深入解读高性能区块链网络 Solana

长期以来，区块链网络一直被提议作为新的创新支付途径。然而，多年来，它们一直在努力扩展规模，以支持支付公司所需和消费者期望的安全、高吞吐量、低成本交易。在过去的一年里，我们在 Visa 的团队一直密切关注区块链可扩展性背后的技术创新，并受到以太坊之上的新“第2层”网络以及从基层构建的替代区块链网络所取得的重大进展的鼓舞。我们的目标是深入了解区块链网络的技术特性，并尝试如何利用它们来帮助增强我们现有的网络以及构建用于商业和货币流动的新产品。

虽然我们相信支付生态系统可能会使用多个区块链网络，但我们看到 Solana 区块链网络有潜力成为能推动主流支付流发展的网络之一。由于其速度、可扩展性和低交易成本特性，它在支付方面有着广阔的前景，这有助于使其成为使用 USDC 等稳定币的高效区块链结算方案的良好备选者。 Solana 区块链网络包含许多重要功能和新颖的创新，任何对支付技术感兴趣的人都值得了解它们。

在 Visa 规模上的交易吞吐量

作为全球支付网络，Visa 每秒能够执行超过65,000笔交易。虽然 Solana 尚未以 Visa 的规模执行交易，但 Solana 平均每秒处理400个用户生成的事务 (TPS)，并且在需求高峰期间¹ 通常会激增至2,000多个用户生成的 TPS。这是真重要的吞吐量水平，使其可以测试和试点支付用例。相比之下，以太坊平均处理12 TPS，而比特币管理约7 TPS。

并行交易处理：作为高交易吞吐量设计的基础，Solana 可以并行处理交易，有助于大幅提高网络效率。影响单独账户的交易可以同时执行，使 Solana 能够有效支持这样的支付和结算场景：交易主要发生在两个不同方之间或单方向许多其他方付款。

在 Solana 中，称为程序的智能合约也可以并行执行。交易指定它们交互的状态或账户，允许验证者同时运行不冲突的交易。与以太坊等使用单线程模型的其他链不同，Solana 采用多线程方法来实现并行交易执行。简而言之，虽然比特币和以太坊等区块链按顺序处理交易，但 Solana 的架构允许同时处理多个交易。这一设计有助于防止网络某一部分的拥塞影响整体网络性能。

交易成本低且可预测，有助于提高支付效率

就成本来看，Solana 的交易费用不仅实惠（通常低于0.001美元），而且是可预测的。这种低成本的可预测性有助于使其成为一个有吸引力的网络，可以考察现有支付业务的效率和成本节省。在下图1中，与比特币和以太坊相比，Solana 在成本方面明显脱颖而出，后者的费用可能会根据网络上执行的交易需求而出现不可预测的波动。对于支付公司来说，交易成本不可预测的网络可能会更让产品中的管理更加困难，并可能导致令人难以理解的消费者体验。

图1： 平均美元交易费用

平均交易费用（美元）

通过本地化费用市场实现成本可预测性：Solana 的本地化费用市场在区块链中是独一无二的。这项创新与 Solana 的并行处理功能密切相关，其中彼此不重叠的事务在单独的线程上执行，就像车辆在单独的道路上行驶一样。其他区块链网络可能会经历费用增加的一个重要原因是网络拥塞，这对整个系统带来负面影响。 NFT 的流行可能会增加网络拥塞，使可能同时发生的消费者 P2P 交易变得更加昂贵，甚至在经济上不可行。

图 2：Solana 与以太坊和其他基于 Gas 的网络的费用市场比较

Solana 与以太坊和其他基于 Gas 的网络的费用市场比较

Solana 的方法有助于确保一个账户（例如 Alice 的 USDC 余额）的拥塞不会影响其他账户（例如 Bob 的 USDC 余额）。如果一个账户由于对某种特定资产（例如 NFT）的高需求而变得繁忙，则只有该特定账户的费用会增加。其他账户的费用不受拥塞的影响，而是保持稳定。这导致了一个应对基于用例的需求的费用市场的出现。当特定资产的需求激增时，交易成本会暂时上升。同时，链上其他交易的费用不受影响。通过允许使用不同状态的计算并行运行，Solana 可根据“状态争用”领域创建费用市场，而不是拥有单一的全球费用市场。

消费者期望的交易终局性

交易终局性衡量用户期望其行为在区块链网络上得到确认的速度。对于支付来说，交易确认时间与网络吞吐量同样重要。例如，以太坊平均TPS约为12；然而，由于拥塞期间的 Gas 限制和智能合约要求，用户在交易确认之前可能会经历几分钟的等待时间。Solana 的目标时隙时间为400毫秒，但实际的范围可达到500到600毫秒。²

Solana 上的绝大多数应用程序都使用“乐观确认”来确定其终局性。

乐观确认（Optimistic confirmation）是 Solana 区块链上使用的一种机制，无需等待所有验证者（或负责生成区块的实体）对区块进行投票即可实现终局性。在乐观确认的情况下，如果代表超过三分之二的委托权益验证者的验证者对某个区块进行了投票，并且任何被乐观确认的区块均为被重新计算或未能最终确定，则该区块可以被视为最终确定。这种机制允许 Solana 在比许多其他区块链短得多的时间内实现终局性。快速的交易完成速度可以带来更好的支付体验。相比之下，比特币可能需要长达60分钟的时间才能创建六个额外的区块，然后交易才会被视为安全且是最最终的。

表1：区块链确认时间（以块和秒/分钟为单位）

*在考虑转账有效之前等待的区块数称为“确认数”，对于不同的链来说这通常是不同的。 Circle API 对每个支持的链使用表中提到的确认号。

来源：Visa |数据：Circle；截至2023年8月31日

可用性：大量节点和多个验证器客户端

如果在用户需要付款时，支付网络始终可以发起和执行交易，那么支付网络才能有效。对于区块链网络来说，可用性最好通过共同操作网络以供消费者发起交易的独立参与者或节点的数量来衡量。截至2023年7月，Solana 网络拥有1,893名活跃验证者——负责区块生产和投票的实体，这引人瞩目。此外，还有925个称为 RPC 节点的节点，它们本身可能不会创建区块，但会维护本地交易记录。 区块链网络中的大量节点增强了其弹性和冗余性。如果某些节点遇到问题或离线，只要有足够数量的节点保持运行，网络仍可运行而不会丢失数据。Solana 社区同样关注节点地理位置和基础设施提供商的多样性，以使网络能更加稳健地应对自然灾害或提供商访问策略变化等事件。Solana 网络在40多个不同国家/地区拥有节点以及数百个独特的托管计划和不同的地点。⁴ 即使面临技术挑战，这也有助于确保网络平稳且可靠地运行。

验证者客户端是软件工具，使节点运营商能够充当权益证明区块链上的验证器。验证者客户端的多样性增强了网络的弹性。虽然一个客户端可能存在错误或漏洞，但另一个客户端可能不会有。这最终降低了单个软件因缺陷导致网络瘫痪的可能性。Solana 最初与 Solana Labs 的一个验证者客户端一起运行。2022年8月，Jito Labs 推出了第二个主网 Jito-Solana。不久之后，Jump Crypto 推出了 Firedancer（处于测试阶段），这是一个独立的 C++ 验证者客户端。 Firedancer 因有大大提高性能的潜力而脱颖而出，实现 600k TPS 的现场演示就证明了这一点。⁵ 拥有不同验证者客户端是为了保持网络稳定。在以太坊之外，Solana 是唯一拥有多个完全独立的验证者客户端的链之一。

满足现代需求

Solana 独特的技术优势，包括并行处理的高吞吐量、本地化费用市场的低成本以及大量节点和多个节点客户端的高弹性，这些共同创建了一个可扩展的区块链平台，具有令人信服的支付价值主张。这些是我们决定扩大稳定币结算试点范围以纳入 Solana 网络上的交易的部分原因。当我们在 Solana 上试点稳定币结算功能时，我们计划测试 Solana 是否有能力满足现代企业财务运营的需求。

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