoS

• โปรโตคอลฉันทามติ: โปรโตคอลฉันทามติช่วยให้มั่นใจได้ว่าโหนดทั้งหมดในบล็อกเชนบรรลุข้อตกลงเกี่ยวกับการอัปเดตสถานะของบล็อกเชน เป็นประตูรักษาความปลอดภัยที่สำคัญที่สุดของบล็อกเชน PBFT ฯลฯ เพื่อตอบสนองความต้องการด้านความสามารถในการปรับขนาด โดยทั่วไปเครือข่ายสาธารณะที่มีประสิทธิภาพสูงจะปรับปรุงโปรโตคอลฉันทามติและรวมเข้ากับกลไกพิเศษของตัวเอง เช่น กลไกฉันทามติตาม PoH ของ Solana และกลไกฉันทามติตามหิมะถล่มของ Avalanche

• การดำเนินการธุรกรรม: การดำเนินการธุรกรรมสนใจเฉพาะจำนวนธุรกรรมหรืองานคอมพิวเตอร์ที่ประมวลผลต่อหน่วยเวลา บล็อกเชน เช่น Ethereum ใช้วิธีการแบบอนุกรมเพื่อดำเนินการธุรกรรมสัญญาอัจฉริยะเป็นบล็อก ในการดำเนินการแบบอนุกรม ปัญหาคอขวดด้านประสิทธิภาพของ CPU นั้นชัดเจนมาก การจำกัดปริมาณงานของบล็อกเชนอย่างจริงจัง โดยทั่วไป เครือข่ายสาธารณะที่มีประสิทธิภาพสูงจะใช้การดำเนินการแบบคู่ขนาน และบางส่วนจะเสนอโมเดลภาษาที่เอื้อต่อการขนานมากกว่าเพื่อสร้างสัญญาอัจฉริยะ เช่น Sui Move

สำหรับ EVM blockchain ความท้าทายที่ใหญ่ที่สุดอยู่ที่การดำเนินการธุรกรรม เนื่องจากข้อจำกัดของเครื่องเสมือน ซึ่งก็คือสภาพแวดล้อมในการดำเนินการธุรกรรม EVM มีปัญหาด้านประสิทธิภาพหลักสองประการ:

• 256 บิต: EVM ได้รับการออกแบบให้เป็นเครื่องเสมือน 256 บิตเพื่อให้ง่ายต่อการประมวลผลอัลกอริธึมการแฮชของ Ethereum ซึ่งจะสร้างเอาต์พุต 256 บิตอย่างชัดเจน อย่างไรก็ตาม คอมพิวเตอร์ที่ใช้งาน EVM จริง ๆ จำเป็นต้องแมปไบต์ 256 บิตกับสถาปัตยกรรมในเครื่องเพื่อการดำเนินการ

• ขาดไลบรารีมาตรฐาน: ไม่มีไลบรารีมาตรฐานใน Solidity และคุณต้องนำไปใช้ด้วยตนเองด้วยโค้ด Solidity แม้ว่า OpenZeppelin จะปรับปรุงสถานการณ์นี้ไปบ้างแล้ว แต่ก็มีไลบรารีมาตรฐานสำหรับการนำ Solidity ไปใช้ (โดยรวมโค้ดไว้ในสัญญาหรือ ในรูปแบบของ delegatecall โทรสัญญาที่ปรับใช้) แต่ความเร็วในการดำเนินการของ EVM bytecode นั้นต่ำกว่าของไลบรารีมาตรฐานที่คอมไพล์ไว้ล่วงหน้ามาก

จากมุมมองของการเพิ่มประสิทธิภาพการดำเนินการ EVM ยังคงมีข้อบกพร่องที่สำคัญสองประการ:

• ความยากลำบากในการวิเคราะห์แบบคงที่: การดำเนินการแบบขนานในบล็อกเชนหมายถึงการประมวลผลธุรกรรมที่ไม่เกี่ยวข้องในเวลาเดียวกัน โดยถือว่าธุรกรรมที่ไม่เกี่ยวข้องเป็นเหตุการณ์ที่ไม่ส่งผลกระทบซึ่งกันและกัน ความท้าทายหลักในการบรรลุการดำเนินการแบบคู่ขนานคือการพิจารณาว่าธุรกรรมใดที่ไม่เกี่ยวข้องและเป็นอิสระ ในปัจจุบัน เครือข่ายสาธารณะที่มีประสิทธิภาพสูงบางแห่งทำการวิเคราะห์ธุรกรรมล่วงหน้าแบบคงที่ กลไกการข้ามแบบไดนามิกของ EVM ทำให้ยากต่อการวิเคราะห์โค้ดแบบคงที่ ;

• คอมไพเลอร์ JIT ยังยังไม่บรรลุนิติภาวะ: คอมไพเลอร์ JIT (Just In Time Compiler) เป็นวิธีการปรับให้เหมาะสมที่ใช้กันทั่วไปในเครื่องเสมือนสมัยใหม่ เป้าหมายหลักของ JIT คือการเปลี่ยนการดำเนินการตีความให้เป็นการดำเนินการคอมไพล์ ขณะรันไทม์ เครื่องเสมือนจะรวบรวมฮอตโค้ดเป็นรหัสเครื่องที่เกี่ยวข้องกับแพลตฟอร์มภายในเครื่อง และดำเนินการปรับให้เหมาะสมในระดับต่างๆ แม้ว่าปัจจุบันจะมีโครงการ EVM JIT แต่ก็ยังอยู่ในขั้นทดลองและยังไม่เติบโตเพียงพอ

ดังนั้นในแง่ของการเลือกเครื่องเสมือน เครือข่ายสาธารณะประสิทธิภาพสูงจึงใช้เครื่องเสมือนตาม WASM, รหัสไบต์ eBPF หรือรหัสไบต์ย้ายแทนที่จะเป็น EVM ตัวอย่างเช่น Solana ใช้ SVM เครื่องเสมือนที่เป็นเอกลักษณ์ของตัวเองและ SBF ที่ใช้รหัสไบต์ eBPF

โซ่ที่เร็วที่สุด: โซลานา

Solana มีชื่อเสียงในด้านกลไก PoH (Proof of History) และความหน่วงต่ำและปริมาณงานสูง มันเป็นหนึ่งใน "Ethereum killers" ที่มีชื่อเสียงที่สุด

หัวใจหลักของ PoH คืออัลกอริธึมแฮชแบบง่ายที่คล้ายกับ Verifiable Delay Function (VDF) Solana ได้รับการปรับใช้โดยใช้ฟังก์ชันแฮชที่ต้านทานภาพล่วงหน้าตามลำดับ (SHA-256) ที่ทำงานอย่างต่อเนื่อง โดยใช้เอาต์พุตของการวนซ้ำหนึ่งครั้งเป็นอินพุตสำหรับการประมวลผลครั้งถัดไป การคำนวณนี้ทำงานบนคอร์เดียวต่อเครื่องมือตรวจสอบความถูกต้อง

แม้ว่าการสร้างลำดับจะเป็นแบบลำดับและแบบเธรดเดียว การตรวจสอบสามารถเกิดขึ้นพร้อมกันได้ ช่วยให้การตรวจสอบมีประสิทธิภาพบนระบบมัลติคอร์ แม้ว่าจะมีขอบเขตบนของความเร็วแฮช การปรับปรุงฮาร์ดแวร์อาจให้ประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้น

กระบวนการฉันทามติของโซลานา

กลไก PoH ทำหน้าที่เป็นแหล่งเวลาที่เชื่อถือได้และไม่ไว้วางใจ สร้างบันทึกเหตุการณ์ภายในเครือข่ายที่ตรวจสอบได้และเป็นระเบียบ การกำหนดเวลาตาม PoH ช่วยให้เครือข่าย Solana หมุนเวียนผู้นำตามกำหนดเวลาและโปร่งใส การหมุนนี้เกิดขึ้นในช่วงเวลาคงที่ 4 ช่อง โดยแต่ละช่องปัจจุบันตั้งค่าไว้ที่ 400 มิลลิวินาที กลไกการหมุนเวียนผู้นำนี้ช่วยให้แน่ใจว่าผู้ตรวจสอบที่เข้าร่วมทุกคนมีโอกาสที่ยุติธรรมในการเป็นผู้นำ ถือเป็นกลไกที่สำคัญสำหรับเครือข่าย Solana ในการรักษาการกระจายอำนาจและความปลอดภัย ป้องกันไม่ให้ผู้ตรวจสอบความถูกต้องเพียงคนเดียวได้รับอำนาจมากเกินไปบนเครือข่าย

แต่ละช่วงเวลาของสล็อต ผู้นำเสนอบล็อกใหม่ที่มีธุรกรรมที่ได้รับจากผู้ใช้ ผู้นำตรวจสอบธุรกรรมเหล่านี้ บรรจุลงในบล็อก จากนั้นออกอากาศบล็อกไปยังผู้ตรวจสอบความถูกต้องที่เหลืออยู่ของเครือข่าย กระบวนการเสนอและการออกอากาศบล็อกนี้เรียกว่าการผลิตบล็อก และผู้ตรวจสอบอื่น ๆ ในเครือข่ายจะต้องลงคะแนนเสียงเกี่ยวกับความถูกต้องของบล็อก เครื่องมือตรวจสอบจะตรวจสอบเนื้อหาของบล็อกเพื่อให้แน่ใจว่าธุรกรรมนั้นถูกต้องและเป็นไปตามกฎของเครือข่าย บล็อกจะถือว่าได้รับการยืนยันหากได้รับคะแนนเสียงข้างมากของน้ำหนักเดิมพัน กระบวนการยืนยันนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการรักษาความปลอดภัยของเครือข่าย Solana และป้องกันการใช้จ่ายซ้ำซ้อน

เมื่อระยะเวลาของผู้นำคนปัจจุบันสิ้นสุดลง เครือข่ายจะไม่หยุดหรือรอการยืนยันการบล็อก แต่จะย้ายไปยังช่วงเวลาถัดไป เพื่อให้ผู้นำคนต่อมามีโอกาสสร้างบล็อก และกระบวนการทั้งหมดจะเริ่มต้นใหม่ แนวทางนี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าเครือข่าย Solana จะรักษาปริมาณงานที่สูงและยังคงมีความยืดหยุ่น แม้ว่าผู้ตรวจสอบความถูกต้องบางรายจะประสบปัญหาทางเทคนิคหรือออฟไลน์ก็ตาม

โซลาน่า เพอร์ฟอร์แมนซ์ เต๋า

เนื่องจากเครือข่าย Solana สามารถยืนยันผู้นำได้ล่วงหน้า Solana จึงไม่จำเป็นต้องมีพูลหน่วยความจำสาธารณะเพื่อเก็บธุรกรรมของผู้ใช้ เมื่อผู้ใช้ส่งธุรกรรม เซิร์ฟเวอร์ RPC จะแปลงเป็นแพ็กเก็ต QUIC และส่งต่อไปยังเครื่องมือตรวจสอบของผู้นำทันที วิธีการนี้เรียกว่ากัลฟ์สตรีม ช่วยให้สามารถสลับผู้นำและดำเนินการธุรกรรมล่วงหน้าได้อย่างรวดเร็ว ช่วยลดภาระหน่วยความจำในเครื่องมือตรวจสอบความถูกต้องอื่นๆ

ข้อมูลบล็อกของ Solana ถูกนำเข้าสู่พื้นที่เคอร์เนล แล้วส่งต่อไปยัง GPU เพื่อตรวจสอบลายเซ็นแบบขนาน เมื่อตรวจสอบลายเซ็นบน GPU แล้ว ข้อมูลจะถูกส่งไปยัง CPU เพื่อดำเนินการธุรกรรม และสุดท้ายจะกลับสู่พื้นที่เคอร์เนลสำหรับ ความคงอยู่ของข้อมูล กระบวนการประมวลผลที่หลากหลายในการแบ่งข้อมูลออกเป็นส่วนประกอบฮาร์ดแวร์ต่างๆ ที่เรียกว่าเทคโนโลยีไปป์ไลน์ สามารถเพิ่มการใช้งานฮาร์ดแวร์ให้เกิดประโยชน์สูงสุด และเร่งการตรวจสอบและการส่งผ่านบล็อก

เนื่องจากธุรกรรมของ Solana ระบุอย่างชัดเจนว่าบัญชีใดที่เข้าถึงได้ ตัวกำหนดตารางเวลาธุรกรรมของ Solana จึงสามารถใช้กลไกการล็อคการอ่าน-เขียนเพื่อดำเนินธุรกรรมแบบขนาน แต่ละเธรดของตัวกำหนดเวลาธุรกรรมของ Solana มีคิวที่ได้รับการจัดการของตัวเอง ประมวลผลธุรกรรมตามลำดับและเป็นอิสระ ความพยายามที่จะล็อค (ล็อคการอ่าน-เขียน) บัญชีของธุรกรรม และดำเนินธุรกรรมที่มีความขัดแย้งของบัญชีจะถูกดำเนินการในภายหลัง เทคนิคการดำเนินการแบบขนานแบบมัลติเธรดนี้เรียกว่า Sealevel

กระบวนการของผู้นำในการแพร่กระจายบล็อก แบ่งแพ็กเก็ต QUIC (เป็นทางเลือกโดยใช้การเข้ารหัสการลบ) ลงในแพ็กเก็ตขนาดเล็ก และแจกจ่ายให้กับผู้ตรวจสอบความถูกต้องในโครงสร้างแบบลำดับชั้น เทคนิคนี้เรียกว่า Turbine ช่วยลดการใช้แบนด์วิธของผู้นำเป็นหลัก

ในระหว่างกระบวนการลงคะแนน ผู้ตรวจสอบความถูกต้องจะใช้กลไกที่เป็นเอกฉันท์สำหรับการลงคะแนนเสียงแบบแยกทาง ผู้ตรวจสอบไม่จำเป็นต้องรอการโหวตเพื่อดำเนินการผลิตบล็อก แต่ผู้ผลิตบล็อกจะตรวจสอบการโหวตใหม่ที่ถูกต้องอย่างต่อเนื่องและรวมไว้ในบล็อกปัจจุบันแบบเรียลไทม์ กลไกฉันทามตินี้เรียกว่า TowerBFT และด้วยการรวมการลงคะแนนเสียงแบบแยกส่วนแบบเรียลไทม์ Solana ช่วยให้มั่นใจได้ว่ากระบวนการฉันทามติมีประสิทธิภาพและคล่องตัวยิ่งขึ้น ซึ่งจะช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพโดยรวม

สำหรับกระบวนการคงอยู่ของบล็อก Solana ได้พัฒนาฐานข้อมูล Cloudbreak เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพสูงสุดของ SSD โดยการแบ่งพาร์ติชันโครงสร้างข้อมูลบัญชีในลักษณะเฉพาะเพื่อให้ได้รับประโยชน์จากความเร็วของการดำเนินการตามลำดับและการใช้ไฟล์ที่แมปหน่วยความจำ

เพื่อลดภาระให้กับเครื่องมือตรวจสอบความถูกต้อง Solana จะย้ายที่จัดเก็บข้อมูลจากเครื่องมือตรวจสอบความถูกต้องไปยังเครือข่ายของโหนดที่เรียกว่า Archiver ประวัติสถานะการทำธุรกรรมแบ่งออกเป็นหลายส่วนและใช้เทคโนโลยีการเข้ารหัสการลบข้อมูล Archiver ใช้เพื่อจัดเก็บแฟรกเมนต์ของสถานะ แต่ไม่มีส่วนร่วมในฉันทามติ

สรุป

วิสัยทัศน์ของ Solana คือการเป็นบล็อกเชนที่มีซอฟต์แวร์ปรับขนาดตามความเร็วของฮาร์ดแวร์ ดังนั้น Solana จึงใช้ประโยชน์จากความสามารถของ CPU, GPU และแบนด์วิดท์ทั้งหมดที่มีอยู่ในคอมพิวเตอร์ปัจจุบันอย่างเต็มที่ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพสูงสุดด้วยความเร็วสูงสุดตามทฤษฎีที่ 65,000 TPS

เป็นเพราะประสิทธิภาพและความสามารถในการปรับขนาดที่สูงของ Solana ทำให้ Solana กลายเป็นแพลตฟอร์มบล็อกเชนที่ต้องการสำหรับการประมวลผลธุรกรรมความถี่สูงและสัญญาอัจฉริยะที่ซับซ้อน ไม่ว่าจะเป็นแทร็ก DePIN/AI เมื่อต้นปีหรือแทร็ก Meme ที่ร้อนแรงล่าสุด โซลานาได้แสดงให้เห็นถึงศักยภาพอันยิ่งใหญ่

หลังจากการเปิดตัว Ethereum ETF แล้ว Solana ก็กลายเป็นสกุลเงินดิจิทัลที่ได้รับความนิยมมากที่สุดสำหรับ ETF ถัดไป แม้ว่า ก.ล.ต. ยังคงกำหนดให้ Solana เป็นหลักทรัพย์ แต่ ETF สกุลเงินดิจิทัลอื่น ๆ จะไม่ได้รับการอนุมัติในระยะสั้น แต่ในตลาด crypto ฉันทามติคือคุณค่า และฉันทามติของ Solana อาจกลายเป็นสิ่งที่ไม่สามารถทำลายได้เช่นเดียวกับ Bitcoin และ Ethereum