Phía sau đà tăng mạnh của Solana: Kẻ thách thức Ethereum đang trỗi dậy
Tuyển chọn TechFlowTuyển chọn TechFlow
Phía sau đà tăng mạnh của Solana: Kẻ thách thức Ethereum đang trỗi dậy
Solana có thực sự có thể vượt qua Ethereum không?
Chuyên sâu báo cáo Web3Tác giả: Sal Qadir, trợ lý nghiên cứu Galaxy
Biên dịch: Trưởng thôn Núi Tượng Ngà, Carbon Chain Value
Gần đây, hệ sinh thái Solana đã thể hiện sự nổi bật nhờ vào xu hướng DePin và các đồng tiền meme, giá của token gốc SOL cũng đã vượt ngưỡng 100 USD vào ngày 24 tháng 12. Khối lượng giao dịch trên DEX của Solana tạm thời vượt qua Ethereum, tiếng nói "Solana vượt mặt Ethereum" vì thế mà ngày càng mạnh mẽ.
Liệu Solana thực sự có thể vượt mặt Ethereum?
Để hiểu sâu hơn về Solana, cốt lõi hệ sinh thái và triển vọng phát triển tương lai, bản thân người dịch đã đọc một số tài liệu nghiên cứu trước đây về Solana và cảm thấy bài viết từ Galaxy này thực sự chi tiết, đầy đủ và toàn diện hơn cả. Bài viết mô tả toàn cảnh hành trình từ khi thành lập đến phát triển và định hướng tương lai của Solana – điều mà hiện nay rất hiếm thấy. Vì vậy, tôi đặc biệt chọn lọc báo cáo chuyên sâu năm 2022 của Galaxy về Solana và hệ sinh thái của nó để độc giả tham khảo/học hỏi.
Giới thiệu
Solana là một blockchain lớp 1 (Layer 1) nhanh, độ trễ thấp, sử dụng cơ chế proof-of-stake, với kiến trúc công nghệ khác biệt và đang tăng trưởng mạnh về lượng người dùng trên nhiều dApp. Mặc dù hiện tại vẫn tồn tại những vấn đề thiết kế cơ bản giới hạn tính linh hoạt và rõ ràng là tập trung hóa, nhưng nhóm giao thức đã đề xuất các sửa đổi kỹ thuật phức tạp và nâng cấp nhằm giảm nhẹ hoặc giải quyết những vấn đề này. Dù vậy, trong 12 tháng qua, Solana đã thành công nổi bật giữa các blockchain Layer 1 khác, thách thức vị trí thống trị của Ethereum trong lĩnh vực hợp đồng thông minh của tiền mã hóa.
Cách mở rộng quy mô độc đáo của Solana tạo nên sự tương phản rõ rệt so với hầu hết các blockchain Layer 1 khác — lý thuyết đạt tới 50.000 giao dịch mỗi giây, chi phí giao dịch thấp và cố định. Từ góc nhìn nhà phát triển, Solana tự hào về khả năng đạt được tính kết hợp được (composability) mà không cần dựa vào stack mô-đun, Layer 2 hay phân mảnh. Báo cáo này sẽ đánh giá sâu về Solana, làm rõ những điều kiện thuận lợi giúp Solana chiếm giữ và duy trì thị phần trong lĩnh vực blockchain Layer 1.
Giá trị vốn hóa thị trường và tổng giá trị bị khóa
Số người dùng hoạt động hàng ngày trên Solana kể từ ngày 1 tháng 1 năm 2021 (người dùng trả phí)
Giá đô la Mỹ của SOL kể từ khi mainnet ra mắt
Bối cảnh và lịch sử
Anatoly Yakovenko là ai?
Anatoly Yakovenko sáng lập Solana khi đang làm kỹ sư tại San Francisco, California. Phần lớn sự nghiệp của ông trải qua tại Qualcomm, nơi ông sử dụng chuyên môn kỹ thuật ứng dụng để giải quyết những thách thức trong lĩnh vực tối ưu hóa phần cứng. Anatoly nổi tiếng với tư duy kỹ thuật mạnh mẽ – thành tựu đáng chú ý nhất của ông là thiết kế phần mềm DSP hiệu suất cao, cung cấp sức mạnh cho Google Tango (thiết bị di động đầu tiên hỗ trợ chức năng thực tế tăng cường trên điện thoại thông minh). Năm 2017, ông lần đầu tiên quan tâm đến tiền mã hóa thông qua một người bạn tận tụy đưa phần cứng học sâu lên đám mây (không ngoài dự đoán, loại phần cứng chuyên dụng này có nhiều điểm tương đồng với node xác thực Solana). Anatoly và người bạn đã sử dụng những máy tính mạnh mẽ này để khai thác Bitcoin và thu lợi nhuận sau khi khấu trừ chi phí vốn ban đầu. Khi Anatoly chìm đắm vào việc nghiên cứu bằng chứng công việc (proof-of-work), ông bắt đầu tự hỏi tại sao lại cần bằng chứng công việc, điều gì khiến việc khai thác chậm lại, và làm thế nào để cải thiện nó.
Vào một buổi tối năm 2017, Anatoly khám phá khái niệm đào theo luồng đơn – chính là khoảnh khắc "viên thuốc đỏ" nổi tiếng. Ông suy luận rằng thay vì đo lượng điện tiêu thụ trong khai thác bằng chứng công việc, hãy đo thời gian. Anatoly tin chắc rằng liên kết an ninh mạng mã hóa với các hằng số vật lý như điện hoặc thời gian là điều thiết yếu cho độ tin cậy lâu dài. Trong trường hợp này, khi nhận ra có thể sử dụng hàm băm tuần tự để đảm bảo một khoảng thời gian nhất định giữa hai sự kiện, ông đã có bước đột phá. Sau đó, Anatoly mô tả khái niệm này là "Bằng chứng Lịch sử" (Proof-of-History) và công bố những phát hiện này trong bản nháp sách trắng vào tháng 11 năm 2017. Đến tháng 2 năm 2018, Anatoly cùng Greg Fitzgerald đã phát hành testnet và sách trắng chính thức của Solana.
Một đồng nghiệp cũ tại Qualcomm, Stephen Akridge, đề xuất sửa đổi kiến trúc Solana để tận dụng GPU song song hóa quá trình ký tên phục vụ cho xác thực. Đóng góp quý giá của Stephen vừa xác nhận ưu điểm thiết kế ban đầu của giao thức Anatoly, vừa thúc đẩy ông dốc toàn lực vào dự án này. Ngoài Greg và Stephen, Anatoly còn tuyển dụng Raj Gokal và ba chuyên gia kỳ cựu khác từ Apple/Qualcomm để thành lập Solana Labs. Dự án ban đầu mang tên Loom, nhưng nhóm gặp khó khăn do trùng tên với mạng lưới L2 Ethereum. Cuối cùng nhóm quyết định đổi tên thành Solana, lấy theo tên bãi biển Solana ở Nam California (nơi nhóm cư trú và làm việc lúc đó).
Trưởng thành trong mùa đông
Solana Labs được thành lập vào đầu năm 2018 dưới sự lãnh đạo của người sáng lập đầy tầm nhìn Anatoly. Nhiệm vụ của đội ngũ Solana Labs là đưa Solana từ dạng nguyên mẫu (Proof-of-Concept) lên thành một blockchain công cộng, không cần giấy phép, sẵn sàng sản xuất. Vấn đề duy nhất là họ phải đối mặt với môi trường gây quỹ khó khăn vào năm 2018 — bong bóng ICO vừa vỡ. Giá Bitcoin sụt giảm mạnh, nhiều nhà đầu tư tỏ ra lạnh nhạt với các công ty khởi nghiệp blockchain/tiền mã hóa. Raj Gokal, đồng sáng lập và COO của Solana Labs, mô tả trong podcast FTX rằng lúc đó, đội ngũ Solana đang nỗ lực nổi bật giữa cuộc cạnh tranh khốc liệt, khi Dfinity (sau này đổi tên ICP) vừa gọi vốn 100 triệu đô la, còn Avalanche Labs do giáo sư nổi tiếng Emin Gun Sirer thuộc Đại học Cornell sáng lập dựa trên giao thức đồng thuận mới lạ. Theo một số người, Solana chẳng qua chỉ là một blockchain Layer 1 khác tập trung vào các chỉ số "tự phụ" như giao dịch mỗi giây (TPS). Lúc đó, "giới tiền mã hóa" trên Twitter quan tâm nhiều hơn đến các công ty khởi nghiệp về quyền riêng tư và khả năng tương tác thay vì khả năng mở rộng. May mắn thay, Anatoly đã thuyết phục được một người bạn quen biết khi chơi khúc côn cầu dưới nước trở thành nhà đầu tư sớm, người này sau đó giới thiệu nhóm Solana với hai nhà ủng hộ khác.
Nhóm đã gây quỹ 20 triệu đô la thông qua hình thức bán token riêng cho các nhà đầu tư đủ điều kiện. Một số nhà hỗ trợ ban đầu bao gồm Multicoin Capital, 500 Startups và một người sáng lập Race Capital. Testnet Solana có thể liên tục hỗ trợ tần suất giao dịch cao tới 250.000 giao dịch mỗi giây, điều này gây ấn tượng mạnh với các nhà đầu tư. Vòng bán riêng này được công bố như vòng tài trợ Series A vào cuối năm 2019. Trong lúc gây quỹ, nhóm cũng xây dựng một testnet công cộng mang tên Tour de SOL (hầu hết các đồng sáng lập Solana đều yêu thích xe đạp). Đến tháng 3 năm 2020, Solana tổ chức phiên đấu giá token công khai trị giá 1,76 triệu đô la trên CoinList và ra mắt bản thử nghiệm mainnet.
Kiến trúc công nghệ
Blockchain Solana với tốc độ Nasdaq
Khi ban đầu phát triển Solana, Anatoly lấy cảm hứng từ niềm đam mê cá nhân với giao dịch điện tử lập trình. Với tư cách là người dùng cuối thông thường truy cập API của các nền tảng phổ biến như Interactive Brokers, Anatoly cảm thấy thất vọng vì các giao dịch của ông bị các trung gian giàu có hơn và sở hữu hạ tầng giao dịch tốt hơn "front-run". Ông mong muốn người dùng thông thường trên Solana có thể tận hưởng môi trường cạnh tranh công bằng với các tổ chức mạnh mẽ. Về lâu dài, mục tiêu của Solana là cuối cùng đạt được quy mô và tốc độ phản hồi như Nasdaq trên blockchain công cộng. Thực tế, trong tài liệu gọi vốn giai đoạn hạt giống ban đầu của Solana từng có câu: "Blockchain Solana với tốc độ Nasdaq". Những quyết định thiết kế của Anatoly dành cho Solana nhấn mạnh vào tốc độ và luồng thông tin, chứ không phải là trường hợp "lưu trữ giá trị" như các blockchain khác như Bitcoin.
Ba yếu tố then chốt phân biệt Solana với hầu hết các blockchain Layer 1 khác là: 1) phần cứng; 2) sự trôi chảy của "thời gian treo tường"; 3) tính kết hợp được. Ba thuộc tính quan trọng này cùng nhau tạo thành trụ cột nền tảng cho stack công nghệ của Solana.
Đầu tiên và quan trọng nhất, Solana cực kỳ phụ thuộc vào tiến bộ phần cứng để đối phó với những thách thức do sự tiến bộ của giao thức phần mềm, nhằm đảm bảo tốc độ và quy mô của nó sẽ tăng lên cùng với sự cải thiện liên tục của phần cứng. Khoảng năm năm trở lại đây, định luật Moore về mật độ transistor CPU đã chậm lại nhưng vẫn tiếp tục tiến triển. Quan trọng hơn, lĩnh vực AI/máy học đang thúc đẩy đột phá mới trong khả năng xử lý GPU/song song, và trong ngắn hạn chưa có dấu hiệu chậm lại. Nhóm Solana cho rằng tiến bộ phần mềm (như bản cập nhật Ethereum 2.0) vốn đã xấu tiếng, và vì chỉ một nhóm nhỏ người có đủ trình độ kỹ thuật sâu để thực hiện thay đổi cấp giao thức một cách an toàn, nên tiến bộ phần mềm có thể gặp trở ngại. Bất kể tiến triển nhanh đến đâu ở lớp giao thức cơ bản, nhóm Solana đang đặt cược rằng ngành công nghiệp phần cứng máy tính sẽ tiếp tục phát triển hàng năm. Điều này đảm bảo khả năng mở rộng cơ bản của Solana có thể "đón gió" sự phát triển của ngành phần cứng khi các yếu tố khác đều bằng nhau. Điều này cũng làm cho blockchain Solana khác biệt với các blockchain Layer 1 khác, vốn chủ yếu dựa vào sự tiến bộ trong thiết kế phần mềm cho lộ trình mở rộng.
Khái niệm thứ hai cơ bản trong kiến trúc công nghệ Solana là thời gian. Solana tách rời thời gian khỏi đồng thuận cập nhật trạng thái. Vì mỗi giao dịch trên Solana đều có dấu thời gian, nên giao dịch có thể được truyền tải theo thời gian thực khi xảy ra. Phương pháp này khác với hầu hết các blockchain khác, vốn xử lý dấu thời gian theo lô trong mỗi khối giao dịch. Lợi ích của việc tách thời gian khỏi cập nhật trạng thái là các validator có thể xử lý trước khối để tăng thông lượng, vì việc sắp xếp giao dịch tuân theo một đồng hồ toàn cầu.
Tuy nhiên, cần lưu ý rằng cộng đồng phát triển/nghiên cứu blockchain rộng rãi (ngoài Solana) hiếm khi công nhận thời gian là một bất biến hữu ích để mở rộng blockchain. Ví dụ nổi bật duy nhất về việc sử dụng thời gian để mở rộng ứng dụng phân tán xuất hiện trong ngành viễn thông (điều này hoàn toàn hợp lý xét theo kinh nghiệm của nhóm sáng lập Solana trong ngành viễn thông). Cụ thể, kể từ thời 2G, TDMA luôn là nền tảng của mạng tế bào. Chi tiết về cách thức hoạt động của TDMA nằm ngoài phạm vi thảo luận của báo cáo này, nhưng có thể rút gọn là tận dụng tài nguyên hạn chế (băng tần vô tuyến), cắt băng tần thành các khoảng thời gian do đồng hồ toàn cầu tạo ra, từ đó đáp ứng nhu cầu kết nối của nhiều thiết bị hơn mà không cần thêm tài nguyên mạng. Nếu không có phương pháp mở rộng mạng tế bào then chốt dựa trên thời gian này, hôm nay sẽ không có băng thông di động phổ biến khắp nơi. Dưới đây là sơ đồ đơn giản về cách thức hoạt động của TDMA.
Sơ đồ TDMA
Gấp đôi cam kết với kiến trúc đơn khối
Cuối cùng, khái niệm thứ ba then chốt hỗ trợ công nghệ Solana là tính kết hợp được. Tính kết hợp được ám chỉ việc Solana cố ý thiết kế mình như một blockchain đơn khối. Mặc dù con đường đơn khối mà Solana chọn được xem là tính năng "sát thủ" trong mắt họ, nhưng trong lĩnh vực tiền mã hóa rộng rãi hơn, lựa chọn này rõ ràng là một canh bạc ngược lại về thiết kế blockchain. Các blockchain khác như Ethereum và NEAR coi kiến trúc đơn khối là rào cản đối với khả năng mở rộng lâu dài. Những blockchain Layer 1 cạnh tranh này đang tìm kiếm các giải pháp khác nhau như mở rộng mô-đun (do các dự án như Celestia và Evmos trong Ethereum thúc đẩy), mở rộng Layer 2 (do các dự án như Starkware và Aztec trong Ethereum thúc đẩy) và các hình thức phân mảnh khác nhau (có trong lộ trình Ethereum, hiện đã được triển khai trên giao thức NEAR).
Việc cân nhắc thiết kế giữa các phương pháp kỹ thuật này đáng được thảo luận trong một báo cáo nghiên cứu riêng biệt. Tuy nhiên, Solana không muốn lệch khỏi tầm nhìn tương lai về kiến trúc đơn khối của mình. Nhóm Solana cho rằng lợi ích của việc tối ưu hóa tính kết hợp được là việc xây dựng ứng dụng trên trạng thái toàn cục đơn khối rất thanh lịch. Nhóm Solana cho rằng dưới kiến trúc đơn khối, nhà phát triển khi viết hợp đồng thông minh cần các đoạn trạng thái khác nhau của Solana sẽ không bị áp lực bởi nhiều phân mảnh hoặc hệ thống Layer 2. Cụ thể, nếu một nhà phát triển ứng dụng muốn tạo hoán đổi nguyên tử giữa token SPL trên nền tảng NFT và token SPL trên ứng dụng DeFi, nhờ trạng thái toàn cục của Solana, họ có thể dễ dàng làm điều đó. Nếu nhà phát triển đó viết hợp đồng thông minh cho trạng thái phân mảnh, họ có thể cần thêm logic bổ sung để kiểm tra mỗi phần hoán đổi nằm ở phân mảnh nào, điều này làm tăng độ phức tạp cho giao dịch liên quan.
Khi các ứng dụng blockchain trở nên ngày càng phức tạp và đan xen vào nhau, độ phức tạp phát triển khi xây dựng trên hệ thống mô-đun hoặc phân mảnh có thể tăng gấp bội. Từ góc nhìn người dùng cuối, mặc dù Layer 1 là blockchain giống nhau, nhưng ứng dụng xây dựng trên một giao thức Layer 2 có thể không tương tác nội bộ với ứng dụng xây dựng trên giao thức Layer 2 khác (ví dụ hai ứng dụng độc lập xây dựng trên Optimism hoặc Arbitrum, cả hai đều là Layer 2 của Ethereum). Solana rất coi trọng trải nghiệm người dùng cuối, họ cho rằng mô-đun/Layer 2/phân mảnh là "biện pháp cuối cùng", chứ không phải là "tội lỗi cần thiết". Cần nhấn mạnh rằng, dù suy nghĩ của Solana rất có thiện chí, nhưng lại trái ngược rõ rệt với lộ trình của gần như tất cả các blockchain Layer 1 khác hiện nay. Việc trải nghiệm người dùng có nặng nề đến đâu khi tận dụng nhiều blockchain Layer 2 quy mô lớn vẫn chưa có kết luận. Hiện nay, hầu hết các blockchain Layer 1 vẫn là đơn khối, chỉ có thời gian mới chứng minh được khả năng chịu đựng của từng phương pháp mở rộng blockchain dưới tỷ lệ sử dụng cao. Solana đã đưa ra một số phỏng đoán hợp lý về tương lai của tiền mã hóa bên ngoài cơ chế đơn khối, hiện tại họ cam kết duy trì sự đơn giản của trạng thái toàn cục nhờ vào kiến trúc đơn khối có tính kết hợp được.
Tránh xa EVM
Máy ảo Ethereum (EVM) là một công cụ tính toán, là môi trường chạy cho các hợp đồng thông minh Ethereum. Nhà phát triển sử dụng EVM để xây dựng các ứng dụng phi tập trung (DApps) trên Ethereum. Mục đích là quản lý "trạng thái" trên Ethereum không cần giấy phép.
Sơ đồ EVM
Nhiều blockchain Layer 1 và sidechain khác (như Avalanche, Binance Smart Chain, Harmony và Polygon) đều coi tính tương thích EVM là tính năng cốt lõi. Bởi vì đã có rất nhiều mã Dapp chạy trên EVM được viết bằng Solidity, việc chuyển mã này sang chuỗi tương thích EVM là việc tương đối đơn giản. Các Layer 1 thay thế tương thích EVM này cũng có thể tận dụng các công cụ hiện có về phía nhà phát triển (Hardhat, Truffle, Remix) và giao diện người dùng/trải nghiệm người dùng (MetaMask, Coinbase Wallet).
Ngược lại, Solana được thiết kế để chạy trong LLVM chứ không phải EVM. LLVM là một chuỗi công cụ biên dịch chuẩn, tách mã đọc được bởi con người (như mã được viết bằng Rust) khỏi chương trình hợp dịch (mã cấp thấp có thể tận dụng tối ưu phần cứng). Về mặt thực tiễn, có thể hình dung quy trình triển khai dựa trên LLVM là nguồn ->LLVM->hợp dịch. Solana đưa ra lựa chọn kiến trúc này vì hai lý do chính. 1.) Solana được thiết kế để tối ưu phần cứng, trong khi bản thân Solidity/EVM không hỗ trợ tối ưu phần cứng. 2.) Ngôn ngữ lập trình như Rust cho phép viết mã cấp thấp cực kỳ nhanh, được cộng đồng nhà phát triển chấp nhận rộng rãi hơn và về lý thuyết dễ dàng hơn cho các nhà phát triển có kinh nghiệm kiểm tra. Theo khảo sát nhà phát triển Stack Overflow năm 2020, hơn 65.000 nhà phát triển đã năm năm liên tiếp bầu chọn Rust là ngôn ngữ lập trình được yêu thích nhất (vượt trội rõ rệt).
Tuy nhiên, cái giá Solana phải trả cho quyết định này là số lượng nhà phát triển blockchain chuyên biệt hiểu Rust khá ít, do đó việc tuyển dụng nhân tài mới từ các công ty/giao thức mã hóa cạnh tranh thường là công việc khó khăn. Tuy nhiên, một số người cho rằng đây là khía cạnh tích cực, vì cộng đồng nhà phát triển Solana ít "trục lợi" hơn và do tổ hợp kỹ năng của họ chỉ hữu ích cho các dự án blockchain dựa trên Rust, nên họ cam kết sâu sắc hơn với hệ sinh thái Solana.
Những quyết định công nghệ cấp cao nêu trên chính là "lý do" cho tám đổi mới cốt lõi của Solana được mô tả bên dưới.
Tám đổi mới cốt lõi của Solana
Bằng chứng Lịch sử (POH) là đồng hồ trước đồng thuận: Bằng chứng Lịch sử không phải là giao thức đồng thuận hay cơ chế chống Sybil. Thay vào đó, POH là một hàm trễ xác minh tần suất cao (VDF). VDF là một hàm tạo ra đầu ra duy nhất theo trình tự, tốc độ xác minh nhanh hơn rất nhiều so với tốc độ tạo ra. Nói cách khác, VDF mất thời gian để tạo ra đầu ra theo trình tự, nhưng có thể xác minh song song. Trong Bằng chứng Lịch sử của Solana, VDF thực chất là một hàm băm SHA256 chạy trong vòng lặp liên tục. Cách thức hoạt động là ban đầu đưa một giá trị tùy ý (ví dụ từ "Solana") vào hàm SHA256, sau đó lấy đầu ra của mỗi lần băm làm đầu vào đưa lại vào SHA256 để băm tiếp. Bằng cách lặp lại quá trình này, chúng ta có thể xác định thời gian thực sự để tạo ra đầu ra cuối cùng, vì không thể tạo song song từng hàm băm mà mỗi cái lại phụ thuộc vào hàm băm trước đó. Cấu trúc dữ liệu băm tuần tự này cho phép Solana hiệu quả tạo ra một "đồng hồ treo tường" toàn cục, mọi giao dịch trên blockchain Solana đều có thể tham chiếu để chứng minh thứ tự xảy ra của chúng.
Tóm lại, Bằng chứng Lịch sử:
SHA256 chạy vòng lặp càng nhanh càng tốt trên một lõi duy nhất, mỗi đầu ra là đầu vào cho lần tiếp theo.
Mạng Solana lấy mẫu vòng lặp lặp lại này và ghi lại số lần lặp và trạng thái
Thông tin có thể được chèn vào vòng PoH cùng với giá trị băm và trạng thái. Điều này đảm bảo thứ tự truyền thông tin
Sơ đồ Bằng chứng Lịch sử
Tower BFT - Đồng thuận Byzantine: Tower BFT về bản chất là cơ chế đồng thuận của Solana. Nó ám chỉ việc Solana thực hiện đồng thuận Byzantine thực dụng (PBFT). Để ôn lại, đồng thuận Byzantine mô tả phương pháp giải quyết vấn đề các tướng quân Byzantine — vấn đề phối hợp tấn công giữa hai tướng quân phân bố địa lý, chỉ có thể giao tiếp qua người đưa tin. Hệ thống chống lỗi nhằm ngăn chặn kẻ xấu cố gắng lan truyền thông tin sai lệch hoặc chặn người đưa tin trước khi đến đích.
Trong hệ thống Solana, Tower BFT là một đổi mới so với các hệ thống BFT truyền thống, validator bỏ phiếu cho một khối theo một cách (ta gọi lá phiếu ban đầu này là X), trong hai khối tiếp theo, validator sẽ chỉ bỏ phiếu cho các khối bắt đầu từ "X". Mỗi khi validator bỏ phiếu cho khối bắt nguồn từ "X", thời gian chờ rollback này sẽ tăng gấp đôi. Nhờ có POH, mỗi validator có thể xác minh thông tin trong khối, do đó họ có thể từ bỏ các khối không nhất quán với lịch sử Solana. Các nút trên mạng chỉ nhận được phần thưởng lạm phát khi trong thời gian khóa phiếu tối đa. Điều này giúp đảm bảo lợi ích kinh tế của validator phù hợp với phân nhánh mà họ cho là đa số trên mạng đang bỏ phiếu.
Khối
Trong Tower BFT, khả năng hoạt động (khả năng luôn thêm khối mới) được ưu tiên hơn tính nhất quán (số lượng phân nhánh tiềm năng trong khối cuối cùng) (xem hình). Điểm khác biệt của Tower BFT so với triển khai PBFT chuẩn là Tower BFT dựa vào POH như một đồng hồ toàn cục trước khi đạt được đồng thuận. Điều này cho phép Solana giảm độ trễ và chi phí truyền tin nhắn, vốn là điểm yếu phổ biến của PBFT truyền thống. Dưới Tower BFT, validator có thể bỏ phiếu trong khoảng thời gian cố định của giá trị băm hoặc "khe thời gian". Thông thường, một khe thời gian tương đương 400 mili giây (mặc dù sẽ thay đổi khi phần cứng không ngừng tiến bộ). Như đã nêu, mỗi khe thời gian tiếp theo sẽ làm tăng gấp đôi thời gian treo đồng hồ (còn gọi là thời gian chờ) mà mạng phải dừng lại để "giải phóng" các phiếu bầu tiềm năng.
Ví dụ, nếu mỗi validator trên Solana đã bỏ phiếu 38 lần trong 15 giây qua (15.000 ms / 400 ms = ~38 khe), thì thời gian chờ của mạng thực tế là ~3.400 năm. (2^38*400)/1000/60/60/24/365. Tiền đề của phương pháp BFT này là thời gian chờ tăng theo cấp số mũ khi các khối được tạo ra. Không giống "bằng chứng công việc", một khi siêu đa số validator đã bỏ phiếu cho giá trị băm PoH, giá trị băm đó không thể bị rollback. Kết quả cuối cùng không phải là xác suất.
Dưới Tower BFT, mạng có thể tính toán thời gian chờ bất đồng bộ mà không cần giao tiếp điểm-điểm. Mỗi lá phiếu do validator thực hiện chứa một đoạn thông tin nhỏ có thể xác minh (liên kết với PoH). Nếu validator khác quan sát thấy phiếu đề xuất chứa thông tin không thể xác minh bởi PoH, thì phiếu đó sẽ bị loại trực tiếp. Đây là lý do tại sao "đồng hồ treo tường" được kích hoạt bởi PoH, tách biệt khỏi bản thân cơ chế BFT, lại cực kỳ quan trọng đối với phương pháp mở rộng quy mô của Solana.
BFT
Gulf Stream - Giao thức chuyển tiếp không có mempool: Trong mempool, các giao dịch chưa được xác nhận ở trạng thái chờ đợi, chờ mạng xử lý. Trong cấu trúc mempool như Bitcoin hay Ethereum, người giao dịch trả phí cao hơn (hoặc tiền boa) có thể khuyến khích thợ đào hoặc validator mạng xác nhận giao dịch của họ nhanh hơn và loại bỏ khỏi mempool. Kích thước mempool và chi phí để giao dịch được công nhận trên blockchain đại diện cho quan hệ cung-cầu về không gian khối trên blockchain cụ thể.
Xét về Solana, hãy tưởng tượng nếu validator Solana có thể quản lý một "Mempool" lý thuyết với 100.000 giao dịch (thực tế Solana không sử dụng mempool theo nghĩa đen). Với các tham số này, giả sử thông lượng 50.000 giao dịch mỗi giây, validator Solana có thể dọn sạch mempool này trong vài giây. Tuy nhiên, sự đơn giản hóa quá mức này đã bỏ qua tầm quan trọng của việc lan truyền trên blockchain công cộng. Trên hầu hết blockchain công cộng, giao dịch mempool được lan truyền trong mạng nút thông qua giao thức tin đồn. Giao thức tin đồn là phương pháp giao tiếp điểm-điểm để truyền dữ liệu qua mạng nút phân tán. Giao thức tin đồn hoạt động hiệu quả nhờ các công nghệ tiên tiến như bộ lọc Bloom, giúp các nút truyền giao dịch đến các nút khác hiệu quả hơn. Hiệu quả này bắt nguồn từ việc bộ lọc Bloom sử dụng hàm băm để xác định một phần tử có chắc chắn không nằm trong cấu trúc dữ liệu cho trước hay không (thời gian hằng số). Tuy nhiên, khi thông lượng blockchain tăng lên, do số lượng lớn giá trị băm cần tính toán mỗi lần khởi tạo bộ lọc Bloom, chi phí tính toán để chạy bộ lọc Bloom có thể quá đắt. Do đó, nhóm Solana đã áp dụng cách thức lan truyền khối khác biệt hoàn toàn so với hầu hết blockchain công cộng khác.
Quy trình giao dịch Solana
Gulf Stream mô tả cách thức lan truyền giao dịch độc đáo của Solana, tức là đẩy việc lưu trữ tạm thời và chuyển tiếp giao dịch ra rìa mạng. Vì validator biết thứ tự giao dịch và ai là người lãnh đạo tương lai, họ có thể thực thi giao dịch trước. Điều này cho phép validator dẫn đầu chuyển tiếp nhanh hơn (tương tự vận động viên điền kinh trong cuộc đua tiếp sức bắt đầu chạy trước khi nhận gậy từ đồng đội). Sáng tạo khiến Gulf Stream khả thi là lịch trình người lãnh đạo đã biết (lại dùng ví dụ điền kinh, đội tham gia đua tiếp sức sẽ xác định trước thứ tự chạy của từng thành viên). Lịch trình này được tạo ra mỗi khoảng thời gian (khoảng 2 ngày), nghĩa là giao dịch sẽ được gửi trực tiếp cho người lãnh đạo hiện tại và tiếp theo, thay vì được lan truyền ngẫu nhiên như mempool Ethereum. Hầu hết blockchain công cộng không có nguyên tắc người lãnh đạo cụ thể này. Ngoài việc cho phép thực thi giao dịch trước và thúc đẩy việc chuyển tiếp người lãnh đạo liền mạch, phương pháp này còn giảm tải bộ nhớ cho validator vì họ không cần theo dõi các giao dịch chưa xác nhận, đồng thời rút ngắn thời gian xác nhận. Rủi ro chính của Gulf Stream là: 1) tăng nguy cơ thông đồng giữa validator (vì người lãnh đạo được xác định trước, nhưng nhóm Solana cho rằng do thời gian khối của Solana rất nhanh nên rủi ro này cực kỳ nhỏ); 2) xu hướng spam, vì Gulf Stream không có mempool, giao dịch spam sẽ được gửi trực tiếp cho người lãnh đạo.
Sealevel - Hợp đồng thông minh song song: Sealevel là một máy ảo cho phép thực thi đồng thời các hợp đồng thông minh trên blockchain có cùng trạng thái. Trái ngược, các blockchain tương thích EVM là đơn luồng, chỉ một hợp đồng thông minh có thể sửa đổi trạng thái blockchain tại một thời điểm. Máy thực thi hợp đồng thông minh song song Sealevel được hỗ trợ bởi validator cốt lõi của nó, cho phép giao dịch thực thi đồng thời trên blockchain có cùng trạng thái. Sealevel hoạt động tương tự như kỹ thuật hệ điều hành "phân tán - tập hợp" (scatter-gather). Nhà phát triển trên hệ sinh thái Solana phải khai báo trước danh sách trạng thái họ sẽ đọc/ghi. Mặc dù điều này làm tăng độ phức tạp phát triển, nhưng cũng cho phép Solana thực thi song song bất kỳ hợp đồng thông minh nào được coi là không chồng lấn. Cuối cùng, Sealevel sử dụng Bộ lọc gói Berkeley (Berkeley Packet Filters) để giao nhiệm vụ thực thi giao dịch xuống cấp phần cứng. Bằng cách tận dụng máy ảo Sealevel, các giao dịch trên Solana chỉ đọc cùng trạng thái có thể thực thi đồng thời, các giao dịch không chồng lấn cũng có thể thực thi đồng thời.
Lô đầu tiên
Lô thứ hai
Giao thức lan truyền khối Turbine: Cách thức lan truyền khối của Turbine phần lớn mượn nguyên lý từ các nền tảng như BitTorrent. Turbine hoạt động bằng cách chia dữ liệu lưu trữ trong khối thành các gói nhỏ hơn. Người lãnh đạo khối hiện tại chia dữ liệu khối thành các gói không quá 64kb, mỗi gói gửi cho validator khác nhau. Validator nhận gói sẽ truyền gói đó cho các hàng xóm khác. Sau đó, các hàng xóm này sẽ lan truyền gói cho các hàng xóm bên dưới. Ngoài ra, Turbine còn xem xét khả năng có các nút không trung thực tiềm ẩn, có thể gửi dữ liệu sai hoặc không gửi dữ liệu cho nút lân cận. Để giải quyết vấn đề này, người lãnh đạo sẽ tạo mã xóa bỏ Reed-Solomon. Mã xóa bỏ cho phép mỗi validator tái tạo toàn bộ khối dữ liệu ngay cả khi chưa nhận được tất cả các gói. Nếu người lãnh đạo gửi 30% gói dữ liệu dưới dạng mã xóa bỏ, thì mạng có thể mất 30% gói dữ liệu mà không làm mất khối dữ liệu. Người lãnh đạo cũng có thể điều chỉnh tỷ lệ này dựa trên trạng thái mạng. Những thay đổi này dựa trên tỷ lệ mất gói mà người lãnh đạo quan sát từ các khối dữ liệu trước đó.
Pipeline
Pipeline (đơn vị xử lý giao dịch cho tối ưu hóa validator): Pipeline ám chỉ tối ưu hóa cấp phần cứng, cho phép Solana chia luồng dữ liệu đầu vào thành các tiến trình khác nhau, chạy trên phần cứng khác nhau. Pipeline tận dụng hàng đợi tin nhắn được hỗ trợ bởi kênh Rust để xây dựng pipeline gồm 3 giai đoạn.
Pipeline Solana
Ở giai đoạn đầu, dữ liệu được thu thập và gửi đến khối cấp kernel (hệ điều hành). Cụ thể, không gian kernel sẽ chuyển dữ liệu sang giai đoạn GPU tiếp theo, nơi chữ ký có thể được xác minh song song. Khi chữ ký được xác minh, GPU sẽ chuyển dữ liệu cho CPU, bước vào giai đoạn ngân hàng tiếp theo. Đồng thời, không gian kernel đã thu thập nhóm dữ liệu tiếp theo và sẽ lấy dữ liệu từ bộ xử lý trung tâm để ghi vào blockchain, sau đó gửi đến các khối khác.
Có một phép so sánh giúp giải thích khái niệm này, đó là rửa chén. Thông thường, rửa chén gồm nhiều giai đoạn: tráng, khử trùng, sấy khô, cất. Người đầu tiên sẽ chịu trách nhiệm tráng chén bẩn và cất chén sạch, khô, thay vì một người làm tuần tự từng bước. Họ sẽ giao chén cho người khác, người này chỉ chịu trách nhiệm khử trùng. Có thể người này dùng một chậu đầy nước xà phòng sạch để cùng lúc xà phòng hóa/khử trùng nhiều chén bát. (Đây là phép so sánh thô sơ về song song hóa GPU). Cuối cùng, người thứ ba sẽ tập trung vào việc sấy khô chén bát và trả chén đã rửa xong cho người đầu tiên để cất ở nơi cần thiết.
Cloudbreak - Cơ sở dữ liệu tài khoản mở rộng ngang: Cloudbreak cho phép Solana tận dụng đọc/ghi đồng thời cấp phần cứng. Solana không dựa vào cơ sở dữ liệu truyền thống để đạt được điều này (rất khó), mà mượn nguyên lý hệ điều hành để xây dựng một loại cơ sở dữ liệu khác. Về kiến trúc, Cloudbreak xử lý dữ liệu tài khoản như sau:
-
Chỉ mục tài khoản và phân nhánh được lưu trữ trong RAM
-
Tài khoản sử dụng ánh xạ bộ nhớ
-
Mỗi ánh xạ bộ nhớ lưu trữ tài khoản từ một phân nhánh đề xuất duy nhất
-
Ánh xạ được phân bố ngẫu nhiên trên ổ SSD
-
Tận dụng ngữ nghĩa ghi khi sao chép
-
Thêm ghi vào ánh xạ bộ nhớ ngẫu nhiên cùng phân nhánh
-
Cập nhật chỉ mục sau mỗi lần ghi
Nhóm Solana buộc phải tự xây dựng mọi công cụ truy vấn và thao tác dữ liệu, thay vì dựa vào trừu tượng cơ sở dữ liệu phổ thông. Do đó, mạng Solana mới có thể tính toán gốc Merkle cập nhật trạng thái cho phân nhánh cụ thể bằng cách mở rộng ngang đọc tuần tự trên SSD. Ngay cả khi số tài khoản Solana vượt quá 10 triệu (gây ra lượng dữ liệu quá lớn không thể lưu trữ hoàn toàn trong RAM), Cloudbreak vẫn hỗ trợ 1 triệu lần đọc/ghi mỗi giây trên một SSD đơn.
Archive - Lưu trữ sổ cái phân tán: Archive tốt nhất nên được xem như các client nhẹ không tải toàn bộ sổ cái Solana. Điều này cực kỳ quan trọng vì Solana tạo ra khoảng 4 PB dữ liệu mỗi năm, chỉ các validator lớn với thông số lưu trữ lớn mới có thể lưu trữ tất cả. Archive giúp nhiều nút hơn có thể lưu trữ dữ liệu lịch sử Solana, góp phần giảm rủi ro tập trung hóa. Về bản chất, archive giống như validator xác thực giao dịch, chúng cũng tải một phần sổ cái Solana và cung cấp bằng chứng sao chép (ProReps) cho tập validator rộng hơn để xác định chúng không hành động ác ý.
Hiệu suất thực tế của Solana
So sánh giao dịch bỏ phiếu và không bỏ phiếu trên Solana từ ngày 1 tháng 1 năm 2022 đến nay
Không thể đánh giá khách quan hiệu suất của Solana như một blockchain mở rộng nếu không xem xét các yếu tố có thể khiến so sánh "tương đương" với các blockchain khác trở nên vô giá trị. Ví dụ, sách trắng Solana tuyên bố lý thuyết có thể xử lý 710.000 giao dịch mỗi giây. Tuy nhiên, tại thời điểm viết bài, trang web Solana hiển thị trung bình khoảng 1.500 giao dịch mỗi giây (TPS) trong 6 giờ qua. Như vậy, có khoảng cách khoảng 500 lần giữa tương lai lý tưởng và thực tế hiện tại của Solana. Coi chỉ số TPS do Solana tự báo cáo là đúng là có vấn đề, vì nó tính cả thông tin đồng thuận vào giao dịch, điều mà không blockchain nào khác làm. Trên Solana, thông tin đồng thuận được gọi là "giao dịch bỏ phiếu" — chúng là validator sở hữu tài khoản bỏ phiếu, xử lý đăng ký bỏ phiếu, thu thập bỏ phiếu và ký bỏ phiếu mới. Trên Solana, các giao dịch tương tác với hợp đồng thông minh Dapp được gọi là giao dịch "không bỏ phiếu" (hầu hết blockchain khác chỉ tính giao dịch "không bỏ phiếu" vào số lượng TPS của họ). Theo dữ liệu từ Dune Analytics, từ ngày 2 tháng 3 năm 2022 đến ngày 3 tháng 4 năm 2022, giao dịch bỏ phiếu chiếm 80-90% tất cả giao dịch trên Solana. Do đó, sau khi trừ "chi phí đồng thuận" khỏi chỉ số TPS khoảng 1.500 do Solana báo cáo, chỉ số TPS thực tế là khoảng 300 giao dịch không bỏ phiếu mỗi giây (mặc dù đây là mục tiêu luôn thay đổi).
Auto MM
Theo nghiên cứu của Dragonfly Capital, hiệu suất mở rộng thực sự của Solana cao hơn 10-25 lần so với các đối thủ Layer 1, nhưng nếu chỉ nhìn bề mặt chỉ số báo cáo của Solana thì sẽ không cao tới 100 hoặc 1000 lần như thường được báo cáo. Phương pháp của Dragonfly là sử dụng các khối đầy đủ trên testnet để thực hiện giao dịch AMM, từ đó chuẩn hóa hiệu suất blockchain cho từng mạng. Mặc dù đây không phải là thước đo hoàn hảo, nhưng chắc chắn cho phép so sánh tương đương tốt hơn so với các tuyên bố của các blockchain Layer 1 khác nhau. Mặc dù hiệu suất thực tế của Solana dựa trên các tiêu chuẩn này (khoảng 272 giao dịch Orca mỗi giây) kém xa so với hiệu suất lý thuyết 710.000 TPS được đề cập trong sách trắng, nhưng so với các giao thức khác (như giới hạn 12-15 TPS của Ethereum) thì đây vẫn là con số đáng kinh ngạc. Về khả năng mở rộng, điều này cũng làm nổi bật công nghệ Solana dường như là hàng đầu trong các sản phẩm cùng loại (ít nhất là hiện tại). Tuy nhiên, các blockchain phi EVM khác (như NEAR) cũng có khả năng đạt được "thông lượng thực tế" cao.
Đơn vị xử lý giao dịch Solana
Kết hợp tất cả các khái niệm đã mô tả đến nay, dưới đây là cái nhìn tổng quan lý thuyết về vòng đời giao dịch Solana:
Trước giao dịch: Trong quá trình phát triển, nhà phát triển hợp đồng thông minh Solana phải khai báo rõ ràng danh sách tất cả tài khoản mà một giao dịch tương tác — điều này cực kỳ quan trọng để Solana đạt được song song hóa thay đổi trạng thái thông qua Sealevel.
Dapp gửi giao dịch đến ví người dùng (như Phantom) để ký
Người dùng ký giao dịch bằng khóa riêng, trả phí 0,000005 SOL (con số này hiện tại cố định và xác định)
Dapp sử dụng lệnh gọi API HTTP sendTransaction để gửi giao dịch đã ký của người dùng đến máy chủ RPC Solana
Máy chủ RPC đọc lịch trình validator (thay đổi mỗi 2 ngày) và chuyển giao dịch dưới dạng gói UPC cho người lãnh đạo validator hiện tại và tiếp theo
Validator lãnh đạo nhận giao dịch qua đơn vị xử lý giao dịch của họ (pipeline)
Chi tiết về quá trình này, vui lòng tham khảo bài viết sau.
Kinh tế học token
Token SOL là tiền mã hóa gốc của Solana, hoạt động tương tự như các nền tảng hợp đồng thông minh khác như Avalanche và Ethereum. SOL có ba mục đích chính. 1.) Thanh toán phí giao dịch để đổi lấy việc sử dụng tài nguyên tính toán trên mạng Solana 2) Đảm bảo an toàn mạng Solana bằng
Chào mừng tham gia cộng đồng chính thức TechFlow
Nhóm Telegram:https://t.me/TechFlowDaily
Tài khoản Twitter chính thức:https://x.com/TechFlowPost
Tài khoản Twitter tiếng Anh:https://x.com/BlockFlow_News
@galaxyhq
