إعادة فهم بنية تقنية Solana: هل ستشهد ربيعها الثاني؟

Solana هو منصة بلوكتشين عالية الأداء، تستخدم بنية تقنية فريدة لتحقيق سعة نقل عالية وزمن استجابة منخفض. تشمل تقنيتها الأساسية خوارزمية Proof of History (POH) التي تضمن ترتيب المعاملات وساعة عالمية، وجدول تدوير القادة وآلية توافق Tower BFT التي تعزز معدل إنتاج الكتل. تعمل آلية Turbine على تحسين انتشار الكتل الكبيرة من خلال ترميز Reed-solomon. تسريع سرعة تنفيذ المعاملات يتم عبر Solana Virtual Machine (SVM) ومحرك التنفيذ المتوازي Sealevel. كل هذه التصميمات المعمارية تجعل Solana عالية الأداء، ولكنها تحمل أيضًا بعض المشكلات، مثل تعطل الشبكة، وفشل المعاملات، ومشكلة MEV، والنمو السريع في الحالة، ومشكلات المركزية، وقد ناقشنا في هذه المقالة المشكلات التي تسببها هذه الآلية.

تتطور بيئة Solana بسرعة، حيث شهدت جميع مؤشرات البيانات نمواً كبيراً في النصف الأول من العام، لا سيما في مجالات DeFi والبنية التحتية وGameFi/NFT وDePin/AI وتطبيقات المستهلك. توفر TPS العالية لـ Solana واستراتيجيتها الموجهة نحو تطبيقات المستهلك، بالإضافة إلى البيئة البيئية ذات العلامة التجارية الضعيفة، فرصاً غنية لرواد الأعمال والمطورين. في مجال تطبيقات المستهلك، تظهر Solana رؤيتها لدفع تكنولوجيا البلوكشين نحو تطبيقات أوسع. من خلال دعم مثل Solana Mobile وبناء SDK مخصص لتطبيقات المستهلك، تسعى Solana إلى دمج تكنولوجيا البلوكشين في التطبيقات اليومية، مما يزيد من قبول المستخدمين وراحتهم. على سبيل المثال، توفر تطبيقات مثل Stepn تجربة جديدة للمستخدمين في اللياقة البدنية والتواصل الاجتماعي من خلال دمج تكنولوجيا البلوكشين والتكنولوجيا المحمولة. على الرغم من أن العديد من تطبيقات المستهلك لا تزال تستكشف أفضل نماذج الأعمال وتحديد المواقع في السوق، إلا أن المنصة التكنولوجية والدعم البيئي الذي تقدمه Solana يوفران بلا شك دعماً قوياً لهذه المحاولات الابتكارية. مع استمرار تطور التكنولوجيا ونضوج السوق، من المتوقع أن تحقق Solana المزيد من الانتصارات وحالات النجاح في مجال تطبيقات المستهلك.

على الرغم من أن Solana قد حصلت على حصة سوقية ملحوظة في صناعة blockchain بفضل قدرتها العالية على المعالجة وانخفاض تكاليف المعاملات، إلا أنها تواجه منافسة شرسة من سلاسل جديدة ناشئة أخرى. يعتبر Base منافسًا محتملاً في نظام EVM البيئي، حيث يتزايد عدد العناوين النشطة على سلسلته بسرعة. في الوقت نفسه، على الرغم من أن إجمالي قيمة القفل في مجال DeFi الخاص بـ Solana قد سجل أعلى مستوى له على الإطلاق (TVL)، إلا أن المنافسين مثل Base يسرعون أيضًا في الاستحواذ على حصص السوق، كما أن حجم التمويل في نظام Base البيئي قد تجاوز لأول مرة Solana في الربع الثاني.

على الرغم من أن Solana حققت بعض الإنجازات من حيث التكنولوجيا وقبول السوق، إلا أنها تحتاج إلى الابتكار المستمر والتحسين لمواجهة التحديات من المنافسين مثل Base. خاصة في تحسين استقرار الشبكة، وتقليل معدل فشل المعاملات، وحل مشكلة MEV، وتخفيف سرعة نمو الحالة، تحتاج Solana إلى تحسين هيكلها التكنولوجي وبروتوكولات الشبكة بشكل مستمر للحفاظ على مكانتها الرائدة في صناعة blockchain.

البنية التحتية التقنية

تشتهر سولانا بخوارزمية POH وآلية توافق Tower BFT وشبكة نقل البيانات Trubine وSVM الافتراضية التي توفر TPS عالية وFinality سريعة. سنقدم لمحة موجزة عن كيفية عمل مكوناتها المختلفة، وكيفية تحقيق هدف أدائها العالي في تصميم الهيكل، فضلاً عن العيوب والمشكلات الناجمة عن هذا التصميم.

خوارزمية POH

POH(Proof of History) هي تقنية تحدد الوقت العالمي، وليست آلية توافق، بل هي خوارزمية تحدد ترتيب المعاملات. تقنية POH مستمدة من تقنية التشفير الأساسية SHA256. تُستخدم SHA256 عادةً لحساب سلامة البيانات، إذ أنه عند إعطاء مدخل X، يكون هناك مخرج Y فريد فقط، وبالتالي فإن أي تغيير في X سيؤدي إلى تغيير كامل في Y.

في تسلسل POH الخاص بـ Solana، يمكن ضمان سلامة التسلسل بأكمله من خلال تطبيق خوارزمية sha256، مما يضمن أيضًا سلامة المعاملات داخله. على سبيل المثال، إذا قمنا بتجميع المعاملات في كتلة واحدة، وإنشاء قيمة hash المقابلة باستخدام sha256، فإن المعاملات داخل هذه الكتلة ستصبح مؤكدة، وأي تغيير سيؤدي إلى تغيير قيمة hash، وبعد ذلك ستصبح قيمة hash لهذه الكتلة جزءًا من X في الدالة sha256 التالية، ثم يتم إضافة hash الكتلة التالية، وبالتالي يتم تأكيد كل من الكتلة السابقة والكتلة التالية، وأي تغيير سيؤدي إلى Y جديد مختلف.

هذه هي المعنى الأساسي لتقنية Proof of History الخاصة بها، حيث يتم استخدام تجزئة الكتلة السابقة كجزء من دالة sha256 التالية، مشابهة لسلسلة، حيث يحتوي أحدث Y دائمًا على دليل تاريخي.

في مخطط بنية تدفق المعاملات في Solana، يتم وصف عملية المعاملات تحت آلية POH، حيث يتم إنتاج عقدة Leader من بين جميع المدققين على السلسلة في آلية التناوب المعروفة باسم جدول تناوب الزعماء، تقوم هذه العقدة بجمع المعاملات وترتيبها وتنفيذها، وتوليد تسلسل POH، وبعد ذلك يتم إنشاء كتلة تُنشر إلى العقد الأخرى.

لتجنب حدوث نقطة فشل واحدة في عقدة Leader، تم إدخال قيود زمنية. في Solana، يتم تقسيم وحدات الزمن إلى epochs، يحتوي كل epoch على 432,000 slot(، تستمر كل slot لمدة 400 مللي ثانية، في كل slot، يقوم نظام التبديل بتخصيص عقدة Leader لكل slot، يجب على عقدة Leader نشر الكتل) في الوقت المحدد لكل slot البالغة 400 مللي ثانية(، وإلا سيتم تخطي هذه slot وإعادة انتخاب عقدة Leader للslot التالية.

بشكل عام، يمكن أن تضمن آلية POH المستخدمة من قبل عقدة Leader تأكيد جميع المعاملات التاريخية. الوحدة الأساسية للوقت في Solana هي Slot، ويجب على عقدة Leader بث الكتل ضمن Slot واحد. يقوم المستخدمون بإرسال المعاملات إلى عقدة Leader من خلال عقدة RPC، ثم تقوم عقدة Leader بتجميع وترتيب المعاملات ومن ثم تنفيذها لتوليد الكتل، ويتم نشر الكتل إلى المدققين الآخرين، حيث يحتاج المدققون إلى الوصول إلى توافق من خلال آلية معينة، والتوصل إلى توافق حول المعاملات داخل الكتل وترتيبها، والآلية المستخدمة في هذا التوافق هي آلية توافق Tower BFT.

) آلية توافق برج BFT

بروتوكول توافق Tower BFT مستمد من خوارزمية توافق BFT، وهو تنفيذ هندسي محدد لها، ولا تزال هذه الخوارزمية مرتبطة بخوارزمية POH. عند التصويت على الكتل، إذا كانت تصويتات المُحققين نفسها تُعتبر صفقة، فإن معاملات المستخدمين وأيضًا معاملات المُحققين التي تشكل تجزئة الكتلة يمكن أن تُستخدم كدليل تاريخي، حيث يمكن تأكيد تفاصيل معاملات أي مستخدم وتفاصيل تصويت المُحققين بشكل فريد.

![إعادة تفسير بنية Solana التقنية: هل ستأتي الربيع الثاني؟]###https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-d55d3cfbc13036ed0d5747abb521cc1a.webp(

في خوارزمية Tower BFT، يتم تحديد أنه إذا صوت جميع المدققين على الكتلة، وتجاوزت نسبة المدققين الذين صوتوا بالموافقة 2/3، فإن هذه الكتلة يمكن أن تُعتبر مؤكدة. فائدة هذه الآلية هي أنها توفر الكثير من الذاكرة، حيث يكفي التصويت على تسلسل التجزئة لتأكيد الكتلة. ومع ذلك، في آليات الإجماع التقليدية، يتم عادةً استخدام فيضان الكتلة، حيث يتلقى المدقق كتلة ثم يرسلها إلى المدققين المحيطين، مما يؤدي إلى الكثير من التكرار في الشبكة، حيث يتلقى المدقق نفس الكتلة أكثر من مرة.

في سولانا، بسبب وجود عدد كبير من المصادقين الذين يصوتون على المعاملات، وبسبب الكفاءة الناتجة عن مركزية عقد القيادة ووقت الفتحة البالغ 400 مللي ثانية، أدى ذلك إلى حجم كتلة إجمالية وتكرار إنتاج الكتل مرتفع للغاية. عند انتشار الكتل الكبيرة، يمكن أن تسبب ضغطًا كبيرًا على الشبكة، وتستخدم سولانا آلية تيربان لحل مشكلة انتشار الكتل الكبيرة.

) توربين

يقوم عقد Leader بتقسيم الكتل إلى أجزاء فرعية تسمى shreds من خلال عملية تُعرف باسم Sharding، حيث يكون حجمها وفقًا لوحدة النقل القصوى MTU###، مما يسمح بإرسال أكبر كمية بيانات من عقدة إلى أخرى دون الحاجة إلى تقسيمها إلى وحدات أصغر، حيث تكون هذه الكمية (. ثم يتم ضمان سلامة البيانات وقابليتها للاستخدام من خلال استخدام خطة تشفير Reed-solomon.

من خلال تقسيم الكتلة إلى أربعة شرائح بيانات، ثم لمنع فقدان البيانات أو تلفها أثناء عملية النقل، يتم استخدام تشفير ريد-سولومون لترميز الحزم الأربعة إلى ثمانية حزم. هذه الخطة قادرة على تحمل معدل فقدان يصل إلى 50%. في الاختبارات الفعلية، كان معدل فقدان البيانات في سولانا حوالي 15%، لذلك هذه الخطة تتوافق بشكل جيد مع الهيكل الحالي لسولانا.

![إعادة تفسير هيكل تقنية Solana: هل ستشهد ربيعها الثاني؟])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-e9bc35d0c790496c59c20979e5af1491.webp(

في نقل البيانات على المستوى الأساسي، عادة ما يتم النظر في استخدام بروتوكولات UDP / TCP، نظرًا لأن سولانا تتحمل معدل فقد الحزم بشكل أعلى، فقد تم استخدام بروتوكول UDP للنقل، وعيبه هو أنه لن يعيد النقل عند فقد الحزم، ولكن ميزته هي سرعة النقل الأسرع. على العكس، بروتوكول TCP سيعيد النقل عدة مرات عند فقد الحزم، مما سيقلل بشكل كبير من سرعة النقل والسعة. بعد وجود Reed-solomon، يمكن لهذه الخطة أن تزيد بشكل ملحوظ من سعة سولانا، حيث يمكن أن تزيد السعة في البيئات الحقيقية بمقدار 9 مرات.

بعد تقسيم البيانات بواسطة Turbine، يتم استخدام آلية انتشار متعددة الطبقات لنشر البيانات. سيقوم العقدة الرائدة بتسليم الكتلة إلى أي مدقق كتل قبل نهاية كل شريحة، ثم يقوم المدقق بتقسيم الكتلة إلى شظايا (Shreds) وإنتاج رمز تصحيح الخطأ (إعادة الإعمار). بعد ذلك، سيبدأ المدقق بنشر Turbine. يجب أولاً نشرها إلى العقدة الجذرية، ثم ستحدد العقدة الجذرية أي المدققين يتواجدون في أي طبقة. تسلسل العملية كما يلي:

1. إنشاء قائمة العقد: ستجمع العقدة الجذر جميع المدققين النشطين في قائمة، ثم تقوم بترتيبهم بناءً على حقوق كل مدقق في الشبكة )، أي كمية SOL المرهونة (، بحيث تكون الأوزان الأعلى في الطبقة الأولى، وهكذا.

2. تجميع العقد: ثم سيقوم كل مصدق يقع في الطبقة الأولى بإنشاء قائمة العقد الخاصة به لبناء طبقته الأولى.

3. تشكيل الطبقات: يتم تقسيم العقد من أعلى القائمة إلى طبقات، ومن خلال تحديد قيمتين هما العمق والعرض، يمكن تحديد الشكل العام للشجرة، هذه المعلمة ستؤثر على معدل انتشار الشظايا.

![إعادة تفسير بنية تقنية Solana: هل ستشهد ربيعها الثاني؟])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-9fd8693259e2864d6978d2b4e8ef2e85.webp(

عقدة ذات نسبة حقوق مرتفعة، عند تقسيم المستويات، ستكون في مستوى أعلى، وبالتالي ستكون قادرة على الحصول على الشظايا الكاملة مسبقًا، وفي هذه الحالة يمكن استعادة الكتلة الكاملة، بينما تكون عقد المستويات اللاحقة، بسبب فقدان النقل، احتمال حصولها على الشظايا الكاملة أقل، وإذا كانت هذه الشظايا غير كافية لبناء الشظايا الكاملة، ستطلب من القائد إعادة النقل مباشرة. في هذه الحالة، ستتجه عملية نقل البيانات إلى داخل الشجرة، بينما كانت العقدة في المستوى الأول قد أنشأت بالفعل تأكيد الكتلة الكاملة، وكلما طالت فترة تصويت المدققين من المستويات اللاحقة بعد إكمال بناء الكتلة.

تتشابه فكرة هذه المجموعة من الآليات مع آلية العقدة الفردية لنقطة القيادة. في عملية نشر الكتل، توجد بعض العقد المفضلة، حيث تحصل هذه العقد أولاً على شظايا لتكوين كتلة كاملة من أجل تحقيق عملية توافق الأصوات. دفع الازدواجية إلى مستوى أعمق يمكن أن يسرع بشكل كبير من إجراء الفورية، ويزيد من الإنتاجية والكفاءة. لأنه في الواقع، قد تمثل الطبقات القليلة الأولى 2/3 من العقد، لذلك تصبح تصويت العقد التالية غير ذات أهمية.

) SVM

يمكن لـ Solana معالجة آلاف المعاملات في الثانية، والسبب الرئيسي في ذلك هو آلية POH، وإجماع Tower BFT، وآلية传播 البيانات Turbine. ومع ذلك، فإن SVM كآلة افتراضية لتحويل الحالة، إذا كان عقدة Leader بطيئة في تنفيذ المعاملات، فإن سرعة معالجة SVM ستؤدي إلى تقليل إجمالي قدرة النظام. لذلك، قدمت Solana محرك التنفيذ المتوازي Sealevel لتسريع تنفيذ المعاملات.

في SVM، تتكون التعليمات من 4 أجزاء، تشمل معرف البرنامج، وتعليمات البرنامج، وقائمة حسابات قراءة/كتابة البيانات. من خلال تحديد ما إذا كان الحساب الحالي في حالة قراءة أو كتابة، وما إذا كانت العمليات التي سيتم إجراؤها لتغيير الحالة متعارضة، يمكن السماح بتمهيد التعليمات التجارية للحسابات التي لا تتعارض في الحالة، حيث يتم تمثيل كل تعليمات بمعرف البرنامج. وهذا أيضاً أحد الأسباب التي تجعل متطلبات المدققين في Solana مرتفعة جداً، لأنهم يتطلبون أن تكون وحدات معالجة الرسومات/وحدات المعالجة المركزية للمدققين قادرة على دعم SIMD### التعليمات المتعددة البيانات( وقدرات AVX للتوسع المتقدم.

![إعادة تفسير بنية تقنية Solana: هل ستشهد ربيعًا ثانيًا؟])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-636ac72327705b9f93e62e394355436f.webp(

التنمية البيئية