Solana – распределенный блокчейн-протокол, ориентированный на достижение высокой масштабируемости при одновременном сохранении преимуществ децентрализации и безопасности.
В центре Solana лежат децентрализованные часы - Proof-of-History (PoH). Они необходимы для решения проблемы времени в распределенной сети, не имеющей единого доверенного источника для его получения. PoH использует функцию подтверждаемой задержки (Verifiable Delay Function), благодаря которой каждая нода локально может создавать временные отметки для вычислений по алгоритму SHA256. В результате исчезает необходимость передавать временные отметки по всей сети и возрастает ее эффективность.
Своей задачей Solana ставят поддержку всех требовательных к ресурсам приложений на блокчейне и повышение доступности финансовых систем.
Особенности Solana
Масштабируемость – Solana может обрабатывать свыше 50 000 транзакций в секунду при времени блока в 400 миллисекунд;
Децентрализация – Благодаря протоколу передачи блоков Turbine платформа способна поддерживать тысячи нод, сохраняя высокую производительность и масштабируемость;
Недорогое исполнение – Оценочная стоимость транзакций в сети составляет $10 за миллион транзакций.
Области применения токена SOL
SOL – это собственный актив блокчейна Solana. Он используется в следующих целях:
Стейкинг – Позволяет своим держателям зарабатывать награды за поддержку и обеспечении безопасности сети;
Уплата комиссий – Используется для уплаты комиссий за исполнение транзакций и взаимодействие с смарт-контрактами;
Управление – Используется для управления протоколом при помощи голосований.
Перспективы Solana
Блокчейн Solana уникальным образом приспособлен отбить долю на рынке у существующих платформ смарт-контрактов, а также привлечь новые проекты и пользователей в пространство криптовалют и блокчейна. В этом ему помогают масштабируемость (50 000 транзакций в секунду/достижение завершенности транзакций и состояний на уровне системы меньше чем за секунду), низкая стоимость транзакций (средняя стоимость транзакции составляет $0,0007), сочетаемость (высокая производительность без применения решений второго уровня), первоклассные партнеры по экосистеме, децентрализация и безопасность.
Сочетаемость в блокчейне Solana
Многие блокчейны пытаются решать проблему масштабируемости при помощи второго уровня или шардинга. Solana имеет встроенную масштабируемость на первом уровне, которой невозможно достичь при обработке транзакций на различных уровнях или в шардах.
Пространство децентрализованных финансов (DeFi) показало, что сочетаемость особенно важна при осуществлении транзакций между различными блокчейнами. Со временем такие транзакции будут расти по сложности, стоимости и объемам. Все это будет требовать завершенности ниже одной секунды и высокой пропускной способности. Достичь того же эффекта при помощи второго уровня или шардинга невозможно. Solana может обрабатывать крупномасштабные объемы транзакций на первом уровне с соблюдением институциональных требований к завершенности.
Solana и сети второго уровня
Разработчики все чаще рассматривают решения второго уровня для масштабирования своих децентрализованных приложений. Тем не менее, у сетей первого уровня есть важные преимущества: возможность прямого ввода/вывода фиатных валют, нативная поддержка стейблкоинов и совместимость со всеми другими приложениями в экосистеме. Например, в экосистеме Ethereum решения второго уровня не имеют прямого выхода к фиатным каналам. Из-за этого новый пользователь сначала должен внести средства через блокчейн Ethereum, а уже затем перевести их на второй уровень, что по текущим расценкам обойдется ему в $50. Подключение к системе Solana обходится меньше чем в один цент.
Solana также совместим с другими сетями первого уровня. Для работы с Ethereum, например, разрабатывается решение Wormhole. В перспективе можно ожидать появления других кроссчейн-интеграций. Также Solana добавит поддержку совместимых с Ethereum сред выполнения, благодаря чему его сеть можно будет использовать в качестве второго уровня для сети Ethereum.
Улучшенный опыт для разработчиков
Блокчейн Solana существенно упрощает опыт разработки. Ограниченные возможности других блокчейнов вынуждают разработчиков сводить к минимуму операции на уровне сети, чтобы сократить используемое пространство в блоках и комиссии за обработку транзакций. Техническая архитектура таких приложений становится излишне свернутой. Многие децентрализованные приложения полагаются на набор систем вне основного блокчейна и масштабируются посредством сайдчейнов или решений второго уровня. Все это замедляет разработку, а создаваемые по итогу приложения несут в себе дополнительные риски атак и имеют ограничения с позиций функциональности/децентрализации.
В системе Solana смарт-контракты пишутся на языке Rust, за которым стоит одно из самых активных сообществ разработчиков. Так, на Github насчитывается 24 000 пользователей, вносивших правки на Rust, а на Solidity – языке программирования Ethereum – только 3 500. Очевидно, что в случае Solidity речь идет о разработчиках, деятельность которых связана с Ethereum, а Rust используется в огромном множестве проектов помимо Solana. Тем не менее, смарт-контракты Solana открыты для всего сообщества таикх разработчиков.
Преимущества экосистемы Solana
Разработчики Solana тщательно подбирают партнеров для своей экосистемы. Solana имеет прямую поддержку стейблкоинов USDC и USDT, активно используемых в пространстве децентрализованных финансов. На момент подготовки этой публикации только Algorand и Ethereum помимо Solana поддерживают оба стейблкоина сразу. Маркетмейкером основывающейся на блокчейне Solana биржи Serum является компания Jump Trading, одна из самых известных в своей области. Кроме того, экосистема Solana стратегически связана с основателем Serum и FTX Сэмом Банкман-Фридом.
Ультрапроизводительные децентрализованные приложения Solana
Новое поколение децентрализованных приложений обладает огромным потенциалом, однако их реализация возможна только на высокопроизводительном масштабируемом блокчейне. Существующие предложения в пространстве децентрализованных финансов сводятся к сервисам, за использование которых пользователи готовы платить высокие комиссии, включая автоматизированных маркетмейкеров и протоколы кредитования. Такие протоколы обычно бывают терпимы к длительной обработке транзакций.
Тем не менее, существует целый класс приложений, работоспособность которых зависит от низких комиссий и быстрой обработки транзакций. Пока для таких приложений в основном используются централизованные системы, а в децентрализованной среде разработчики часто даже не берутся за их исполнение, осознавая низкую целесообразность своих начинаний.
Блокчейн Solana позволяет создавать, запускать и развивать такие приложения. Децентрализованные проекты в сфере высокочастотного трейдинга, деривативы с применением центральной книги лимитных ордеров, облачные вычисления и хранение уже реализуются на базе Solana и могут поддерживать свыше миллиарда пользователей в единой системе. Кроме того, Solana позволяет эффективнее большинства других цепей децентрализовать множество популярных сфер деятельности, включая игры, потоковое аудио, коллекционирование и социальные сети.
В будущем на Solana можно будет запускать крупные инфраструктурные сервисы, начиная с банковских карт и заканчивая общедоступной фондовой торговлей. Ожидается, что пропускная способность блокчейна превзойдет показатели NASDAQ (600 000 транзакций в секунду) и Visa (100 000 транзакций в секунду). По мере снижения стоимости оборудования и пропускного канала (приблизительно на 50% каждые два года) показатели Solana должны пропорционально увеличиваться. Ожидается, что в соответствии с законом Мура пропускная способность Solana будет удваиваться каждые два года.
Популярные проекты на блокчейне Solana
Audius – платформа для прямой передачи музыкальных записей от создателя к потребителю, направленная на решение проблем вознаграждения и распространения данных. Платформа изначально запускалась на Ethereum, но впоследствии разработчики решили создать уровень расчетов на базе Solana. Команда рассмотрела множество решений второго уровня и платформ смарт-контрактов, но решила остановить выбор на Solana, отметив преимущества масштабируемости.
«Нам просто был нужен единый источник доверия для обеспечения глобальной доступности данных, который позволял бы относительно быстро проводить транзакции с достаточной степенью завершенности», - говорил CEO Audius Ронейл Румбург.
Сегодня Audius насчитывает свыше 2,5 млн пользователей, большинство из которых взаимодействуют с платформой даже не осознавая, что их действия записываются в блокчейн.
Maps.me – инструмент для путешественников с девятилетней историей и пользовательской базой свыше 140 млн человек. Разработчики сервиса решили предоставить пользователям доступ к инструментам из пространства децентрализованных финансов, включая пассивный заработок, выгодный обмен иностранных валют и международные платежи. Для добавления такой обширной пользовательской базы требовался соответствующий блокчейн, которым оказался Solana.
Oxygen – децентрализованный сервис первичного брокерства. Разработчики сервиса рассчитывают масштабировать его до сотен миллионов розничных пользователей благодаря интеграции с Maps. Пользователи смогут получать пассивный доход со своего портфеля или занимать фиатную валюту под существующие позиции. Oxygen поддерживает ряд профессиональных функций, включая торговлю с плечом, открытие коротких позиций, продажу опционов и структурированные продукты.
Serum – децентрализованная биржа и деривативная платформа на блокчейне Solana. От других децентрализованных бирж Serum отличает использование центральной книги лимитных заявок на уровне блокчейна. Благодаря этому Serum может конкурировать с централизованными биржами с позиции скорости исполнения заявок и комиссий.
Raydium – автоматизированный маркетмейкер на блокчейне Solana, поставляющий ликвидность в книги заявок Serum. Такой подход позволяет накапливать ликвидность, вместо того чтобы распределять ее по различным децентрализованным приложениям. Автоматизированные маркетмейкеры имеют ключевое значение для новых проектов, запускаемых на базе Solana.
Civic – проект по разработке децентрализованных идентификационных решений, вышедший из ICO-лихорадки 2017 года и теперь работающий с блокчейном Solana.
Техническое устройство Solana
Высокопроизводительный блокчейн Solana основывается на восьми ключевых инновациях:
Proof of History – Децентрализованные часы для обеспечения консенсуса;
Tower Byzantine Fault Tolerance – Оптимизированный с учетом Proof of History алгоритм консенсуса;
Turbine – Протокол передачи блоков;
Gulfstream – Протокол передачи транзакций без использования мемпула;
Sealevel – Протокол параллельного запуска смарт-контрактов;
Pipelining – Механизм обработки транзакций;
Cloudbreak – Горизонтально масштабируемая база данных аккаунтов;
Archiver – Распределенные хранители реестра.
Proof-of-History (PoH)
Одна из ключевых проблем распределенных сетей заключается в согласии касаемо времени и последовательности наступления событий. Ноды не могут просто полагаться на внешний источник времени или временные отметки в сообщениях. Валидаторы в сети Solana должны постоянно решать функции подтверждаемой задержки (Verifiable Delay Function или VDF) на базе алгоритма SHA256. VDF требует выполнения определенного числа последовательных действий и производит уникальный выход, доступный для публичного подтверждения.
VDF может быть решена только с помощью центрального процессора на одном ядре через выполнение установленной последовательности шагов. Разработчики отмечают, что использование функции хеширования SHA256 в данном случае исключает возможность параллельной обработки, кроме как посредством вмешательства на 2¹²⁸ ядрах
Solana использует последовательный хэш, который продолжается бесконечно за счет того, что предыдущий выход используется в качестве следующего входа. Имея выход функции X, валидатор может рассчитать выход следующей функции Y. Здесь необходимо вернуться к децентрализованным часам Proof-of-History – поскольку вычисления единообразны, все валидаторы должны решить одну и ту же функцию X, чтобы получить выход для следующей функции Y приблизительно в одно и то же время. Именно так синхронизируется работа всей сети.
В команде Solana считают, что интегральные схемы специального назначения (ASIC) не представляют особых угроз для текущей модели PoH, поскольку ASIC в данном случае будет лишь на 30% эффективнее оборудования общего назначения. Любая атака с их стороны может быть быстро предотвращена, заявляют в проекте.
Turbine
Зачастую в распределенных системах увеличение числа нод ведет к повышению времени распространения данных между ними. Turbine представляет собой протокол передачи блоков, направленный на решение этой проблемы.
Если ноде требуется передать очень крупное сообщение тысяче других нод, она не будет делать это тысячу раз сама. Вместо этого Turbine разбивает сообщение на мелкие пакеты и передает каждый из них отдельному валидатору. Валидатор, в свою очередь, передает пакет группе соседних нод. Впоследствии такие ноды делятся информацией с собственными «соседями».
Для решения проблемы злонамеренных нод, которые могут отказаться передавать данные, лидер группы создает помехоустойчивый код Рида-Соломона. Он позволяет каждому валидатору воссоздать блок, не получая все пакеты. Если лидер передаст 33% пакетов блока как помехоустойчивый код, сеть может потерять любые 33% пакетов без потери блока. Лидеры могут менять долю таких пакетов динамически в зависимости от условий в сети.
Gulf Stream
В процессе выпуска блока происходит определение лидеров следующего этапа в соответствии с их долями в стейкинге на основании механизма Gulf Stream. Клиенты и валидаторы могут заблаговременно передавать транзакции ожидаемым лидерам. Благодаря этому валидаторы могут исполнять транзакции заранее, время подтверждения сокращается, лидеры сменяются быстрее и снижается давление на память валидаторов из-за необработанных транзакций в пуле.
Sealevel
Гиперпараллелизованный движок обработки транзакций Sealevel ориентирован на горизонтальное масштабирование посредством GPU и SSD. Другие блокчейны работают в однопоточном режиме, тогда как Solana поддерживает параллельное исполнение транзакций в одном шарде, а не только верификацию подписей. В таком сценарии в транзакциях заранее прописывается, какие состояния они будут считывать и записывать во время исполнения. Sealevel находит все непересекающиеся транзакции в блоке и исполняет их параллельно.
Pipeline
Процесс валидации транзакций в сети Solana основывается на используемых в центральных процессорах механизмах оптимизации – так называемой конвейеризации (pipelining). Они используются для обработки потока данных с использованием ряда шагов, где за каждый шаг отвечает отдельная единица оборудования. Таким образом обеспечивается эффективное использование всего доступного оборудования.
В сети Solana модули обработки транзакций (Transaction Processing Unit или TPU) проводят данные на уровне ядра, верификацию подписей на уровне GPU, промежуточное хранение на уровне CPU и запись на уровне пространства ядра. К моменту начала отправки блоков валидаторам TPU уже имеет готовый набор пакетов, верифицированных при помощи подписей.
Cloudbreak
В распределенной системе память используется для записи данных о счетах. В результате могут возникать затруднения с поддержанием производительности из-за ограниченного размера памяти или скорости доступа. Cloudbreak оптимизирует совпадающие операции чтения и записи на уровне RAID 0 в SSD. Каждый дополнительный диск добавляет пространство для хранения данных программ на уровне блокчейна, одновременно увеличивая число доступных для исполнения совпадающих операций чтения и записи.
Архиваторы
В блокчейне Solana данные сгружаются валидаторами специальным нодам, называемым архиваторами. Архиваторы не принимают участие в формировании консенсуса. История состояния блокчейна разбивается на множество элементов и шифруется с применением помехоустойчивого кода. Архиваторы хранят небольшие части состояния. Время от времени сеть обращается к ним с запросом предоставить подтверждение того, что хранимые ими данные являются верными.
Риски и угрозы блокчейна Solana
14 декабря 2020 года блокчейн Solana не функционировал около шести часов. Сбой был вызван известной проблемой с дублированием блоков и вновь выявленным багом в протоколе передачи блоков Turbine. Изначально было внедрено временное решение, а полный фикс был запланирован на следующий релиз.
Сбой оказался серьезным и сделал очевидным один из главных рисков Solana: исполнение. Для достижения успеха блокчейн должен продемонстрировать способность показывать стабильные результаты в производственных условиях. Проект подвергся критике после восстановления работоспособности, так как сделки с отличными от биткоина активами на Serum не проходили на протяжении двух часов. Это может говорить о том, что значительная часть активности на бирже генерируется ботами, которые к тому моменту еще не были перезапущены. Альтернативно, трейдеры могли избегать сделок, зная о нестабильной ситуации в сети. Так или иначе, использование ботов лишь подтверждает приспособленность блокчейна Solana к автоматизированной торговле.
Блокчейн Solana изначально создавался с прицелом на масштабируемость командой, обладающей богатым опытом разработки высокопроизводительных распределенных систем. Ключевые разработчики проекта вместе проработали больше 15 лет, что сглаживает риски расхождения во взглядах, которые время от времени проявляют себя в блокчейн-проектах.
Заключение
Solana заполняет крупный пробел в мире высокопроизводительных блокчейнов, сохраняя при этом децентрализацию и сочетаемость приложений на базовом уровне.
Инвестиция в Solana – это инвестиция в то, что в будущем окажутся востребованными полностью децентрализованные системы, способные поддерживать сложные транзакции высокой ценности, с большой пропускной способностью и быстрым достижением завершенности.
«Чтобы DeFi прийти к успеху, они не могут быть децентрализованными ИЛИ быстрыми, ИЛИ дешевыми, ИЛИ продуманными, ИЛИ хорошо проработанными, ИЛИ иметь большую пользовательскую базу. Они должны включать в себя все эти характеристики», - заявляет CEO FTX Сэм Банкман-Фрид.