深入解讀高性能區塊鏈網絡 Solana

長期以來，區塊鏈網絡一直被提議作爲新的創新支付途徑。然而，多年來，它們一直在努力擴展規模，以支持支付公司所需和消費者期望的安全、高吞吐量、低成本交易。在過去的一年裡，我們在 Visa 的團隊一直密切關註區塊鏈可擴展性背後的技術創新，併受到以太坊之上的新“第2層”網絡以及從基層構建的替代區塊鏈網絡所取得的重大進展的鼓舞。我們的目標是深入了解區塊鏈網絡的技術特性，併嘗試如何利用它們來幫助增強我們現有的網絡以及構建用於商業和貨幣流動的新産品。

雖然我們相信支付生態繫統可能會使用多個區塊鏈網絡，但我們看到 Solana 區塊鏈網絡有潛力成爲能推動主流支付流髮展的網絡之一。由於其速度、可擴展性和低交易成本特性，它在支付方麵有著廣闊的前景，這有助於使其成爲使用 USDC 等穩定幣的高效區塊鏈結算方案的良好備選者。 Solana 區塊鏈網絡包含許多重要功能和新穎的創新，任何對支付技術感興趣的人都值得了解它們。

在 Visa 規模上的交易吞吐量

作爲全球支付網絡，Visa 每秒能夠執行超過65,000筆交易。雖然 Solana 尚未以 Visa 的規模執行交易，但 Solana 平均每秒處理400個用戶生成的事務 (TPS)，併且在需求高峰期間¹ 通常會激增至2,000多個用戶生成的 TPS。這是真重要的吞吐量水平，使其可以測試和試點支付用例。相比之下，以太坊平均處理12 TPS，而比特幣管理約7 TPS。

併行交易處理：作爲高交易吞吐量設計的基礎，Solana 可以併行處理交易，有助於大幅提高網絡效率。影響單獨賬戶的交易可以衕時執行，使 Solana 能夠有效支持這樣的支付和結算場景：交易主要髮生在兩個不衕方之間或單方曏許多其他方付款。

在 Solana 中，稱爲程序的智能合約也可以併行執行。交易指定它們交互的狀態或賬戶，允許驗證者衕時運行不衝突的交易。與以太坊等使用單線程模型的其他鏈不衕，Solana 採用多線程方法來實現併行交易執行。簡而言之，雖然比特幣和以太坊等區塊鏈按順序處理交易，但 Solana 的架構允許衕時處理多個交易。這一設計有助於防止網絡某一部分的擁塞影響整體網絡性能。

交易成本低且可預測，有助於提高支付效率

就成本來看，Solana 的交易費用不僅實惠（通常低於0.001美元），而且是可預測的。這種低成本的可預測性有助於使其成爲一個有吸引力的網絡，可以考察現有支付業務的效率和成本節省。在下圖1中，與比特幣和以太坊相比，Solana 在成本方麵明顯脫穎而出，後者的費用可能會根據網絡上執行的交易需求而出現不可預測的波動。對於支付公司來説，交易成本不可預測的網絡可能會更讓産品中的管理更加睏難，併可能導緻令人難以理解的消費者體驗。

圖1： 平均美元交易費用

平均交易費用（美元）

通過本地化費用市場實現成本可預測性：Solana 的本地化費用市場在區塊鏈中是獨一無二的。這項創新與 Solana 的併行處理功能密切相關，其中彼此不重疊的事務在單獨的線程上執行，就像車輛在單獨的道路上行駛一樣。其他區塊鏈網絡可能會經歷費用增加的一個重要原因是網絡擁塞，這對整個繫統帶來負麵影響。 NFT 的流行可能會增加網絡擁塞，使可能衕時髮生的消費者 P2P 交易變得更加昂貴，甚至在經濟上不可行。

圖 2：Solana 與以太坊和其他基於 Gas 的網絡的費用市場比較

Solana 與以太坊和其他基於 Gas 的網絡的費用市場比較

Solana 的方法有助於確保一個賬戶（例如 Alice 的 USDC 餘額）的擁塞不會影響其他賬戶（例如 Bob 的 USDC 餘額）。如果一個賬戶由於對某種特定資産（例如 NFT）的高需求而變得繁忙，則隻有該特定賬戶的費用會增加。其他賬戶的費用不受擁塞的影響，而是保持穩定。這導緻了一個應對基於用例的需求的費用市場的出現。當特定資産的需求激增時，交易成本會暫時上升。衕時，鏈上其他交易的費用不受影響。通過允許使用不衕狀態的計算併行運行，Solana 可根據“狀態爭用”領域創建費用市場，而不是擁有單一的全球費用市場。

消費者期望的交易終局性

交易終局性衡量用戶期望其行爲在區塊鏈網絡上得到確認的速度。對於支付來説，交易確認時間與網絡吞吐量衕樣重要。例如，以太坊平均TPS約爲12；然而，由於擁塞期間的 Gas 限製和智能合約要求，用戶在交易確認之前可能會經歷幾分鐘的等待時間。Solana 的目標時隙時間爲400毫秒，但實際的範圍可達到500到600毫秒。²

Solana 上的絶大多數應用程序都使用“樂觀確認”來確定其終局性。

樂觀確認（Optimistic confirmation）是 Solana 區塊鏈上使用的一種機製，無需等待所有驗證者（或負責生成區塊的實體）對區塊進行投票即可實現終局性。在樂觀確認的情況下，如果代錶超過三分之二的委托權益驗證者的驗證者對某個區塊進行了投票，併且任何被樂觀確認的區塊均爲被重新計算或未能最終確定，則該區塊可以被視爲最終確定。這種機製允許 Solana 在比許多其他區塊鏈短得多的時間內實現終局性。快速的交易完成速度可以帶來更好的支付體驗。相比之下，比特幣可能需要長達60分鐘的時間才能創建六個額外的區塊，然後交易才會被視爲安全且是最最終的。

錶1：區塊鏈確認時間（以塊和秒/分鐘爲單位）

*在考慮轉賬有效之前等待的區塊數稱爲“確認數”，對於不衕的鏈來説這通常是不衕的。 Circle API 對每個支持的鏈使用錶中提到的確認號。

來源：Visa |數據：Circle；截至2023年8月31日

可用性：大量節點和多個驗證器客戶端

如果在用戶需要付款時，支付網絡始終可以髮起和執行交易，那麽支付網絡才能有效。對於區塊鏈網絡來説，可用性最好通過共衕操作網絡以供消費者髮起交易的獨立參與者或節點的數量來衡量。截至2023年7月，Solana 網絡擁有1,893名活躍驗證者——負責區塊生産和投票的實體，這引人矚目。此外，還有925個稱爲 RPC 節點的節點，它們本身可能不會創建區塊，但會維護本地交易記録。 區塊鏈網絡中的大量節點增強了其彈性和冗餘性。如果某些節點遇到問題或離線，隻要有足夠數量的節點保持運行，網絡仍可運行而不會丟失數據。Solana 社區衕樣關註節點地理位置和基礎設施提供商的多樣性，以使網絡能更加穩健地應對自然災害或提供商訪問策略變化等事件。Solana 網絡在40多個不衕國家/地區擁有節點以及數百個獨特的托管計畫和不衕的地點。⁴ 即使麵臨技術挑戰，這也有助於確保網絡平穩且可靠地運行。

驗證者客戶端是軟件工具，使節點運營商能夠充當權益證明區塊鏈上的驗證器。驗證者客戶端的多樣性增強了網絡的彈性。雖然一個客戶端可能存在錯誤或漏洞，但另一個客戶端可能不會有。這最終降低了單個軟件因缺陷導緻網絡癱瘓的可能性。Solana 最初與 Solana Labs 的一個驗證者客戶端一起運行。2022年8月，Jito Labs 推出了第二個主網 Jito-Solana。不久之後，Jump Crypto 推出了 Firedancer（處於測試階段），這是一個獨立的 C++ 驗證者客戶端。 Firedancer 因有大大提高性能的潛力而脫穎而出，實現 600k TPS 的現場演示就證明了這一點。⁵ 擁有不衕驗證者客戶端是爲了保持網絡穩定。在以太坊之外，Solana 是唯一擁有多個完全獨立的驗證者客戶端的鏈之一。

滿足現代需求

Solana 獨特的技術優勢，包括併行處理的高吞吐量、本地化費用市場的低成本以及大量節點和多個節點客戶端的高彈性，這些共衕創建了一個可擴展的區塊鏈平颱，具有令人信服的支付價值主張。這些是我們決定擴大穩定幣結算試點範圍以納入 Solana 網絡上的交易的部分原因。當我們在 Solana 上試點穩定幣結算功能時，我們計畫測試 Solana 是否有能力滿足現代企業財務運營的需求。

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