Solana是一個高效能區塊鏈平台，採用獨特架構實現高吞吐量與低延遲，核心技術包括歷史證明（POH）演算法、Tower BFT共識機制及Turbine資料傳播機制。儘管Solana生態發展迅速，特別是在DeFi和消費者應用方面，但也面臨網路宕機、交易失敗及MEV等技術挑戰。同時，Base等競爭對手正快速崛起，使其市佔率受到威脅。未來，Solana需持續優化技術架構，並推動消費者應用，以維持競爭力與市場地位。
總結
Solana 是一個高效能的區塊鏈平台，採用獨特的技術架構實現高吞吐量和低延遲。其核心技術包括歷史證明（POH）演算法確保交易順序和全局時鐘、Leader 輪換計劃和Tower BFT 共識機制提高區塊出塊速率。 Turbine 機制透過Reed-solomon 編碼優化大區塊傳播。 Solana 虛擬機器(SVM) 和Sealevel CPU 執行引擎加快交易執行速度。這些都是Solana 實現高效能的架構設計，但同時也提出了一些問題，如網路宕機、交易失敗、MEV問題、狀態成長過快和中心化問題，我們在論文中的機制理論闡述了這種帶來的問題。
Solana生態發展迅速，各項資料指標在電源上都迅速發展，尤其在DeFi、基礎設施、GameFi/NFT、DePin/AI和消費者應用領域。 Solana的高TPS和麵向消費者應用的策略以及品牌效應較弱的生態環境為創業者和開發者提供了豐富的創業機會。在消費者應用方面，Solana展示了其對於推動區塊鏈技術在更廣泛領域應用的願景。透過支援如Solana Mobile和專為消費者應用程式建立SDK，Solana 正致力於將區塊鏈技術整合到日常應用中，從而提高用戶的接受度和便利性。例如，Stepn 等應用程式透過結合區塊鏈和行動技術，為用戶提供帶來了新穎的健身和社交體驗。儘管目前許多消費者應用程式仍在探索最佳的商業模式和市場定位，但Solana提供的技術平台和生態系統支持，無疑為這些創新嘗試提供了無力的後盾。隨著技術的進一步發展和市場的成熟，Solana有望在消費者應用領域實現更多的突破和成功案例。
Solana雖然在區塊鏈產業中以高吞吐量和低交易成本獲得了可觀的市場貢獻，但它也面臨著來自其他新興公鏈的競爭競爭。 Base作為EVM生態中的一個潛在對手，其鏈上同時活躍地址數量正在快速增長，Solana 的DeFi 領域總鎖倉量（TVL）雖然已經成為歷史新高，但Base 等競爭對手正在快速佔領市場份額，Base生態的融資額也在Q2 季之後首次出現索拉納。
儘管Solana在技術和市場接受度上取得了一定的成績，但它需要不斷創新和改進，以應對來自Base等競爭對手的挑戰。特別是在提高網路穩定性、降低交易失敗率、解決MEV問題以及在狀態成長速度等方面，Solana 需要持續優化其技術架構和網路協議，以保持其在區塊鏈行業的領先地位。
科技建築
Solana執行POH演算法、Tower BFT判斷機制以及Trubine資料傳輸網路和SVM虛擬機帶來的高TPS和快速最終性著稱。我們將簡要介紹其各個元件是如何運作的，如何發揮其高效能的目標來進行架構設計的，以及在這種架構設計下帶來的弊端和衍生而來的問題。
POH演算法
POH（Proof of History）是一個確定的全局時間的技術，其不是共識機制，而是一種確定的交易順序的演算法。 POH技術來自最基礎的密碼學SHA256技術。 SHA256通常用於計算資料的少數，給定一個輸入X，則有且只有唯一的輸出Y，因此該X任何波動都會導致Y的完全不同。
POH序列，圖源：SolanaPDF
POH序列示意圖，圖源：Solana PDF
在Solana的POH序列中，透過應用sha256演算法可以保證整個序列的缺陷，從而確定了其中交易的缺陷。舉個例子，如果我們將交易預算成一個區塊，產生對應的sha256哈希值，那麼這個區塊內部的交易就確定了，任何波動都會導致哈希值的改變，之後這個區塊哈希將作為下一個sha256函數的X的一部分，再增加下一個區塊的哈希，然後上一個區塊以及下一個區塊就都被確定下來，任何波動都會導致新Y的不同。
這就是其歷史證明技術的核心意義，上一個區塊哈希，將作為下一個sha256函數的一部分，構成一個鏈條，最新的Y，總是包含了歷史的證明。
交易流程架構圖，圖源：Solana PDF
在Solana的交易流架構描述中，POH下的交易流程，在一個叫做Leader Rotation機制Schedule的輪換下，會在所有的鏈上驗證者Validator中，產生一個Leader節點，該Leader節點收集交易並進行排序執行，POH序列，之後會產生一個區塊傳播給其他節點。
Leader選舉機制，圖源：Helius
為了避免Leader節點產生單點故障，從而引入了時間限制。在Solana中時間單位epoch進行劃分，每個epoch包含432，000個slot（時隙）個，每個slot持續400ms，在每一個slot中，輪換系統會在每個slot內分配一個Leader節點，Leader節點必須在給定的slot區間發佈區塊（400ms），否則，就會跳過這個slot，重新選出下一個slot的Leader節點。
總的來說，Leader節點採用POH機制讓歷史的交易全部確定。 Solana的基本時間單位是槽位，Leader節點需要在一個插槽內廣播區塊。用戶將交易透過RPC節點給到Leader，Leader節點備份交易排序然後執行生成區塊，區塊傳播給其他驗證者，驗證者需要透過一個機制來達成共識，對區塊內的交易以及達成順序共識，該共識使用的就是Tower BFT共識機制。
Tower BFT 共識機制
Tower BFT協議，圖源：Helius
Tower BFT思想協定來自於BFT思想演算法，是其的一種具體工程實現，該演算法仍與POH演算法有關。在對區塊鏈進行投票的時候，如果驗證者的投票本身就是一種交易，那麼交易驗證者交易所的區塊鏈，也能夠作為歷史形成的證明，哪個用戶的交易細節以及驗證者的投票細節以及各個細節被唯一確認。
在Tower BFT演算法中規定，如果所有驗證者對該區塊進行投票，超過2/3的驗證者投了贊成票，那麼這個區塊就能被確定。該機制的好處是，節省大量的內存，因為需要簡單地對哈希序列進行投票即可確認區塊。但是在傳統的共識機制中，一般採用的是區塊泛洪，就是一個驗證者接收到了區塊然後就會發送給周圍的驗證者，這樣就會造成網路的大量產生，因為一個驗證者不只一次接收到相同的區塊。
在Solana中，由於存在大量的驗證者投票交易，並且由於Leader節點中心化帶來的高效以及400ms的時隙時間，這就導致了整體區塊大小以及出塊頻率都特別高，大區塊在傳播此時，也對網路造成很大的壓力，Solana 採用渦輪機制來解決區塊鏈的傳播問題。
渦輪
投票要點
渦輪區塊傳播機制，圖源：Helius
Leader節點透過稱為Sharding的過程將區塊分割為shred的子區塊，其規格大小以MTU（最大傳輸單元，耗盡將其分割成更小的單元即可從一個節點去中心化到下一個節點的最大資料量）為單位。然後透過使用Reed-solomon 稀疏碼方案來資料的限制以及可用性。
Reed-solomon編碼方案，圖源：Helius
透過將區塊中斷四個資料碎片，然後為了防止資料傳輸過程中丟包和損壞，利用Reed-solomon相應編碼將四個包編碼成八個包，該方案能夠承受至多50%的丟包率在在實際的測試中，Solana的丟包率大概是15%，因此，套件方案能夠很好的兼容目前的Solana架構。
在底層的資料傳輸中，一般會考慮使用UDP/TCP協議，由於Solana的對丟包率的承受度較高，因此採用了UDP協議進行傳輸，其缺點是丟包時不會重新傳輸，但是優點相反，TCP協定會在丟包時重新多次傳輸，會極大的降低傳輸速率以及吞吐量，有了Reed-solomon以後，這套方案，能顯著增加Solana的吞吐量，在真實環境中，吞吐量能夠提高9倍。
分層傳播地圖，圖源：Helius
Turbine將資料分片後續，利用多層傳播機制來傳播，Leader節點會在每個Slot結束前將區塊交易所各自成為一個區塊驗證者，然後該驗證者將區塊分片撕碎，並且產生糾錯碼，該者之後會開啟渦輪傳播。首先要傳播到根節點，然後該根節點會決定哪些驗證者位於第三層。其過程如下所示：
建立節點清單：根節點將所有的活躍驗證者匯總到一個清單中，然後根據每個驗證者在網路中的權益（相當於質押的SOL數量）進行排序，權重依次的則位於第一層，以此類推。 節點分組：然後每個位於第一層的驗證者和術語建立自己的節點列表，以建立自己的第一層。 形成層：從列表頂部將節點劃分為層，透過確定深度和廣度兩個值，可以確定整顆樹的大致形狀，這個參數會影響碎片的傳播速率。
權益中心化前面的節點，在系統劃分時，在更上一層，那麼就能夠提前獲得完整的碎片，此時就可以恢復完整區塊，而後面層的節點，由於傳輸的丟失，其獲得完整碎片的機率會降低，如果這些碎片建構完整的碎片，會要求Leader直接重新傳輸。那麼接下來的資料傳輸會向樹內部進行，而第一層的節點先前建構了完整的區塊確認，完成約後面層次的驗證者區塊建置之後進行投票的時間相當於久。
在區塊傳播過程中也存在一些優先的節點，這些節點機制首先獲得碎片碎片構成完整區塊以達成投票投票的過程。因為實際上前幾層可能就代表了2/3的節點了，那麼後續節點的投票就無關緊要了。
支援向量機
Solana能夠每秒處理數千筆交易，主要的原因在於其POH機制、Tower BFT觸發和Turbine資料傳播機制。但是SVM作為狀態轉換的虛擬機，如果Leader節點在進行交易執行中，SVM處理較慢，那麼就會讓整個系統的吞吐量降低，因此針對SVM，Solana提出了Sealevel任務執行引擎來加快執行交易的速度。
Sealevel工件執行地圖，圖源：Xangle
在SVM中，指令由4個部分組成，包含程式ID，程式指令以及讀取/寫入資料的帳號清單。透過確定目前帳戶是讀取還是讀取狀態以及要進行狀態變更的操作是否有衝突，可以將帳戶的交易指令中對狀態沒有衝突的硬體化允許，每個指令以程式ID來表示。而這也是為什麼Solana的驗證者的要求的原因之一，因為要求驗證者的GPU/ CPU能夠支援SIMD（單指令多資料）以及AVX高階向量拓展能力。
生態發展
Solana生態景觀
在目前的Solana生態發展的過程中，越來越偏向於實際的有效用，例如Blinks以及Actions甚至Solana Mobile等，而官方支援的應用發展方向也更偏向於消費者應用程序，而不是對基礎設施的無限內捲。在Solana目前表現更足夠的情況下，應用種類豐富。就以太坊來說，由於其TPS較低，因此以太坊生態仍然作為基礎設施和擴容技術主導，在基礎設施無法實現在承載應用的情況下，也無法去構建消費者應用了，這也造成了基礎設施投資過多，但應用投資過少的不平衡狀態。
DeFi
DeFi 格局
在Solana上的DeFi協議中，有大量未發幣的項目，包括Kamino（firstLending）、Marginfi（Lending + Restake）、SoLayer（Restake）、Meteora等，得益於Solana的團結生態多元化，通常是一個項目在發幣的檔期，其他項目都會引起人們的注意，以吸引足夠的市場目光。
DEX市場貢獻，圖源：Dune
目前在整個DEX方面競爭激烈，其龍頭也經歷了多次遷移，從Raydium，Orca現在木星為主導地位。
DEX交易的發起人，圖源：Dune
值得注意的是，DEX 的交易其中大約50% 都是由MEV 機器人發起的，主要是其費用和Meme 交易活躍滋生了MEV 的有利可圖。而這也導致用戶高峰交易失敗頻傳、宕機機的主要原因之一。
Solana TVL，圖源：Defillama
Solana上的DeFi協議伴隨著SOL價格的上漲，其美元表面TVL也贏來了爆發性的上漲。其TVL上漲的趨勢仍未停止，新一波的上漲趨勢。
總之，Solana 雖然競爭激烈，但仍有變，與以太坊上Uniswap 受用戶的品牌心智不同，儘管本應引起黏性和網路效應的DEX 因而面臨更替的風險。 Solana 主鏈的交易被MEV機器人充滿，這對用戶造成了很大的用戶體驗的問題仍然有待解決。在整體大方向上，Solana的TVL仍在非常迅速的增長，其後續的DeFi生態發展仍然值得非常期待，而這些應用的品牌心智對用戶的佔領並不強，是創業者選擇鏈的潛在動力。
基礎設施
背面景觀
在基礎上的搭建上，主要的龍頭設施是前置機Pyth以及跨鏈橋蟲洞，也包括一些中繼的解決方案大眾可能了解的燈光，例如：
Jito Labs：專注於建立Solana 上的MEV 解決方案，其Jito Labs 用戶端建置了Bundle 和aemempool 來為研究人員提供MEV。目前其市佔率超過50%。除此之外，其LSD 協定Jito 的質押的SOL也接近1,200萬枚，並且仍在高速成長。 Helius：Helius作為Solana上的主動性貢獻社區，對Solana有最全面的研究以及透過研究進行程式碼貢獻。 GenesysGo：其產品ShdwDrive是Solana中資料儲存項目，其貢獻能夠商業化落地的專案支持，包括社交資料、網站託管等業務。目前仍處於測試網路階段。同時，其母公司GenesysGo也為Solana社群建構各種公共產品以及研究。
除此之外，Solana 新增了大量值得探索的項目等待中文社區挖礦。我們確實發現，這些基礎設施在Solana 的協議層級建設、生態發展、社區有著巨大的影響力，可能無論是投資或進一步合作挖礦其潛力的機會。
遊戲/ NFT
遊戲/ NFT 格局
Solana上也有較豐富的GameFi和NFT生態，其中Mad Labs在整個Solana生態中引發比較重要的位置，許多過去的項目空投都會優先考慮Mad Labs持有者補充，這個龍頭的位置是DeGods。而NFT市場也經歷了變遷，過去最多人使用的是Magic Eden，現在轉變為Tensor。
德平/AI
德品景觀
DePin資料概覽，圖源：DePin Scan
目前在Solana的DePin市場上，呈現的是有實際業務的當之無愧的龍頭。同時著著solana以實際應用為中心的發展策略，其也在這輪復甦中，抓住了Depin的敘述之風。在燈光下，大量新的Depin項目搭建在Solana之上，其中就包括io.net、Nosana、Shadow等。
消費者
消費者格局
無論是Solana Mobile，或是Solana Ecosystem官網專門為消費者應用程式建立專欄，Actions以及Blinks的發明，都說明了Solana對於區塊鏈商業化落地和實用性的願景。其Mobile收集的發布也是在將Web端的dapp放到行動端，非常符合人性和網路發展趨勢。因此，塗抹在這種土壤上很容易爆發，最典型的就是Stepn。
縱觀目前正在運行的消費者應用程序，其實大部分仍然沒有找到很好的突破口，所以仍然無法實現一個真正的應用落地到商業世界，這其中包括單一的產品創新、單一的商業模式、對Web2的營銷乏力、燃氣費的需求、代幣的入門費等多種因素。
但消費者應用程式是區塊鏈技術最終落地的場景，也決定了公鏈的天花板。 Solana 對於手機端消費者應用程式的探索是非常有必要的，我們對於這個方向的長期挖礦也是必要的特別是當前以太坊生態中，基建遠大於應用的情況下。最終，基建都是為應用服務。
付款
支付格局
Solana 上的錢包包括了Phantom、Backpack、TipLink 等。與DEX 一樣，這裡的品牌效應並不強，因此過去的創業者有更多的機會，錢包龍頭是Phantom，現在轉變為Backpack，其是Mad Labs 構建的，值得一提的是Mad Labs現在也是Solana上的NFT龍頭。
Solana穩定幣發行狀況，圖片來源：Defillama
其目前與Paypal、Visa等合作進行鏈上的穩定幣支付流通，該業務場景本身非常有利於快速確定性以及低Gas費用的Solana鏈。目前其鏈上穩定幣呈現緩慢成長的狀態。
穩定幣央行堆疊圖YTD，圖源：Artemis
Solana 在爆發中引發了人們的穩定幣交易的市場貢獻。但從6 月之後，其市場貢獻顯著提前。 。
競爭對手數據
鏈上活躍位址數，圖源：Artemis
在一眾公鏈中，Base被視為EVM生態優勢的Solana競爭對手。 Base的鏈上活躍位址數量正在迅速激增，而Solana在具備先發優勢的情況下，也仍處於高速成長的階段。維持高位穩定，但Aptos以及Sui在公鏈的對抗中落後。
TVL對比，圖源：Artemis
Solana 在Defi 領域的TVL 也進展顯著，其TVL 已經顯得歷史新高，並且與其他公鏈相比也有很大一段距離，但意義在於Base 也處於高速增長的階段。
公鏈穩定幣儲備，圖源：Allium
目前Solana的穩定幣供應的市場貢獻一直疲軟不振，以太坊由於多鏈的出現，其市場貢獻自然縮小，基礎市場貢獻在悄悄增加。
融資數據，圖源：Messari
在資本市場融資方面，最近一個季度Base生態的融資頻率大幅增加，並且超過了Solana生態。因此，透過各種鏈上數據的市場貢獻以及資本融資也能看出，關於市場上Base與Solana的競爭是成立的，而這種競爭壓力伴隨著Base的成熟，Solana會面臨更大，而Base與Solana的願景相似，都是希望以高TPS完成大規模採用的Cryptio Native Consumer App願景。
面臨技術挑戰
宕機
Solana由於其網路架構如Gulfstream Leader機制選舉以及Leader節點的單節點風險，導致了Leader節點的後續預測網格化，進一步當網路交易機率時，就會對單節點的Leader造成很大的記憶體壓力，而Leader完成節點又需要給Turbine樹中的節點隨時準備重新傳輸區塊，否則無法進行投票表決。當大量的ddos攻擊出現時，單節點故障帶來的系統崩盤機嚴重分裂。
總之，宕機是無法出塊的問題，有可能是因為Leader機制帶來的主要單節點故障，在區塊組建處產生問題，也有可能是共識層無法達成區塊共識，導致無法出塊的問題問題。整體而言，這與Solana本身以及架構軟體的測試流程有緊密相關。
交易失敗
用戶失敗交易的比例，圖源：Dune
使用過Solana的用戶應該知道，我們的交易很多時候都無法正常提交，過了一段時間以後，發現交易失敗，這導致了用戶體驗極差。如上圖，根據統計，用戶提交的交易中，其中有35%左右的交易是失敗的，用戶需要多次提交，而在鏈上出現大幅波動的情況下，這個比例將更大。
其主要是網路層技術QUIC，這是一項較新的技術。
網路協定係統— — 5層結構，圖源：Research Gate
QUIC（Quickl UDP Internet Connections）是Google提出的，針對HTTP 2.0協定的傳輸層改進。此實驗性協定是基於UDP傳輸層協定進行研發，也稱為HTTP 3.0。
HTTP/2與QUIC圖標，圖源：EMQX
TCP依賴UDP，但UDP的速率依賴TCP，TCP會在丟包的時候就具備壅塞控制，重新傳送丟包的機制。 UDP速率高，可靠性低，因為Goggle希望建構一個可靠性高且速率高的傳輸層協定QUIC。 QUIC最核心的特性就是相互獨立的邏輯流。它允許在單一連接上控制器傳輸多個資料流，並且每個流可以獨立處理。相較之下，TCP只支援單一資料流，依照發送順序接收並確認每個需要的封包。
交易失敗圖標，圖源：麵包
Solana宕機的首要是利用了該QUIC實驗性應用層協議，得益於UDP以及多路傳輸的快捷，並且希望保持完整數據的傳輸，其相應的基因設計機制來對丟包情況進行多次重傳Leader節點在接收大量交易時，是透過QUIC協議開啟多個吞吐量進行的，但是Leader節點畢竟是一台計算機，尤其能夠處理的交易容量上線，因此在發生大量的交易湧入時，Leader節點就會切段某些連線低於，這就會導致交易被丟棄。如何選擇將被切斷的連接並沒有設定既定的標準（例如切斷所有費用xxx 的連接），所有連接是否都會被切斷是隨機性的。因此這就導致了存在一定黑箱操作的空間，領導者節點可能更傾向於有利可圖的MEV交易，而放棄用戶的低價值交易。
中東呼吸道症候群
在Solana的出塊中，由於RPC是直接與Leader進行交互，並且採用FCFS的原則，因此其機制不具備以太坊類似的Mmepool。由於Mempool的，以及存在以太坊的permissionless原則，相較之下，以太坊面臨更嚴峻的MEV問題。
MEV架構，圖源：Helius
Jito Labs客戶端目前獲得了50%的客戶端市場份額，因此Jito Labs自己建立了一個αmempool，用戶透過RPC進入一個αmempool停留大約200ms。 jito labs提供了一個鏈下的包含保障，能夠保證該捆綁包內的所有交易均包含進區塊中。搜尋者可以競標夾層攻擊待處理交易的機會，搜尋者透過競標達到利潤最大化的捆綁包，然後區塊引擎負責尋找競價最高的捆綁包提交給運行Jito Labs 客戶端的領導。
這是造成MEV的根本原因，但是MEV有其正外部性以及需求，如果Jito Labs不建立αmempool，那麼其他項目也做，因此Jito Labs選擇吃下這個市場，以改進MEV的機制，減少負值當然，這種對MEV bot的需求導致了用戶最損失，因為驗證者將收取手續費，mev bot將獲得套利的利潤，但用戶將承擔更高的滑點並可能導致交易失敗。
狀態成長
Solana 的POH 機制以及Turbine 認知導致了其區塊過大，這會產生狀態增長的問題。 目前，本大小並沒有一個有意的答案，而帳本仍在實踐環境下的每450ms 一個區塊的增長，大約每年增長4PB（在1GBPS的最大性能下運行）。目前Solana的歷史瀑布發生在2個epoch之後，大約是4天的時間（總共100–200GB）。而過去的資料儲存在Google Bigtable資料庫中。
關於Solana的帳本資料並不透明，並且官方為了追求大區塊高TPS吞吐量而造成了極高的區塊大小和潛在影響都沒有太多披露，本帳的儲存也完全依賴第三方，因為官方也google發現等中心化的資料庫比Genesys Go、Arweave等效能更高，目前這些去中心化資料庫仍有商業化落地的問題。這種成長的狀態以及中心化的託管都是Solana被詬病的原因其中之一。
展望
Solana也釋出了未來的路線圖，包括：
改進發行Token的協議，包括加密貨幣、Hook以及元資料指針。 客戶端改進，包括輕量級客戶端Tinydancer、過渡型客戶端Frankendancer、最終客戶端Firedancer。 生態系統的對接開發組件：Gmaeshift專注於遊戲的SDK、艦隊市場專注於代幣生命週期改善、SPE專注於企業級SVM區塊鏈、虛擬機器改善等。
我們能夠看到，Solana的POH演算法以及Turbine共識機制等都將區塊鏈的三難困境中的性能作為優先級，其好處就是在目前的環境下擁有最優秀的性能表現，帶來了可探索的應用邊界更加廣泛。而隨之而來的是Solana以消費者應用程式為策略目標，有大量的可能迸發出一些大眾採用的應用程式。同時，在Solana上的專案品牌效應較弱，因此對創業家也有更多的機會。
Solana在生態發展上，但主要優勢在於DePin/AI以及Meme，我們也能夠看到其生態發展仍然沒有達到預想中的發展，Consumer App仍然無法商業化落地。在競爭對手方面也有Base這種後起之秀，基礎融資額度與市佔率迅速提升。
Solana也面臨一些技術上的問題，包括停機、交易失敗、MEV、狀態增長過快以及中心化等詬病，但Solana積極方面並不是其專注於風力的基礎設施建設，更多的是依賴現在的TPS容量正在建立面向消費者的應用程序，而其路線圖也圍繞此展開。伴隨著越來越多的Layer2的建置以及客戶端的上線，SVM生態系統的TPS將更上一個階梯。 Solana仍然是一片綠洲，有資本許多沒有充分觸及的生態項目，對於創業者來說也有許多機會值得探索。
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