Un mécanisme de consensus d'une blockchain est responsable de la validation de la validité des transactions et de leur ajout à la blockchain dans une séquence précise. Selon le mécanisme de consensus choisi, l'efficacité des processus de validation et de classement diffère, ce qui se traduit par différents niveaux de débit. Dans le domaine des blockchains, Solana est une chaîne performante, avec un temps de bloc de 400 ms et un nombre de transactions par seconde (TPS) moyen de 2,000 à 3,000, avec un TPS théorique maximal de 65,000 (pour référence, le TPS d'Ethereum est d'environ 12).
Cet article vise à mettre en évidence quelques architectures de Solana qui jouent un rôle critique dans sa contribution à son débit élevé, à savoir son mécanisme de consensus de Délégué Preuve de Participation (DPoS) et son mécanisme de Preuve d'Histoire (PoH).
1. Mécanisme de consensus traditionnel
Commençons par comprendre l'un des principaux goulots d'étranglement actuels des blockchains : la scalabilité.
Chaque nœud dans un réseau blockchain décentralisé a son propre horloge interne à laquelle il fonctionne. Lorsqu'une transaction se produit, les nœuds horodatent la transaction en fonction de cette horloge système locale.
Horloge interne du nœud
La confirmation finale ou le rejet des transactions seront également horodatés en fonction de ce bloc système local. Avec des mécanismes de consensus traditionnels commePreuve de travail (PoW)etProof-of-Stake (PoS), tous les nœuds devront communiquer entre eux pour établir que le temps s'est écoulé.
Pour une blockchain décentralisée avec des milliers de nœuds partout dans le monde, des divergences entre les horloges système locales des nœuds sont susceptibles de se manifester, entraînant des différences de timestamp entre les transactions des nœuds. Cela devient un problème lorsque les nœuds doivent parvenir à un consensus sur les transactions effectuées et l'ordre de ces transactions dans le bloc. Ce problème est connu sous le nom de problème de synchronisation des horodatages et devient plus grave et complexe lorsque un réseau renforce sa décentralisation en augmentant le nombre de nœuds.
Finalement, cela crée un chemin possible pour les attaques malveillantes. La différence de temps permet aux acteurs malveillants de diffuser de fausses transactions similaires aux horodatages réels dans le but de prendre le contrôle du réseau. Pour prévenir cette manipulation des transactions, beaucoup de temps et de puissance de traitement doivent être dépensés pour vérifier l'exactitude de l'horodatage. Cela peut potentiellement entraîner un retard dans la confirmation des blocs ou même un rejet du bloc (les nœuds pourraient voter pour que le bloc soit invalide en raison des horodatages différents).
2. Qu'est-ce que la Preuve de l'Histoire (PoH)
La Preuve de l'Histoire (PoH) est utilisée dans Solana pour prouver que les transactions sont placées dans la bonne séquence, et cela peut être facilement vérifié par les validateurs dans le réseau.
Contrairement à ce qui a été mentionné dans la section 1, où les nœuds ont leurs propres horloges, le PoH peut être considéré comme un bloc global que tous les nœuds utilisent pour vérifier le passage du temps entre deux événements. Avec cette horloge universelle, les nœuds visualisent le même enregistrement historique des transactions, en abstraction de tout désaccord potentiel sur l'ordonnancement des transactions. Cela permet d'atteindre rapidement un consensus et réduit considérablement le temps nécessaire pour qu'une transaction soit vérifiée et ajoutée à la blockchain.
PoH repose sur une méthode cryptographique pour créer un enregistrement continu et chronologique des transactions. Plongeons un peu plus profondément dans cela.
3. Plongée technique dans PoH
Chaque transaction est traitée via SHA-256, une fonction de hachage cryptographique connue pour sa capacité à prendre n'importe quelle entrée et produire une sortie unique et imprévisible. Lorsqu'une transaction est hachée, sa sortie devient l'entrée pour le hachage de la transaction suivante. Ce processus entraîne un ordre intégré des transactions dans les sorties hachées, créant ainsi une longue chaîne continue.
PoH exploite les fonctions de retard vérifiables (VDF), qui sont essentielles pour vérifier le passage du temps au sein de la blockchain. Les VDF sont des fonctions intensives en calcul qui dépendent non seulement du hash précédent, mais intègrent également le temps écoulé. Ce mécanisme permet à Solana de démontrer, de manière cryptographique, que du temps réel s'est écoulé pour générer des sorties séquentielles. Par conséquent, il existe un ordre clair et vérifiable des transactions, garantissant une chronologie cohérente des événements. Les validateurs peuvent ainsi vérifier facilement combien de temps s'est écoulé, renforçant encore davantage la fiabilité du réseau.
L'utilisation de PoH dans Solana ajoute une couche robuste de sécurité et d'intégrité. Modifier une partie de la chaîne de hachage nécessiterait de recalculer tous les hachages ultérieurs, une entreprise intensive en efforts qui protège le réseau contre les altérations.
La PoH réduit significativement la quantité d'informations que les validateurs doivent traiter par bloc. En utilisant des versions hachées de l'état le plus récent des transactions, les temps de confirmation des blocs sont considérablement réduits. Lorsque les validateurs (ou nœuds réplicateurs) reçoivent un bloc, la séquence PoH leur fournit un ordre de transaction cryptographiquement fiable, en lequel ils peuvent avoir confiance sans re-vérification. Cette efficacité est cruciale pour accélérer le mécanisme de consensus, car le réseau peut rapidement sélectionner et passer au prochain validateur pour la validation du bloc.
4. Preuve d'enjeu déléguée (DPoS)
Avec une meilleure compréhension de PoH, cette section explique comment PoH est utilisé dans le mécanisme de consensus de Solana - DPoS.
Dans le DPoS, chaque validateur qui mise des $SOL pourra participer à la gouvernance du réseau - voter sur la validité des blocs et sur le fait qu'ils devraient être ajoutés à la blockchain. Les détenteurs de $SOL (toi et moi) qui préfèrent ne pas s'engager directement dans le processus de mise en jeu peuvent déléguer leurs jetons à d'autres validateurs, les transformant ainsi en délégants. Ce processus de délégation attribue les droits de vote des délégants (proportionnels au montant de $SOL qu'ils possèdent) à ces validateurs. En échange de la mise en jeu de $SOL, les délégants recevront une partie de la récompense en blocs.
Le système DPoS fonctionne sur le principe selon lequel les nœuds avec des enjeux plus importants ont plus de chances d'être choisis pour valider les transactions et les ajouter à la blockchain. Cette opportunité de gagner des récompenses de bloc incite les nœuds à maintenir un niveau élevé de performance et d'intégrité.
Étant donné une compréhension à la fois du DPoS et du PoH, mettons les connaissances ensemble pour avoir un aperçu de ce à quoi ressemblera une confirmation de bloc typique sur Solana.
5. Aperçu global du mécanisme de consensus de Solana
- Sélection d'un nœud leader
Le nœud leader sera responsable de générer une séquence de PoH (ordonnancement des transactions) et de créer des blocs.
Ce processus de sélection est basé sur le poids de l'enjeu qu'un nœud possède, qui est augmenté en ayant des détenteurs de jetons qui leur délèguent. Le rôle de leader sera tourné entre les validateurs. - Horodatage des transactions
Le nœud leader recevra des transactions et les horodatera en utilisant PoH pour donner naissance à un ordre de transaction. - Création de blocs
Avec la séquence de PoH, le nœud principal procède ensuite à la création d’un bloc - Propagation de blocs
Le nouveau bloc créé sera envoyé aux nœuds réplicateurs (les autres validateurs au sein du réseau décentralisé) - Vérification de la validité de la transaction
Les nœuds réplicateurs vérifieront les deux composants suivants :
Ordre de transaction : Vérifiez que les transactions sont dans le bon ordre en utilisant la séquence PoH. Comme il s'agit d'une horloge universelle, cette vérification ne nécessite pas de communication aller-retour entre les nœuds (comme avec des mécanismes de consensus courants tels que PoW et PoS).
Validité de la transaction : Vérifiez que les transactions respectent les règles du réseau et sont valides. - Finalisation du bloc
Après vérification de l'ordre des transactions et de leur validité, le bloc sera ajouté à la blockchain. Le prochain nœud leader sera sélectionné, et le processus recommence.
6. Conclusion
Solana travaille sans relâche pour améliorer l'architecture de sa blockchain, avec des développements récents incluant QUIC, la QoS pondérée en fonction des enjeux et les marchés de frais localisés. De plus, l’écosystème anticipe une amélioration significative de son efficacité avec le lancement de Firedancer. Il vaut la peine de garder un œil sur les nouveaux cas d'utilisation qui peuvent être développés sur Solana avec son architecture unique - OPOS (Uniquement Possible sur Solana).
En attendant, n'oubliez pas de consulter les protocoles construits sur Solana iciet essayez d'interagir avec eux!
Références
- Helius | Preuve d'histoire, Preuve d'enjeu, Preuve de travail - Expliqué
- Anatoly | Preuve de l'histoire: Une horloge pour la blockchain
- Gemini | Solana (SOL): Mise à l'échelle de la crypto pour les masses
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