Solana 機制設計與架構深度解析

作者:Pavel Paramonov 來源:X,@paramonoww 翻譯:金色財經

在過去的六個月,我閱讀了無數關於Solana 機制設計和架構的文章和文件。我將最重要的資訊匯總在一篇長文中。內容涵蓋機制設計、費用市場、MEV 等主題。

以下是所有問題的解答:

Solana 的共識模型:

‣ Solana 的歷史證明(Proof of History, PoH)共識模型本質上是「權益證明(Proof of Stake)+ 時間變數」。

‣ PoH 實質上是網路的時鐘,用於追蹤事件及其順序(不需要驗證者就時間達成共識)。

‣ Solana 沒有記憶體池(mempool)。

‣ 目前,大多數驗證者使用由@solanalabs 提供的Solana 用戶端中的調度器實作。不過,驗證者也可以選擇執行不同的區塊建構演算法。

‣ 時間變數允許為每次輪換分配領導者,這些領導者將負責生產區塊。

詳細機制:

  • 當某驗證者被選為領導者時,它負責生產新區塊並將其提議到網路中。

  • 領導權以固定間隔(稱為槽,slots)在驗證者之間輪換。

  • 每個槽持續400 毫秒,在這段時間內,驗證者可以產生一個區塊。槽是按順序一個接一個地進行的。

  • 每個槽都​​會分配一位領導驗證者,用以提議新區塊,其他驗證者對區塊的有效性進行投票,最終確認區塊。

  • 如果驗證者錯過了其分配的槽,網路將繼續處理下一個槽。

特質與流程:

  • Solana 使用基於分叉的投票機制,而不是單一區塊的投票。驗證者會連續產生區塊,並即時添加有效的投票。

  • 驗證者和委託者可以在一個週期(epoch)內質押或撤銷質押SOL 代幣。

  • 根據質押的SOL 數量,驗證者在共識過程中的參與度將在週期開始時確定。

Solana 的質押模型:

‣ Solana 在每個週期(epoch)結束時處理質押更新,每個週期大約持續2-3 天,由432,000 個區塊(槽)組成。

‣ 下一個週期的驗證者調度表是基於更新後的質押資訊決定。

驗證者的三大主要收入來源:

  • 交易手續費

  • 協議獎勵(通膨)

  • 最大可提取價值(MEV)

‣ 領導者收到的區塊獎勵包含基礎費用和優先費用的50%(其餘50% 被銷毀)。

‣ 較長的區塊時間可能會減少年度獎勵,因為週期數量減少,從而影響$SOL 的整體分配。

‣ Solana 為每個週期計算通膨產生的SOL 獎勵池,並根據上一週期的投票和質押狀態分配獎勵給驗證者和質押者。

Solana 的質押模型:

‣ Solana 在每個週期(epoch)結束時處理質押更新,每個週期大約持續2-3 天,由432,000 個區塊(槽)組成。

‣ 下一個週期的驗證者調度表是基於更新後的質押資訊決定。

驗證者的三大主要收入來源:

  • 交易手續費

  • 協議獎勵(通膨)

  • 最大可提取價值(MEV)

‣ 領導者收到的區塊獎勵包含基礎費用和優先費用的50%(其餘50% 被銷毀)。

‣ 較長的區塊時間可能會減少年度獎勵,因為週期數量減少,從而影響$SOL 的整體分配。

‣ Solana 為每個週期計算通膨產生的SOL 獎勵池,並根據上一週期的投票和質押狀態分配獎勵給驗證者和質押者。

Solana 的投票模型:

‣ Solana 對驗證者沒有嚴格的最低SOL 要求,但參與共識需要一個投票帳戶。

‣ 驗證者對槽領導者的提案進行投票,這需要一個投票帳戶,並為每次投票支付交易費用。

‣ Solana 的鏈上投票機制為每次投票收取交易費用。較高的$SOL 價格會因交易費增加而提高驗證者投票的營運成本。

費用詳情:

  • 每次投票成本為0.000005 SOL,驗證者在每個週期花費約2-3 SOL 進行投票。

  • 一個週期持續2-3 天,每年大約花費300-350 SOL,折合每天約1 SOL。

Solana 的費用市場:

‣ Solana 的費用機制包括兩個部分:基本費用和優先費用。

‣ 費用被拆分為分配給驗證者和銷毀的部分,但現有機制有一些限制:

  • 它未能激勵高效使用資源或對齊各方激勵。

‣ 建立新帳戶需要支付費用(租金免稅費)。

  • 費用以固定費率計算,每MB 儲存需支付6.96 SOL。

  • 此費用分配到新建立的帳戶中,若帳戶被刪除可取回。

局限性:

  • 基礎費用未考慮實際計算單元(CU)使用-> 導致資源浪費

  • 優先費用較弱-> 僅在擁堵時有效

  • 驗證者只獲得費用的50% -> 誘因不足(依賴通膨補貼)

基於質押權重的服務品質(SWQoS):

‣ 在網路擁塞情況下,SWQoS 機制可用於優先處理某些類型的交易。

‣ SWQoS 根據驗證者的質押數量優先處理網路流量,防止低質押驗證者透過垃圾交易淹沒網路。

連接類型:

  • 開放連線:公共使用

  • 基於質押權重的連線:保留給驗證者使用,RPC 節點可透過信任關係利用驗證者連線。

優勢:

  • 提升有質押驗證者的交易表現

  • 增強網路韌性

  • 提高Sybil 攻擊抵抗力

挑戰:

  • 質押集中化風險

  • 驗證者與RPC 節點之間的信任問題

  • 小型驗證者的進入壁壘

‣ SWQoS 優先考慮網路訪問,而優先費用優先考慮交易排序

關於節點與驗證者:

‣ 所有驗證者都是節點,但並非所有節點都是驗證者。

‣ 節點的類型:

  • 驗證節點:負責簽名與投票

  • RPC 節點:​​處理錢包和DEX 請求

‣ 交易會指定可寫入帳戶:

  • 影響相同帳戶的交易依序處理;

  • 影響不同帳戶的交易可順序或平行處理。

Solana 的流動質押(Liquid Staking):

‣ Solana 採用委託權益證明(Delegated PoS, DPoS)。

‣ 用戶將SOL 質押到驗證者池中,並可獲得LST(流動質押代幣)。

‣ 質押獎勵直接與借貸收益競爭:

  • 如果借貸收益高於質押獎勵,驗證者可能會撤回資金,可能對網路安全產生影響。

LST 代幣的兩種類型:

  1. 獎勵型代幣或再基礎代幣。

  • 用戶質押10 SOL 至質押池,獲得10 個LST 代幣。

  • 質押池將這些SOL 分配給多個驗證者,以獲得vSOL。

  • 這些vSOL 代表驗證者的質押獎勵。

  • LST 代幣由這些vSOL 支援。

  • 驗證者LST 代幣(專屬代幣)。

    • 用戶質押10 SOL 至驗證者LST,取得v_lstSOL 代幣,代表其質押SOL 的權益。

    • 驗證者將質押池內的SOL 質押至Solana 網絡,以獲得sSOL。

    • 這些sSOL 代表驗證者對質押SOL 和相關獎勵的權益。

    Solana 的MEV:

    ‣ 目前區塊的領導者對區塊生產和調度有完全控制權。

    ‣ 領導者被激勵透過優先費用處理交易,但未必強制執行。

    ‣ MEV 對Solana 的負面影響:

    • 超過50% 的計算資源被浪費在失敗的套利嘗試上。

    ‣ Solana 沒有公共記憶體池(mempool),交易直接轉發給目前和下一個領導者。

    Ethereum MEV 與Solana MEV 的差異:

    區塊生產方式:

    • Solana 的預設驗證者持續生產區塊,流暢處理和包含交易。

    • 以太坊則以12 秒為一批次處理交易。

    MEV 的影響:

    • 以太坊:

      • 網路費用高

      • 區塊空間減少

      • 用戶被夾擊和搶跑

    • Solana:

      • 搜索者透過垃圾交易嘗試擠入交易。

      • 失敗的交易浪費計算資源。

      • 少數搜尋者獲得大部分利潤。

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