Memahami Arsitektur Teknologi Solana: Apakah Akan Menyambut Musim Kedua?

Solana adalah platform blockchain berkinerja tinggi yang menggunakan arsitektur teknologi unik untuk mencapai throughput tinggi dan latensi rendah. Teknologi inti termasuk algoritma Proof of History (POH) yang memastikan urutan transaksi dan jam global, Jadwal Rotasi Pemimpin dan mekanisme konsensus Tower BFT yang meningkatkan laju pembuatan blok. Mekanisme Turbine mengoptimalkan penyebaran blok besar melalui pengkodean Reed-solomon. Solana Virtual Machine (SVM) dan mesin eksekusi paralel Sealevel mempercepat kecepatan eksekusi transaksi. Semua ini adalah desain arsitektur Solana untuk mencapai kinerja tinggi, tetapi pada saat yang sama juga membawa beberapa masalah, seperti pemadaman jaringan, kegagalan transaksi, masalah MEV, pertumbuhan status yang terlalu cepat, dan masalah sentralisasi, yang juga kami bahas secara mendalam dalam artikel ini.

Ekosistem Solana berkembang pesat, dengan berbagai indikator data yang tumbuh dengan cepat di paruh pertama tahun ini, terutama di bidang DeFi, infrastruktur, GameFi/NFT, DePin/AI, dan aplikasi konsumen. TPS tinggi Solana dan strategi yang berfokus pada aplikasi konsumen serta lingkungan ekosistem yang kurang memiliki efek merek memberikan banyak peluang kewirausahaan bagi pengusaha dan pengembang. Dalam hal aplikasi konsumen, Solana menunjukkan visinya untuk mendorong penerapan teknologi blockchain di berbagai bidang yang lebih luas. Dengan mendukung seperti Solana Mobile dan SDK yang dibangun khusus untuk aplikasi konsumen, Solana berkomitmen untuk mengintegrasikan teknologi blockchain ke dalam aplikasi sehari-hari, sehingga meningkatkan penerimaan dan kenyamanan pengguna. Misalnya, aplikasi seperti Stepn menawarkan pengalaman kebugaran dan sosial yang inovatif bagi pengguna dengan menggabungkan teknologi blockchain dan mobile. Meskipun saat ini banyak aplikasi konsumen masih mengeksplorasi model bisnis dan penempatan pasar terbaik, platform teknologi dan dukungan ekosistem yang disediakan oleh Solana jelas memberikan dukungan yang kuat untuk upaya inovasi ini. Dengan perkembangan teknologi lebih lanjut dan pematangan pasar, Solana diharapkan dapat mencapai lebih banyak terobosan dan kasus sukses di bidang aplikasi konsumen.

Meskipun Solana telah mendapatkan pangsa pasar yang signifikan di industri blockchain karena throughput yang tinggi dan biaya transaksi yang rendah, ia juga menghadapi persaingan sengit dari blockchain baru lainnya. Base sebagai pesaing potensial dalam ekosistem EVM, jumlah alamat aktif di jaringannya sedang tumbuh dengan cepat, sementara total nilai terkunci (TVL) di bidang DeFi Solana ( meskipun mencapai titik tertinggi dalam sejarah, tetapi pesaing seperti Base juga dengan cepat merebut pangsa pasar, dan jumlah pendanaan ekosistem Base juga untuk pertama kalinya melampaui Solana di kuartal Q2.

Meskipun Solana telah mencapai beberapa pencapaian dalam hal teknologi dan penerimaan pasar, ia perlu terus berinovasi dan memperbaiki diri untuk menghadapi tantangan dari pesaing seperti Base. Khususnya dalam meningkatkan stabilitas jaringan, mengurangi tingkat kegagalan transaksi, menyelesaikan masalah MEV, dan memperlambat laju pertumbuhan status, Solana perlu terus mengoptimalkan arsitektur teknologinya dan protokol jaringannya untuk mempertahankan posisinya yang terdepan di industri blockchain.

![Mendalami Arsitektur Teknologi Solana: Apakah Akan Menyambut Musim Kedua?])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-224796bc8e080649730bb8736334abba.webp(

Arsitektur Teknologi

Solana terkenal dengan algoritma POH, mekanisme konsensus Tower BFT, serta jaringan transmisi data Trubine dan mesin virtual SVM yang memberikan TPS tinggi dan Finality cepat. Kami akan secara singkat memperkenalkan bagaimana setiap komponen tersebut bekerja, bagaimana mereka mencapai tujuan kinerja tinggi untuk desain arsitektur, serta kelemahan yang ditimbulkan dan masalah yang muncul dari desain arsitektur tersebut.

) algoritma POH

POH###Proof of History( adalah teknologi yang menentukan waktu global, yang bukan merupakan mekanisme konsensus, melainkan algoritma yang menentukan urutan transaksi. Teknologi POH berasal dari teknologi kriptografi dasar SHA256. SHA256 biasanya digunakan untuk menghitung integritas data, dengan input X, maka hanya ada satu output Y yang unik, sehingga setiap perubahan pada X akan menyebabkan Y yang sama sekali berbeda.

Dalam urutan POH Solana, integritas seluruh urutan dapat dijamin dengan menerapkan algoritma sha256, yang juga menentukan integritas transaksi di dalamnya. Sebagai contoh, jika kita mengemas transaksi menjadi sebuah blok dan menghasilkan nilai hash sha256 yang sesuai, maka transaksi dalam blok tersebut akan terkonfirmasi, setiap perubahan akan menyebabkan perubahan nilai hash, kemudian hash blok ini akan menjadi bagian dari X untuk fungsi sha256 berikutnya, dan menambahkan hash blok berikutnya, maka blok sebelumnya dan blok berikutnya akan terkonfirmasi, setiap perubahan akan menyebabkan Y yang baru berbeda.

Ini adalah inti dari teknologi Proof of History, hash dari blok sebelumnya akan menjadi bagian dari fungsi sha256 berikutnya, mirip dengan rantai, Y terbaru selalu mencakup bukti sejarah.

![Menjelaskan kembali arsitektur teknologi Solana: Apakah akan menyambut musim semi kedua?])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-46a028270f3c2da92e7056c17c1d9e16.webp(

Dalam diagram arsitektur aliran transaksi Solana, dijelaskan alur transaksi di bawah mekanisme POH. Dalam mekanisme rotasi pemimpin yang disebut Leader Rotation Schedule, akan dihasilkan satu node Leader dari semua validator di rantai, yang mengumpulkan transaksi dan melakukan pengurutan eksekusi, menghasilkan urutan POH, kemudian akan menghasilkan sebuah blok yang disebarkan ke node lainnya.

Untuk menghindari titik kegagalan tunggal di node Leader, batas waktu diperkenalkan. Di Solana, unit waktu dibagi berdasarkan epoch, di mana setiap epoch terdiri dari 432.000 slot), setiap slot berlangsung selama 400 ms. Dalam setiap slot, sistem rotasi akan mengalokasikan satu node Leader dalam setiap slot, node Leader harus menerbitkan blok(400ms) dalam waktu yang diberikan untuk slot tersebut, jika tidak, slot tersebut akan dilewati dan pemilihan ulang node Leader untuk slot berikutnya akan dilakukan.

Secara keseluruhan, node Leader yang menggunakan mekanisme POH dapat memastikan semua transaksi sejarah. Unit waktu dasar Solana adalah Slot, node Leader perlu menyiarkan blok dalam satu slot. Pengguna mengirim transaksi melalui node RPC ke Leader, node Leader mengemas transaksi, mengurutkannya, lalu mengeksekusi untuk menghasilkan blok, blok tersebut disebarkan ke validator lain, dan validator perlu mencapai konsensus melalui suatu mekanisme, untuk mencapai konsensus terhadap transaksi dan urutan di dalam blok, konsensus yang digunakan adalah mekanisme konsensus Tower BFT.

( Mekanisme konsensus Tower BFT

Protokol konsensus Tower BFT berasal dari algoritma konsensus BFT, merupakan salah satu implementasi tekniknya, dan algoritma ini tetap terkait dengan algoritma POH. Saat memberikan suara pada blok, jika suara validator itu sendiri adalah suatu transaksi, maka transaksi pengguna serta hash blok yang dibentuk oleh transaksi validator juga dapat digunakan sebagai bukti sejarah, di mana detail transaksi pengguna serta detail suara validator dapat diidentifikasi secara unik.

![Revisit Arsitektur Teknologi Solana: Apakah Akan Menyambut Musim Kedua?])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-d55d3cfbc13036ed0d5747abb521cc1a.webp###

Dalam algoritma Tower BFT, ditentukan bahwa jika semua validator memberikan suara untuk blok tersebut, dan lebih dari 2/3 validator memberikan suara setuju, maka blok ini dapat dikonfirmasi. Manfaat dari mekanisme ini adalah menghemat banyak memori, karena hanya perlu memberikan suara pada urutan hash untuk mengonfirmasi blok. Namun, dalam mekanisme konsensus tradisional, umumnya digunakan adalah banjir blok, yaitu seorang validator yang menerima blok kemudian akan mengirimkannya ke validator di sekitarnya, sehingga menyebabkan banyak redundansi di jaringan, karena seorang validator menerima blok yang sama lebih dari sekali.

Dalam Solana, karena adanya banyak transaksi voting validator, dan efisiensi yang dihasilkan dari sentralisasi node Leader serta waktu Slot yang mencapai 400ms, hal ini menyebabkan ukuran blok keseluruhan dan frekuensi pembuatan blok menjadi sangat tinggi. Blok besar saat disebarkan juga memberikan tekanan besar pada jaringan, Solana menggunakan mekanisme Turbine untuk mengatasi masalah penyebaran blok besar.

( Turbine

Node Leader membagi blok menjadi sub-blok yang disebut shred melalui proses yang disebut Sharding, dengan ukuran spesifikasi sebesar MTU), yang merupakan jumlah maksimum data yang dapat dikirim dari satu node ke node berikutnya tanpa perlu dibagi menjadi unit yang lebih kecil, yaitu ###. Kemudian, integritas dan ketersediaan data dijamin dengan menggunakan skema kode penghapusan Reed-Solomon.

Dengan membagi blok menjadi empat Data Shreds, kemudian untuk mencegah kehilangan dan kerusakan data selama proses transmisi, digunakan pengkodean Reed-solomon untuk mengkodekan empat paket menjadi delapan paket, dan skema ini dapat mentoleransi hingga 50% tingkat kehilangan paket. Dalam pengujian nyata, tingkat kehilangan paket Solana sekitar 15%, sehingga skema ini dapat berfungsi dengan baik dengan arsitektur Solana saat ini.

Dalam transmisi data di lapisan dasar, umumnya akan mempertimbangkan penggunaan protokol UDP/TCP. Karena toleransi Solana terhadap tingkat kehilangan paket cukup tinggi, maka protokol UDP digunakan untuk transmisi. Kekurangan dari metode ini adalah tidak ada pengiriman ulang saat terjadi kehilangan paket, tetapi keuntungannya adalah kecepatan transmisi yang lebih cepat. Sebaliknya, protokol TCP akan melakukan pengiriman ulang berkali-kali saat terjadi kehilangan paket, yang akan sangat mengurangi kecepatan transmisi serta throughput. Dengan adanya Reed-Solomon, skema ini dapat secara signifikan meningkatkan throughput Solana, di lingkungan nyata, throughput dapat meningkat hingga 9 kali lipat.

Setelah Turbine membagi data, ia menggunakan mekanisme penyebaran multi-layer untuk menyebarkannya. Node Leader akan menyerahkan blok kepada salah satu validator blok sebelum akhir setiap Slot, kemudian validator tersebut akan membagi blok menjadi Shreds, dan menghasilkan kode penghapusan. Validator tersebut kemudian akan memulai penyebaran Turbine. Pertama, ia harus menyebar ke node akar, kemudian node akar tersebut akan menentukan validator mana yang berada di lapisan mana. Prosesnya adalah sebagai berikut:

1. Buat daftar node: Node akar akan mengumpulkan semua validator aktif ke dalam satu daftar, kemudian mengurutkannya berdasarkan hak setiap validator di jaringan, yaitu jumlah SOL yang dipertaruhkan (, dengan bobot yang lebih tinggi berada di lapisan pertama, dan seterusnya.

2. Pengelompokan node: Kemudian setiap validator yang berada di lapisan pertama juga akan membuat daftar node mereka sendiri untuk membangun lapisan pertama mereka.

3. Pembentukan lapisan: Dengan membagi node dari bagian atas daftar menjadi lapisan, dengan menentukan dua nilai yaitu kedalaman dan lebar, kita dapat menentukan bentuk keseluruhan pohon. Parameter ini akan mempengaruhi kecepatan penyebaran shreds.

![Apakah Arsitektur Teknologi Solana Akan Menyambut Musim Semi Kedua?])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-9fd8693259e2864d6978d2b4e8ef2e85.webp(

Node dengan proporsi hak yang lebih tinggi, pada saat pembagian tingkat, berada di tingkat yang lebih tinggi, maka dapat memperoleh shreds yang lengkap lebih awal, pada saat ini dapat memulihkan blok yang lengkap, sedangkan node di tingkat berikutnya, karena kerugian transmisi, probabilitasnya untuk mendapatkan shreds yang lengkap akan berkurang, jika shreds ini tidak cukup untuk membangun fragmen yang lengkap, akan meminta Leader untuk mentransmisikan ulang secara langsung. Jadi saat ini data transmisi akan bergerak ke dalam pohon, dan node di tingkat pertama sudah membangun konfirmasi blok yang lengkap, semakin lama waktu yang diperlukan bagi validator di tingkat berikutnya untuk menyelesaikan pembangunan blok dan melakukan pemungutan suara.

Pemikiran dari mekanisme ini mirip dengan mekanisme node tunggal pada node Leader. Dalam proses penyebaran blok, juga terdapat beberapa node prioritas, yang terlebih dahulu menerima shreds untuk membangun blok lengkap dalam proses mencapai konsensus suara. Mengarahkan redundansi ke tingkat yang lebih dalam dapat secara signifikan mempercepat proses Finality, serta memaksimalkan throughput dan efisiensi. Karena sebenarnya beberapa lapisan pertama mungkin sudah mewakili 2/3 dari node, maka suara dari node berikutnya menjadi tidak relevan.

) SVM

Solana dapat memproses ribuan transaksi per detik, yang terutama disebabkan oleh mekanisme POH, konsensus Tower BFT, dan mekanisme penyebaran data Turbine. Namun SVM sebagai mesin virtual untuk transisi status, jika node Leader lambat dalam mengeksekusi transaksi, maka kecepatan pemrosesan SVM akan menurunkan throughput seluruh sistem. Oleh karena itu, untuk SVM, Solana telah mengajukan mesin eksekusi paralel Sealevel untuk mempercepat kecepatan eksekusi transaksi.

Dalam SVM, instruksi terdiri dari 4 bagian, termasuk ID program, instruksi program, dan daftar akun untuk membaca/menulis data. Dengan menentukan apakah akun saat ini berada dalam status membaca atau menulis dan apakah operasi yang akan dilakukan untuk perubahan status ada konflik, instruksi transaksi akun dapat diparalelkan tanpa konflik pada status, di mana setiap instruksi diwakili oleh Program ID. Dan inilah salah satu alasan mengapa persyaratan untuk validator Solana sangat tinggi, karena memerlukan validator GPU/CPU yang dapat mendukung SIMD( instruksi tunggal banyak data) dan kemampuan ekstensi vektor tingkat lanjut AVX.

![Sekali lagi membahas arsitektur teknologi Solana: Apakah akan menyambut musim semi kedua?]###https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-636ac72327705b9f93e62e394355436f.webp(

Ekosistem