当前基于区块链的网络则面对着时钟问题。每当一个新的区块生成时，他们的时钟就会「滴答」一次。对付以太坊来说，这种环境每 15 秒产生一次，因此一个区块中只能塞入这么多的信息。对付基于区块链的网络，与 TDMA 雷同的时钟机制该当具有时小于秒的粒度，而且获得所有验证节点的同意，这样它们就可以更有效地处理惩罚事务。

其他区块链要求验证者彼此通信以确认时间已经已往，而每个 Solana 验证者通过将时间编码为一个简朴的 SHA-256 序列哈希可验证延迟函数 (VDF) 来维护本身的时钟。Solana 利用 VDF 并不是为了随机性；相反，验证者利用 VDF 是为了维护本身的时钟。因为每个验证者都维护本身的时钟，所以选择率领者 (leader) 在先，，举办一个完整的纪元在后。就像 Tendermint 一样，一个纪元的时间表可以一连数千个区块。然而，与 Tendermint 差异的是，网络从不期待失败的节点。每个验证者运行 VDF 以证明它已经得到了传输区块和验证者的时间段 (slot)。每个验证者城市因为这样做而获得赔偿，正如区块出产者会因为生成区块而得到嘉奖一样。

Turbine：区块流传协议；

以太坊曾因其软件架构呈现过一些裂痕。举两个相关的例子：

Multiple parity hacks through Delegate Call

假设 Solana 共鸣层不依赖于对等网络动静，它可以或许独立于共鸣去优化区块在网络中传输的方法。Solana 的区块流传技能被称为 Turbine，它主要是从 BitTorrent 哪里「偷师」。当一个区块被流化时，它与擦除码一起被解析成小数据包，然后在一大组随机的对等点上散开。扇出 200 个数据包，网络的第二层可以包围 40,000 个验证者。因此，验证者可以或许流传对最终性具有 log200(n) 影响的区块。对付所有实际用途，假如每个毗连都是 100 ms，那么对付一个拥有 40,000 个节点的网络，复制可以在 400 ms 内完成，实现最终性只需 500 ms。

为了建设一个去中心化、无许可，而且可以匹配单个节点机能的网络，Solana 团队开拓了以下 8 项要害技能：

Solana网络上的事务验证进程充实操作了CPU设计中常见的称为Pipelining的优化。当需要按一系列步调处理惩罚输入数据流，而且每个步调由差异的硬件认真时，利用Pipelining是符合的。

Move 语言引入了资源 (Resources) 和剧本 (Scripts) 作为高阶观念。两者都可以很自然地适应 Solana Sealvel 运行时以及我们的当地措施设计。我们的方针是支持将 Move 作为第一层语言，这样资源就可以像原生 Solana 措施一样运行，而且可以通过 Move 或我们本身的原生 Rust ABI 举办开拓和组合，而不会对机能或安详性造成任何影响。

小结

在本文中，我们将简腹地表明以上每项技能。假如您想要深入相识，可以会见官方Medium上的文章，内有我们提供的具体说明。

在Solana网络上，流水线机制（事务处理惩罚单位）通过在内核级获取数据，在GPU级验证签名，在CPU级存储和在内核空间写入来举办。到TPU开始向验证器发送数据块时，它已经获取了下一组数据包，验证了它们的签名并开始记入代币。

我们构建了 Sealevel，以充实操作 Solana 的高机能网络，这是一个超等并行的事务处理惩罚引擎，旨在横向扩展到 GPU 和 SSD。请留意一点：所有其他区块链都是单线程计较机。Solana 是独一一个在单个分片中支持并行事务执行（而不只仅是签名验证）的区块链。

Solana 的焦点创新是「汗青证明」（Proof of History, POH），这是一个全局可用、免许可的时间来历，可以在告竣共鸣之前在网络中运行。POH 不是一个共鸣协议，也不是抗女巫进攻机制。应该说，POH 是时序问题的一个办理方案。

时分多址 (TDMA) 是实现蜂窝网络大局限可扩展性的主要技能之一。TDMA 指定发射塔将每个无线电频率分别为时间段，并将这些时间段分派给每个电话呼唤。通过这种方法，蜂窝塔为网络提供了一个全局可用的时钟。这极大地提高了有限带宽的可伸缩性，答允每个频率支持多个同步数据通道，并淘汰来自多个手机在同一频率上同时广播的滋扰。

Sealevel：并行智能合约运行时间；

网络状态

这个问题的办理方案很洪流平上警惕了名为「散点-聚积」的操纵系统驱动措施技能。事务预先指定它们在执行时将读取和写入的状态。运行时可以或许找到在一个区块中产生的所有非重叠状态转换函数，且并行地执行它们（即并行执行），同时优化跨 RAID 0 SSD 数组调治对状态的读写。

由于这 8 项重大创新，Solana 网络是一个快如闪电的快速漫衍式账本技能，并且将永远保持运行。它不会因为共鸣而放缓。另外，该系统优化了数据流传，大量操作并行 GPU 举办事务处理惩罚，而且不会因为大量链上汗青数据存储而对验证者造成承担。

Solana 软件设计的指导原则是不该故障硬件，利便硬件以最大容量运行。因此，Solana 可以自然地扩展带宽、SSD 和 GPU 内核。它是独一实现上述方针的区块链，正是通过以上创新，得以令 Solana 在全球 200 个物理上差异的节点网络上实现 50,000 TPS。

在 Solana 上，存储的数据从验证者下载到称为 Archivers 的节点网络。Archivers 不参加共鸣。状态汗青被支解成很多部门，并执行纠删代码。Archivers 存储状态的一小部门。每隔一段时间，网络就会要求 Archivers 证明它们还在存储其应该存储的数据。Solana 利用的复制证明 (PoRep) 理念主要警惕自 Filecoin。

与我们的事务设计相团结，这个架构支持事务的提前 (Ahead Of Time, AOT) 执行。一旦验证者调查到事务，Pipeline 虚拟机就可以开始从磁盘预取所有帐户并筹备运行时执行。验证者和区块出产者甚至可以在将事务编码到区块之前开始执行事务，这便于我们进一步优化区块时间和确认延迟。

Solana 建设于 2017 年，其时它的首创人 Anatoly Yakovenko 在寻求一种让去中心化的节点网络与单个节点的机能匹配的要领。还没有主流可以或许靠近于实现这一特性。于是实现这一点成为了 Solana 的方针。

自 Solana 创立以来，由来自高通、英特尔、网景和谷歌的技能先驱构成的 Solana 团队一直致力于构建这些打破性机能尺度所需的技能。

Pipelining: 用于验证优化的事务处理惩罚单位

Sealevel

想象你置身在一个孤岛上，一个瓶子漂了过来，里头装着一个 U 盘。在 U 盘里存着一个 Solana 帐本。假如你只查察帐本自己，你将看到每个节点都可以计较当前验证者的数量、每个验证者的状态——以及要害的一点，每个验证者向网络中的任何区块提交的超时时间。仅仅是按照数据布局，不需要任何对等网络动静，验证者就可以做出投票抉择，网络可以据此告竣共鸣。

以 1GBPS 的速度，区块链网络每年将为账本生成 4PB 的数据。存储数据将很快成为主要的中心化向量，这与区块链实现的目标南辕北辙。

Turbine

Tower BFT

尽量 Sealevel 自己是一个调治事务的虚拟机，但它实际上并不在虚拟机中执行事务。相反，Sealevel 将事务通报给当地硬件上，直接利用一种业界验证过的，被称为伯克利包过滤 (Berkeley Packet Filter, BPF) 的字节码来执行。这种字节码是为高机能包过滤器设计的，自 1990 年月早期就已经举办了优化，并已陈设到全球数百万个互换机的出产情况中，以便在一个 40 千兆比特的网络上每秒处理惩罚 6,000 万个数据包。

Cloudbreak：程度扩展的帐户数据库；

一个略天真的办理方案是在 RAM 中维持全局状态。然而，指望消费级计较机拥有足够的 RAM 来存储全局状态，这也不太公道。对付 Solana，我们设计了 Cloudbreak，这是一种状态架构，它针对分手在 SSD RAID 0 设置中的并发读写举办了优化。每个新增磁盘都增加了链上措施可用的存储容量，并增加了在执行时可执行的并发读写措施次数。

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