Mục lục

Nhu cầu chứng minh lịch sử, giải thích cụ thể

Trong một mạng lưới phân tán như blockchain, đồng bộ hóa một mốc thời gian chung cho các giao dịch là một thách thức đáng kể. Hầu hết các blockchain đạt được điều này bằng cách phối hợp các khối thông qua giao tiếp trên toàn mạng; tuy nhiên, cách tiếp cận này có thể gây ra trì hoãn và chậm trễ việc hoàn tất giao dịch, đặc biệt khi có nhiều nút tham gia mạng lưới.

Anatoly Yakovenko, nhà sáng lập Solana, nhận thấy một cách để giải quyết “vấn đề đồng hồ” này bằng cách giới thiệu một giải pháp mật mã cung cấp một bản ghi lịch sử của các giao dịch. Bằng cách gán mỗi giao dịch một dấu thời gian có thể xác thực, Solana có thể tạo ra một thứ tự sự kiện mật mã mà không cần sự đồng thuận liên tục từ mạng về thời gian hay thứ tự. Giải pháp này, được biết đến như là bằng chứng lịch sử (proof-of-history), trở thành một tính năng chính biệt lập Solana, cho phép nó đạt được tốc độ cao mà không phải hy sinh tính phi tập trung.

Solana đã trở thành một trong những blockchain layer-1 được nhắc tới nhiều nhất, chủ yếu nhờ vào tốc độ giao dịch chưa từng có và phí thấp. Tại trung tâm của nền tảng hiệu suất cao này là một khái niệm đổi mới: chứng minh lịch sử (PoH).

Khác với các blockchain như Bitcoin và Ethereum chủ yếu dựa vào các cơ chế đồng thuận như chứng minh công việc (PoW) hoặc chứng minh cổ phần (PoS) tương ứng, Solana kết hợp PoH với PoS để đạt được một hệ thống với thông lượng cao và độ trễ thấp.

Sự kết hợp độc đáo này cho phép Solana xử lý hàng nghìn giao dịch mỗi giây, giải quyết những nút thắt cổ chai quan trọng mà các chuỗi khác gặp phải.

Cách thức hoạt động của chứng minh lịch sử (PoH)

Chứng minh lịch sử hoạt động bằng cách thiết lập một chiếc đồng hồ mật mã đánh dấu thời gian cho từng giao dịch, tạo ra một bản ghi có thể chứng minh thời điểm từng giao dịch diễn ra.

Quá trình này sử dụng một hàm trễ có thể xác minh (VDF), trong trường hợp của Solana dựa trên hàm băm SHA-256, để tạo ra một chuỗi các hàm băm liên tục, tuần tự. Mỗi hàm băm tham chiếu đến cái trước đó, hình thành nên một mốc thời gian duy nhất.

Điểm độc đáo của PoH nằm ở chỗ mỗi hàm băm đều có thể xác minh được và phụ thuộc vào cái trước đó. Chuỗi các hàm băm này về cơ bản tạo ra một “đồng hồ” mà tất cả các nút trong mạng có thể theo dõi, cho phép họ đồng ý về thứ tự của các giao dịch mà không cần giao tiếp trực tiếp. Các nút sau đó có thể xác thực các khối và giao dịch theo một trình tự đã được sắp xếp trước, tăng tốc toàn bộ quá trình.

Bằng cách nào PoH thúc đẩy đồng thuận trên Solana

PoH cho phép Solana đạt được đồng thuận nhanh hơn, hiệu quả hơn bằng cách sắp xếp trước các giao dịch, cho phép thời gian khối nhanh chóng và xử lý hàng nghìn giao dịch mỗi giây.

Trong các hệ thống PoS hoặc PoW truyền thống, các khối được tạo ra thông qua một quá trình bỏ phiếu trên toàn mạng, điều này yêu cầu sự đồng thuận về thời gian và thứ tự của mỗi khối.

PoH cho phép Solana bỏ qua bước này bằng cách sắp xếp trước các giao dịch, nghĩa là các trình xác thực có thể xử lý các giao dịch khi chúng đến mà không cần chờ đợi sự đồng thuận trên toàn mạng. Điều này giảm bớt lượng giao tiếp cần thiết và làm cho quá trình xác thực nhanh hơn và hiệu quả hơn.

Với PoH, Solana có thể đạt được đồng thuận nhanh hơn nhiều vì mọi nút đều có quyền truy cập vào cùng một dòng thời gian có thể xác minh. Điều này cho phép thời gian khối dự đoán và nhanh chóng — Solana thường đạt được thời gian khối 400-millisecond, nhanh hơn nhiều hệ thống tập trung. Bằng cách giải quyết vấn đề đồng bộ hóa, PoH cho phép Solana xử lý hàng ngàn giao dịch mỗi giây với độ nhất quán cao.

Sự tương tác giữa chứng minh lịch sử và chứng minh cổ phần

Trong khi PoH cung cấp dòng thời gian và thứ tự của các giao dịch, PoS đảm nhiệm việc lựa chọn trình xác thực và bảo mật mạng lưới.

Trong hệ thống PoS của Solana, các trình xác thực được chọn dựa trên cổ phần của họ trong mạng lưới. Cổ phần càng cao, trình xác thực càng có khả năng được chọn để thêm các khối mới. Quá trình chọn lọc dựa trên cổ phần này giữ cho mạng lưới an toàn bằng cách điều chỉnh động lực của trình xác thực với sức khoẻ của mạng.

PoH và PoS hoạt động cùng nhau một cách liền mạch. Dưới đây là cách thức:

PoH cung cấp danh sách sự kiện theo thứ tự, trong khi PoS quyết định ai sẽ thêm chúng vào blockchain.
Trình xác thực được chọn, còn được gọi là “leader”, thu thập và sắp xếp các giao dịch phù hợp với các dấu thời gian của PoH. Sự đồng bộ giữa PoH và PoS cho phép Solana duy trì cả tốc độ và tính bảo mật, một sự cân bằng đã thách thức nhiều blockchain khác đạt được.

Vai trò của trình xác thực chủ trong việc tạo khối trên Solana

Trên Solana, một trình xác thực chủ (hoặc “leader”) được chọn để tạo khối trong một khoản thời gian nhất định. Trình xác thực này chịu trách nhiệm tổ chức và đánh dấu thời gian cho các giao dịch phù hợp với dòng thời gian PoH.

Bằng cách sử dụng PoH, leader có thể đặt mỗi giao dịch theo một thứ tự cụ thể, loại bỏ nhu cầu cho các trình xác thực khác xác nhận tích cực thứ tự của các giao dịch.

Một khi lead validator đã tạo khối, nó sẽ được xác minh bởi các nút khác.

Vì khối đã tuân theo dòng thời gian PoH, việc xác minh nhanh hơn và hiệu quả hơn. Vai trò của lead validator là rất quan trọng cho khả năng mở rộng của Solana, vì nó đảm bảo rằng các khối được tạo và xác nhận ở tốc độ nhanh chóng.

Dưới đây là luồng đồng thuận theo chủ đề kết hợp PoH và PoS, tạo ra một blockchain có thông lượng cao và độ trễ thấp.

Bước 1: Các trình xác thực leaders trên Solana được chọn dựa trên hệ thống đánh trọng số cổ phần, nơi các trình xác thực có cổ phần Solana (SOL) lớn hơn có khả năng được chọn làm leader nhiều hơn. Điều này có nghĩa là các thực thể đầu tư nhiều hơn vào mạng có khả năng chịu trách nhiệm sản xuất khối, thúc đẩy sự điều chỉnh động lực giữa lợi ích của họ và an ninh mạng.
Bước 2: Cơ chế đồng thuận PoH thiết lập một lịch trình phân công cho các leaders. Lịch trình được biết trước và mỗi leader được gán một “khoảng thời gian,” ngắn (khoảng 400 millisecond) mà trong đó họ sẽ thu thập giao dịch và tạo một khối. Sự luân phiên có thể dự đoán này cho phép các trình xác thực đoán trước khi nào họ sẽ hành động như các leader, giúp dễ dàng chuẩn bị cho các trách nhiệm sắp tới.
Bước 3: Trong khoản thời gian được gán, leader thu thập các giao dịch từ mạng lưới. Cơ chế PoH cho phép leader đánh dấu thời gian cho mỗi giao dịch với một chữ ký mật mã độc đáo, tạo ra một chuỗi giao dịch đã được sắp xếp thứ tự. Thứ tự này là cốt lõi của PoH, cho phép các giao dịch được xác minh và đánh giá bởi các nút khác trong thứ tự đúng.
Bước 4: South 4: The leader organizes the ordered transactions into a block, embedding a timestamp that aligns with the PoH sequence. This sequence acts as a historical record that confirms the transaction order without requiring every validator to reach a consensus on each transaction individually. The PoH timestamps also provide proof that transactions were processed in real-time, offering a verifiable ledger.
Bước 5: Sau khi khối được tạo, leader phát hành nó tới phần còn lại của mạng sử dụng giao thức Turbine của Solana. Turbine chia nhỏ dữ liệu thành các gói nhỏ hơn và phân phối chúng tới các trình xác thực, đảm bảo truyền tải hiệu quả ngay cả khi có khối lượng giao dịch lớn.
Bước 6: Các trình xác thực khác nhận khối và xác thực nó so với chuỗi PoH, xác nhận rằng thứ tự được đánh dấu thời gian tương ứng với hồ sơ lịch sử dự kiến. Vì các giao dịch đã được sắp xếp sẵn bởi leader, trình xác thực có thể nhanh chóng kiểm tra thứ tự mà không cần thêm giao tiếp cho việc sắp xếp, tăng tốc độ quá trình xác thực.
Bước 7: Sau khi khối được xác thực, nó được thêm vào blockchain, hoàn tất các bản ghi giao dịch. Vai trò của leader sau đó được luân chuyển sang trình xác thực được lên lịch tiếp theo, người bắt đầu thu thập các giao dịch cho khoảng thời gian theo sau. Chu kỳ này tiếp tục và cho phép Solana đạt được sản xuất khối liên tục và duy trì thông lượng cao.

Các cải tiến bổ sung trên Solana: Turbine và Pipelining

Bên cạnh PoH, Solana ứng dụng các cải tiến kỹ thuật khác như Turbine và Pipelining để tối ưu hóa hiệu suất.

Truyền tải dữ liệu trong các mạng lớn có thể trở nên chậm và bị tắc nghẽn, dẫn đến các nút thắt cổ chai. Turbine giải quyết điều này bằng cách chia nhỏ dữ liệu thành các phần nhỏ hơn và truyền chúng qua các nút song song, tương tự như cách BitTorrent chia nhỏ tệp. Điều này giúp duy trì độ trễ thấp và thông lượng cao, đặc biệt là trong một mạng toàn cầu.

Kiến trúc ống dẫn của Solana cho phép các giai đoạn khác nhau của xử lý giao dịch hoạt động đồng thời. Sự phân chia các công việc xử lý trên các nguồn tài nguyên này cho phép các giao dịch luân chuyển liên tục mà không cần đợi, tăng cường thông lượng và làm cho hệ thống hiệu quả hơn.

Bằng cách kết hợp Turbine và Pipelining với PoH, Solana có thể xử lý các giao dịch một cách nhanh chóng mà không cần đến các nút thắt cổ chai phổ biến mà các blockchain truyền thống gặp phải.

Tại sao Solana không có mempool

Mempool là một khu vực lưu trữ cho các giao dịch chưa được xác nhận mà hầu hết các blockchain sử dụng để quản lý các giao dịch đang chờ xử lý. Jednak Solana không có mempool truyền thống do PoH. Trong hệ thống của Solana, các giao dịch được đánh dấu thời gian ngay khi chúng xuất hiện trong mạng, cho phép chúng được xử lý theo thời gian thực.

Quá trình xử lý thời gian thực này loại bỏ nhu cầu về một mempool, vì các giao dịch không chờ đợi – chúng hoặc được chấp nhận và sắp xếp ngay lập tức hoặc bị loại bỏ. Bằng cách bỏ qua mempool, Solana giảm thiểu độ trễ và đảm bảo rằng các giao dịch được xử lý với độ trễ tối thiểu, yếu tố then chốt để duy trì hiệu suất tốc độ cao của nó.

Liệu PoH có cho phép Solana hoạt động mà không cần mempool không?

Chức năng đánh dấu thời gian độc đáo của PoH là điều cho phép Solana hoạt động sự không cần một mempool.

Bởi vì PoH cung cấp một chuỗi tích hợp cho các giao dịch, các trình xác thực có thể ngay lập tức xử lý các giao dịch mà không cần phải lưu trữ tạm thời. Thứ tự tức thời này đơn giản hóa lưu lượng giao dịch và cho phép mạng xử lý khối lượng cao mà không cần sự phức tạp bổ sung trong việc quản lý một mempool.

Trong khi phương pháp này mang lại lợi thế tốc độ ấn tượng, nó cũng đòi hỏi việc quản lý cẩn thận các nhiệm vụ trình xác thực và bảo mật mạng để ngăn ngừa tắc nghẽn. Thiết kế của Solana cân bằng những yếu tố này, làm cho nó trở thành một trong những blockchain nhanh nhất hiện nay.

Các leaders của khối – một vectơ tập trung trong mô hình đồng thuận PoH của Solana?

Sự lựa chọn thường xuyên của cùng một trình xác thực làm leaders trong cơ chế PoH có thể tập trung hóa việc sản xuất khối, giảm sự đa dạng của các trình xác thực và tăng rủi ro liên quan đến việc khai thác giá trị tối đa có thể được trích xuất (MEV).

Khi trở thành các leaders chịu trách nhiệm tổ chức và sắp xếp các giao dịch, họ đóng vai trò quan trọng trong mạng. Việc thường xuyên lựa chọn các trình xác thực giống nhau làm leaders có thể dẫn đến tình huống một nhóm nhỏ các trình xác thực có tiềm lực tốt có ảnh hưởng lớn không cân đối đối với việc sản xuất khối. Điều này có thể làm giảm độ đa dạng của trình xác thực tích cực tham gia vào quá trình tạo khối.

Khi leaders khối có trách nhiệm duy nhất để sắp xếp giao dịch, họ cũng có thể quản lý thêm nguồn thu nhập qua các giao dịch MEV. Tuy nhiên, tốc độ của chuỗi đã giảm bớt khả năng của MEV, không giống như các chuỗi chậm khác. Nhưng đây là một trong những rủi ro của cơ chế PoH.