Analyse approfondie de l'architecture technique de Pharos Network : extensibilité, interopérabilité et sécurité
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Analyse approfondie de l'architecture technique de Pharos Network : extensibilité, interopérabilité et sécurité
Le réseau Pharos redéfinit la norme des infrastructures de blockchain de niveau 1.
Dédié à des analyses Web3 approfondiesLe réseau Pharos est une blockchain publique modulaire de niveau 1 haute performance, dont les principaux atouts reposent sur l'évolutivité, l'interopérabilité et la sécurité. Pharos s'efforce d'offrir aux blockchains de nouvelle génération un support efficace en matière d'exécution, de consensus et de personnalisation, avec une capacité de traitement allant jusqu'à 50 000 transactions par seconde (TPS), un débit de 2 Gigagas, ainsi qu'une performance de niveau DP 5 — le standard le plus élevé actuellement pour les chaînes compatibles EVM.
Cet article analyse en profondeur l'architecture du réseau Pharos selon plusieurs dimensions : mécanisme de consensus, modèle d'exécution, innovations de stockage, optimisations au niveau du réseau, efficacité du pipeline et cadre modulaire SPN.
Analyse de l’architecture du réseau Pharos
Le réseau Pharos adopte une architecture modulaire et personnalisable en couches, découplant la couche d’exécution, la couche de consensus, la couche de règlement et la couche de disponibilité des données afin d’atteindre à la fois des performances élevées et une évolution flexible. Nous analysons ci-dessous chaque couche selon ses conceptions techniques fondamentales.
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Couche réseau
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Utilisation d’un protocole Gossip P2P optimisé permettant une transmission rapide des messages
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Canal de communication intégré entre réseaux SPN (réseaux de traitement spéciaux)
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Couche de consensus
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Basé sur un protocole BFT asynchrone adaptatif, combinant haute tolérance aux pannes et faible latence
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Algorithme d’optimisation du classement des transactions, réduisant la charge des nœuds validateurs et améliorant l’efficacité
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Couche d’exécution
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Double machine virtuelle : couche compatible EVM + environnement d’exécution haute performance WASM
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Moteur d’exécution basé sur LLVM, traitement parallèle des transactions, exécution optimiste et SALI (inférence intelligente de listes d’accès)
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Couche de règlement
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Mécanisme de re-staking inter-chaînes pour les nœuds validateurs, assurant un partage de la sécurité au sein de l’écosystème
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Confirmation finale des transactions en moins d’une seconde dans divers environnements d’exécution
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Couche de disponibilité des données et de stockage
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Pharos Store : modèle de stockage blockchain efficace avec contrôle multiversion
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Technologie de compression ADS push-down et codage Delta, optimisation dynamique des E/S, réduction des coûts de lecture/écriture disque
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Cadre SPN (réseau de traitement spécial)
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Le SPN permet aux développeurs de personnaliser la couche d’exécution blockchain et de configurer librement le modèle de consensus
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Mode de fonctionnement semi-indépendant : bénéficiant de la sécurité et des données du réseau principal tout en conservant une évolutivité autonome
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Nous approfondirons désormais les réalisations techniques clés et les innovations de conception à chaque niveau.
Couche réseau
La couche réseau constitue la base de toutes les communications du système. Elle utilise un protocole Gossip P2P optimisé pour diffuser efficacement blocs, transactions et messages de consensus. Ce protocole dispose d’une capacité d’allocation adaptative de bande passante, ajustant dynamiquement les ressources selon la charge réseau en temps réel, garantissant ainsi des transferts rapides même sous forte pression. De plus, cette couche prend en charge les canaux de communication inter-SPN, offrant un soutien d’interopérabilité à faible latence entre différents environnements d’exécution.
Mécanisme de consensus Pharos
Le réseau Pharos adopte une conception innovante de consensus qui combine un mécanisme BFT tolérant aux pannes avec une exécution asynchrone et un protocole de soumission rapide, augmentant ainsi le débit global, l’équité des transactions et la vitesse de confirmation finale. Contrairement aux implémentations BFT traditionnelles, Pharos ne nécessite ni rôle fixe de leader ni communication cyclique. Il permet à plusieurs nœuds validateurs d’initier, valider et soumettre des transactions en parallèle, éliminant efficacement les goulots d’étranglement liés à un leader unique.
Ce mécanisme de consensus intègre également un tri dynamique des transactions, assurant leur équité, réduisant les biais lors de la création des blocs, et maintenant une cohérence globale de l’ordre des transactions même en cas de fluctuations réseau importantes. En particulier, le mécanisme de « chemin rapide » permet aux transactions répondant à certains critères de contourner le processus complet de consensus pour passer directement à la phase de confirmation, réduisant ainsi le délai moyen de confirmation tout en augmentant le débit global. Grâce à ce mécanisme soigneusement conçu, le réseau Pharos peut fonctionner de manière stable, hautement performant et à faible latence à l’échelle mondiale.
Principales caractéristiques :
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Architecture d’exécution asynchrone
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Tri dynamique des transactions
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Exécution par chemin rapide
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Mécanismes optimisés de rotation du leader et de vote
Couche d’exécution Pharos
Le cœur de la couche d’exécution de Pharos réside dans son moteur d’exécution innovant, qui offre une grande flexibilité aux développeurs grâce à un double environnement de machines virtuelles (EVM + WASM). Ce moteur exploite une représentation intermédiaire (IR) basée sur LLVM, combinée à des techniques de traitement spéculatif parallèle, et intègre plusieurs optimisations de performance telles que la fusion d’opcodes, la promotion de registres et l’exécution spéculative. Ces technologies permettent l’exécution parallèle des contrats intelligents tout en garantissant la déterminisme des résultats.
Pour améliorer davantage l’efficacité, Pharos introduit la technologie SALI (Inférence Intelligente de Liste d’Accès), capable de prédire statiquement ou dynamiquement les entrées d’état que le contrat va accéder. Cela permet au moteur d’exécution de regrouper et d’exécuter en parallèle les transactions dont les schémas d’accès à l’état sont indépendants, évitant ainsi les conflits d’accès. En outre, cette technologie précharge les objets d’état du contrat, accélérant considérablement l’exécution.
Pharos propose également Ph-WASM, un environnement d’exécution WASM spécialement conçu pour la blockchain. Ph-WASM permet non seulement une exécution déterministe ultra-rapide, mais prend aussi nativement en charge des langages comme Rust et Go, permettant aux développeurs de construire directement sur la chaîne des dApp et des modèles d’IA hautes performances et portables.
Principales caractéristiques :
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Prise en charge de l’exécution optimiste et du regroupement de transactions
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Technologie d’inférence intelligente de liste d’accès (SALI)
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Environnement Ph-WASM prenant en charge les contrats intelligents multi-langages
Système de stockage Pharos Store
Pharos Store est un système de stockage blockchain haute performance et évolutif, conçu spécifiquement pour résoudre les problèmes d’explosion d’état et d’inefficacité des E/S. Ce moteur de données innovant est conçu pour supporter un stockage d’état versionné vérifié. Il repose sur deux technologies clés : l’arbre de Merkle multiversion à codage Delta (DMM-Tree) et le stockage paginé versionné en structure journal (LSVPS), éliminant efficacement les inefficacités des systèmes traditionnels basés sur Merkle Patricia Trie.
Comparé au modèle de stockage par trie d’Ethereum, Pharos Store permet une récupération d’état plus rapide, prend en charge le traitement parallèle de Merkle et réduit de 80 % les coûts de stockage globaux. En ne conservant que les données incrémentielles modifiées et en utilisant un mécanisme d’indexation par version, le système réduit fortement l’effet d’amplification d’écriture, améliorant le débit E/S jusqu’à 15,8 fois.
Pharos Store adopte un modèle de stockage uniquement ajouté (append-only), garantissant à la fois la sécurité des données lors d’écritures concurrentes et une récupération rapide après panne de nœud. En outre, le système peut générer efficacement des preuves de vérification pour les clients légers et prend en charge une gestion intelligente du stockage hiérarchisé (chaud/froid).
Principales caractéristiques :
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Technologie DMM-Tree (arbre de Merkle multiversion à codage Delta)
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Schéma LSVPS (stockage paginé versionné en structure journal)
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Protocole léger de transfert d’actifs SPN
Pipeline Pharos
Le pipeline Pharos adopte une architecture d’exécution parallèle en plusieurs étapes, surmontant efficacement les goulots d’étranglement des systèmes blockchain traditionnels causés par l’exécution d’état synchronisée et la validation séquentielle des blocs. En parallélisant les étapes critiques comme l’exécution, la Merklisation et la confirmation d’état, il améliore significativement l’utilisation des ressources CPU, disque E/S et réseau.
Étapes principales :
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Traitement parallèle des blocs :
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Traitement simultané de l’exécution, de la Merklisation et de la mise à jour d’état
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Planification dynamique des ressources :
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Allocation des ressources CPU, E/S et réseau selon la demande en temps réel
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Mécanisme de confirmation flexible :
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Mise en œuvre du tri, de la transaction et de la finalisation du bloc à différents niveaux
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Chaque étape du pipeline Pharos peut allouer dynamiquement des ressources selon les besoins de débit. Le système intègre un niveau de confirmation final flexible, permettant aux dApp et clients d’obtenir précocement les résultats de tri et d’exécution avant la confirmation complète du bloc — une fonction essentielle pour les applications sensibles au temps comme le trading haute fréquence ou la DeFi.
Grâce à son algorithme de planification auto-adaptatif et à ses mécanismes de coordination efficaces, le pipeline Pharos atteint un débit supérieur à 200 000 TPS dans un cadre d’exécution 64 cœurs, tout en réduisant la latence de 30 à 50 % par rapport aux modèles standards de pipeline blockchain.
Architecture SPN de Pharos
Le SPN (réseau de traitement spécial) de Pharos est un environnement d’exécution conçu sur mesure pour des applications spécifiques, profondément intégré à l’architecture principale tout en conservant une logique métier et une configuration indépendantes. Chaque SPN dispose de son propre moteur d’exécution, cluster de nœuds validateurs, incitations de re-staking et cadre de gouvernance.
Architecture SPN
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Gestionnaire SPN :
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Gère le cycle de vie, le registre des nœuds et l’application des règles de gouvernance
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Adaptateur SPN :
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Facilite la communication inter-SPN et la validation des messages
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Re-staking et sécurité par validateurs partagés :
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Permet aux validateurs de re-staker leurs actifs dans plusieurs SPN
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Les SPN conviennent particulièrement aux tâches intensives en calcul, telles que les preuves de machine learning zéro-connaissance (zkML), le calcul multipartite sécurisé (SMPC), l’entraînement de modèles d’IA ou les produits dérivés DeFi. Ils prennent en charge l’inclusion forcée et des mécanismes d’urgence, garantissant l’inaltérabilité des transactions tout en préservant l’autonomie des utilisateurs sur leurs actifs.
Sur le plan de l’interopérabilité, les SPN communiquent via un protocole inter-SPN, permettant une exécution atomique et un partage de données entre SPNs et la chaîne principale. Les validateurs peuvent re-staker leur $stPHRS dans n’importe quel SPN et recevoir en retour des jetons $rstPHRS, utilisables pour la gouvernance, le délégation ou le minage de liquidité.
Interopérabilité inter-SPN
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Protocole de messagerie inter-SPN :
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Permet une exécution coordonnée transparente entre plusieurs couches blockchain
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Résistance à la censure et mécanismes d’urgence :
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Protège les utilisateurs contre la censure des transactions
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Interopérabilité et communication inter-chaînes
Dès sa conception, le réseau Pharos prend en charge nativement les applications inter-chaînes, proposant deux protocoles de communication : communication intra-réseau (entre SPNs) et communication inter-chaînes (interconnexion avec d'autres blockchains externes). Le cadre de messagerie inter-SPN assure un relais de messages sans confiance entre SPNs, en utilisant des preuves et des signatures de consensus pour en vérifier l’authenticité.
Principales caractéristiques :
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Messagerie inter-chaînes
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Synchronisation des données inter-SPN
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Interaction entre contrats intelligents multi-VM
Ces fonctionnalités soutiennent des cas d’usage clés tels que la DeFi inter-chaînes, le règlement d’actifs du monde réel (RWA), les réseaux d’oracle et la collaboration de modèles d’IA entre environnements d’exécution.
Dans l’ensemble, le réseau Pharos redéfinit les standards de l’infrastructure blockchain de niveau 1 en intégrant à chaque couche de son architecture modularité, traitement haute performance, calcul parallèle et composable. La combinaison de son mécanisme de consensus adaptatif, de son moteur d’exécution parallèle, de son architecture multi-VM, de son système de stockage ultra-rapide et de son cadre SPN modulaire permet aux développeurs de construire des applications hautement évolutives, résistantes à la censure et sécurisées.
Pharos Network s’engage à connecter de manière fluide la finance traditionnelle (TradFi) et la finance décentralisée (DeFi), fournissant une infrastructure blockchain de niveau institutionnel pour les applications décentralisées pilotées par l’IA, les transactions financières privées et les écosystèmes DeFi évolutifs.
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