تحليل بنية تقنية Solana: هل الربيع الجديد على وشك الوصول؟

Solana هو منصة بلوكتشين عالية الأداء، تعتمد على بنية تقنية فريدة لتحقيق سعة معالجة عالية وزمن استجابة منخفض. تشمل تقنيتها الأساسية خوارزمية Proof of History (POH) التي تضمن ترتيب المعاملات وساعة عالمية، وجدول دوران القادة وآلية توافق Tower BFT التي تعزز من سرعة إنتاج الكتل. تعمل آلية Turbine على تحسين توصيل الكتل الكبيرة من خلال ترميز Reed-solomon. تسريع سرعة تنفيذ المعاملات يتم من خلال Solana Virtual Machine (SVM) ومحرك التنفيذ المتوازي Sealevel. كل هذه التصميمات المعمارية عالية الأداء لـ Solana، لكنها في نفس الوقت تطرح بعض المشاكل، مثل انقطاع الشبكة، فشل المعاملات، مشاكل MEV، النمو السريع للحالة ومشاكل المركزية.

تتطور بيئة سولانا بسرعة، حيث شهدت جميع مؤشرات البيانات نموًا سريعًا في النصف الأول من العام، خاصة في مجالات DeFi، والبنية التحتية، وGameFi/NFT، وDePin/AI، وتطبيقات المستهلكين. توفر TPS العالية في سولانا واستراتيجيتها الموجهة نحو تطبيقات المستهلكين، بالإضافة إلى البيئة البيئية ذات التأثير العلامات التجارية الضعيف، فرصًا غنية للمؤسسين والمطورين. في مجال تطبيقات المستهلكين، عرضت سولانا رؤيتها لتعزيز استخدام تقنية البلوكشين في مجالات أوسع. من خلال دعم مثل سولانا موبايل وSDK المبني خصيصًا لتطبيقات المستهلكين، تلتزم سولانا بدمج تقنية البلوكشين في التطبيقات اليومية، مما يزيد من قبول المستخدمين وراحتهم. على سبيل المثال، تقدم تطبيقات مثل Stepn تجارب جديدة في اللياقة البدنية والتواصل الاجتماعي من خلال دمج تقنية البلوكشين مع التكنولوجيا المحمولة. على الرغم من أن العديد من تطبيقات المستهلكين لا تزال تستكشف أفضل نماذج الأعمال وتحديد السوق، فإن منصة سولانا التكنولوجية ودعم النظام البيئي تقدم بلا شك دعمًا قويًا لهذه المحاولات الابتكارية. مع مزيد من التطور التكنولوجي و نضوج السوق، من المتوقع أن تحقق سولانا المزيد من الاختراقات وحالات النجاح في مجال تطبيقات المستهلكين.

على الرغم من أن Solana قد حصلت على حصة سوقية كبيرة في صناعة blockchain بفضل قدرتها العالية على معالجة البيانات وانخفاض تكاليف المعاملات، إلا أنها تواجه منافسة شديدة من سلاسل الكتل الناشئة الأخرى. تعتبر Base منافسًا محتملاً في نظام EVM البيئي، حيث يتزايد عدد العناوين النشطة على السلسلة بسرعة، بينما بلغت القيمة الإجمالية المقفلة (TVL) في مجال DeFi الخاص بـ Solana (، مما حقق أعلى مستوى تاريخي، ولكن المنافسين مثل Base يكتسبون بسرعة حصة في السوق، كما أن تمويل نظام Base البيئي تجاوز لأول مرة Solana في الربع الثاني.

على الرغم من أن Solana حققت بعض الإنجازات من حيث التقنية وقبول السوق، إلا أنها بحاجة إلى الابتكار والتحسين المستمرين لمواجهة التحديات من المنافسين مثل Base. خاصة في مجالات تحسين استقرار الشبكة، وتقليل معدل فشل المعاملات، ومعالجة مشكلة MEV، وتقليل سرعة نمو الحالة، تحتاج Solana إلى تحسين هيكلها التقني وبروتوكولات الشبكة بشكل مستمر للحفاظ على ريادتها في صناعة blockchain.

الهيكل التكنولوجي

تشتهر Solana بخوارزمية POH وآلية توافق Tower BFT وشبكة نقل البيانات Trubine و SVM الافتراضية التي توفر TPS عالية و Finality سريعة. سنقوم بتقديم لمحة موجزة عن كيفية عمل مكوناتها المختلفة، وكيف تحقق هدفها العالي الأداء في تصميم الهيكل، بالإضافة إلى العيوب والمشكلات الناتجة عن هذا التصميم الهيكلي.

) خوارزمية POH

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

في تسلسل POH الخاص بـ Solana، من خلال تطبيق خوارزمية sha256 يمكن ضمان سلامة التسلسل بأكمله، مما يؤكد سلامة المعاملات فيه. على سبيل المثال، إذا قمنا بتجميع المعاملات في كتلة واحدة، وإنشاء قيمة hash sha256 المقابلة، فإن المعاملات داخل هذه الكتلة تكون محددة، وأي تغيير سيؤدي إلى تغيير في قيمة hash، بعدها ستستخدم قيمة hash هذه كجزء من X للدالة sha256 التالية، ثم نضيف قيمة hash للكتلة التالية، وبذلك يتم تحديد كل من الكتلة السابقة والكتلة التالية، وأي تغيير سيؤدي إلى Y جديد مختلف.

هذا هو المعنى الأساسي لتقنية Proof of History، حيث يتم استخدام هاش البلوك السابق كجزء من دالة sha256 التالية، على غرار سلسلة، حيث يحتوي الأحدث Y دائمًا على دليل تاريخي.

![إعادة تفسير بنية تقنية Solana: هل ستدخل ربيعها الثاني؟])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-224796bc8e080649730bb8736334abba.webp(

في مخطط تدفق المعاملات على سولانا، يتم وصف عملية المعاملات تحت آلية POH، حيث يتم إنتاج عقدة قائد من بين جميع المدققين في السلسلة في آلية دوران تسمى جدول دوران القائد، تقوم هذه العقدة بجمع المعاملات وترتيبها وتنفيذها، وتوليد تسلسل POH، وبعد ذلك يتم إنشاء كتلة تُبث إلى العقد الأخرى.

لتجنب حدوث فشل نقطة واحدة في عقدة Leader، تم إدخال قيود زمنية. في Solana، يتم تقسيم وحدات الوقت إلى epochs، يحتوي كل epoch على 432,000 slot)، كل slot يستمر لمدة 400 مللي ثانية، وفي كل slot، سيقوم نظام التناوب بتخصيص عقدة Leader في كل slot، يجب على عقدة Leader نشر الكتلة( خلال الوقت المحدد للslot، وإلا، سيتم تخطي هذا slot وإعادة انتخاب عقدة Leader للslot التالي.

بشكل عام، يمكن لكتلة العقدة الرائدة التي تستخدم آلية POH أن تؤكد جميع المعاملات التاريخية. الوحدة الزمنية الأساسية لـ Solana هي Slot، ويحتاج العقدة الرائدة إلى بث الكتلة ضمن Slot واحد. يقوم المستخدمون بإرسال المعاملات إلى العقدة الرائدة عبر عقدة RPC، ثم تقوم العقدة الرائدة بتجميع المعاملات وترتيبها ثم تنفيذها لإنشاء الكتلة، ويتم نشر الكتلة إلى باقي المدققين، ويحتاج المدققون إلى استخدام آلية للتوصل إلى توافق في الآراء بشأن المعاملات داخل الكتلة وترتيبها، وهذا التوافق يتم باستخدام آلية توافق Tower BFT.

) آلية توافق برج BFT

بروتوكول اتفاقية Tower BFT يأتي من خوارزمية اتفاقية BFT، وهو تنفيذ هندسي محدد لها، ولا تزال هذه الخوارزمية مرتبطة بخوارزمية POH. عند التصويت على الكتل، إذا كانت تصويتات المدققين نفسها تعتبر نوعًا من المعاملات، فإنه يمكن أيضًا استخدام تجزئة الكتلة الناتجة عن معاملات المستخدمين ومعاملات المدققين كدليل تاريخي، حيث يمكن تأكيد تفاصيل معاملات أي مستخدم وتفاصيل تصويت المدققين بشكل فريد.

في خوارزمية Tower BFT، إذا صوت جميع المدققين على الكتلة، وصوت أكثر من 2/3 من المدققين بالموافقة، فيمكن تأكيد هذه الكتلة. فائدة هذه الآلية هي توفير كمية كبيرة من الذاكرة، حيث يكفي التصويت على تسلسل التجزئة لتأكيد الكتلة. ولكن في آلية التوافق التقليدية، يتم استخدام flooding الكتلة، حيث يتلقى مدقق كتلة ثم يرسلها إلى المدققين المحيطين، مما يؤدي إلى الكثير من الزائد في الشبكة، لأن مدققًا واحدًا يتلقى نفس الكتلة أكثر من مرة.

في Solana، وبسبب وجود عدد كبير من المصادقين الذين يصوتون على المعاملات، وكذلك بسبب الكفاءة الناتجة عن مركزية عقد القيادة ووقت الفتحة البالغ 400 مللي ثانية، أدى ذلك إلى ارتفاع كبير في حجم الكتلة العامة وتردد إنتاج الكتل. عند انتشار الكتل الكبيرة، يمكن أن يسبب ذلك ضغطًا كبيرًا على الشبكة. تستخدم Solana آلية Turbine لحل مشكلة انتشار الكتل الكبيرة.

توربين

يقوم عقد Leader بتقسيم الكتل إلى أجزاء فرعية تُعرف بـ shreds من خلال عملية تُسمى Sharding، حيث يتم تحديد حجمها وفقًا لوحدات النقل القصوى MTU(، مما يسمح بإرسال أكبر كمية من البيانات ) من عقدة إلى أخرى دون الحاجة إلى تقسيمها إلى وحدات أصغر. ثم يتم ضمان سلامة البيانات وقابلية استخدامها من خلال استخدام خطة ترميز Reed-solomon.

من خلال تقسيم الكتلة إلى أربعة بيانات شريدات، ثم لمنع فقدان البيانات وتلفها أثناء عملية النقل، يتم استخدام ترميز ريد-سولومون لترميز الحزم الأربعة إلى ثمانية حزم، وهذه الخطة قادرة على تحمل معدل فقدان يصل إلى 50%. في الاختبارات العملية، كان معدل فقدان Solana حوالي 15%، لذا فإن هذه الخطة تتناسب بشكل جيد مع الهيكل الحالي لـ Solana.

في نقل البيانات على المستوى الأساسي، يتم عادةً النظر في استخدام بروتوكولات UDP / TCP، نظرًا لأن Solana تتحمل نسبة فقدان الحزم بشكل أكبر، لذلك تم استخدام بروتوكول UDP للنقل، وعيبه هو أنه لن يتم إعادة نقل الحزم المفقودة، ولكن ميزة ذلك هي سرعة النقل الأسرع. على العكس، يقوم بروتوكول TCP بإعادة نقل الحزم المفقودة عدة مرات، مما يقلل بشكل كبير من سرعة النقل والإنتاجية، ومع وجود Reed-solomon، يمكن أن تزيد هذه الخطة بشكل كبير من إنتاجية Solana، وفي البيئات الحقيقية، يمكن أن تزيد الإنتاجية بمقدار 9 مرات.

بعد تقسيم البيانات بواسطة Turbine، يتم استخدام آلية انتشار متعددة الطبقات للانتشار، حيث يقوم عقدة الزعيم بتسليم الكتلة إلى أي من المدققين قبل نهاية كل Slot، ثم يقوم هذا المدقق بتقسيم الكتلة إلى Shreds، ويولد رموز تصحيح الأخطاء، ثم يقوم هذا المدقق ببدء انتشار Turbine. يجب أولاً الانتشار إلى العقدة الجذر، ثم تحدد هذه العقدة الجذر أي المدققين في أي طبقة. العملية موضحة كما يلي:

1. إنشاء قائمة العقد: ستجمع العقدة الجذر جميع المدققين النشطين في قائمة، ثم تقوم بترتيب كل مدقق بناءً على حصته في الشبكة ### أي عدد الـ SOL المرهونة (، حيث يتم وضع المدققين ذوي الوزن الأعلى في الطبقة الأولى، وهكذا.

2. مجموعة العقد: ثم سيقوم كل مصدق يقع في الطبقة الأولى بإنشاء قائمة عقد خاصة به لبناء طبقته الأولى.

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

عقدة ذات نسبة حقوق عالية، عند تقسيم المستويات، ستكون في مستوى أعلى، وبالتالي ستكون قادرة على الحصول على الشظايا الكاملة مسبقًا، وفي هذه الحالة يمكن استعادة الكتلة الكاملة، بينما عقد المستوى الأدنى، بسبب فقدان النقل، ستنخفض فرص الحصول على الشظايا الكاملة، وإذا كانت هذه الشظايا غير كافية لبناء شظية كاملة، سيطلب من القائد إعادة النقل مباشرة. في هذه الحالة، ستتم عملية نقل البيانات إلى داخل الشجرة، بينما كانت عقدة المستوى الأول قد أكملت بالفعل تأكيد الكتلة الكاملة، وكلما طال الوقت حتى يكمل المدققون في المستويات الأدنى بناء الكتلة، زادت فترة التصويت.

![إعادة تفسير بنية Solana التقنية: هل ستشهد ربيعاً ثانياً؟])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-d55d3cfbc13036ed0d5747abb521cc1a.webp(

تتمثل الفكرة وراء هذه الآلية في آلية عقدة واحدة مشابهة لعقدة Leader. خلال عملية نشر الكتل، توجد بعض العقد ذات الأولوية، حيث تحصل هذه العقد أولاً على شرائح shreds لتكوين كتلة كاملة من أجل تحقيق عملية توافق الآراء. من خلال دفع الزائد إلى مستويات أعمق، يمكن تسريع عملية Finality بشكل ملحوظ، وزيادة السعة والكفاءة إلى أقصى حد. لأن الطبقات القليلة الأولى قد تمثل بالفعل ثلثي العقد، فإن تصويت العقد اللاحقة يصبح غير ذي أهمية.

) SVM

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

في SVM، تتكون التعليمات من 4 أجزاء، تشمل معرف البرنامج، وتعليمات البرنامج، وقائمة حسابات البيانات للقراءة/الكتابة. من خلال تحديد ما إذا كانت الحسابات الحالية في حالة قراءة أو كتابة وما إذا كانت العمليات التي يتم إجراؤها على الحالة متعارضة، يمكن السماح بتوازي التعليمات التجارية للحسابات التي لا تتعارض مع الحالة، حيث تمثل كل تعليمات بواسطة معرف البرنامج. وهذا أيضًا أحد الأسباب التي تجعل متطلبات المدققين في Solana عالية جدًا، لأن المدققين يجب أن تكون وحدات المعالجة الرسومية/وحدات المعالجة المركزية الخاصة بهم قادرة على دعم SIMD( التعليمات المتعددة البيانات) وقدرات التوسيع المتجه المتقدمة AVX.

![إعادة تفسير بنية تقنية Solana: هل ستشهد ربيعًا ثانيًا؟]###https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-e9bc35d0c790496c59c20979e5af1491.webp(

التنمية البيئية

في عملية تطوير نظام Solana البيئي الحالي، يزداد التركيز على الفائدة العملية، مثل Blinks وActions وحتى Solana Mobile، كما أن اتجاه تطوير التطبيقات المدعومة رسميًا يميل أكثر نحو تطبيقات المستهلكين، بدلاً من التنافس اللامتناهي على البنية التحتية. في ظل الأداء الكافي لـ Solana حاليًا، تتنوع أنواع التطبيقات بشكل أكبر. بالنسبة لـ Ethereum، نظرًا لكون TPS منخفضًا، لذلك