Solana là gì? Bạn đã biết về kiến trúc thuật toán PoH chưa?

Solana là một trong những nền tảng Blockchain được các chuyên gia nhận định sẽ thay thế Ethereum. Vậy Solana là gì? hệ sinh thái Solana có gì khác biệt mà được đánh giá cao đến vậy. Bài viết Solana là gì? sau đây sẽ làm rõ vấn đề trên giúp bạn nhé.

Solana là gì?

Solana là một blockchain web-scale đầu tiên trên thế giới, một mã nguồn mở với hiệu suất cao, nó cung cấp các giải pháp tài chính phi tập trung (Defi). Việc tạo ra những ứng dụng phi tập trung (DApp) sẽ dễ dàng hơn với giao thức Solana.

Solana ra đời nhằm cải thiện khả năng mở rộng của blockchain mà không cần đánh đổi bằng việc giảm bảo mật hay mất đi tính phi tập trung của nó. Solana (SOL) dùng Proof of History kết hợp với Proof of Stake mà không lựa chọn giải pháp phân đoạn dữ liệu (sharding). 

Lịch sử hình thành Solana

Solana được bắt đầu từ cuối năm 2017 khi người sáng lập Anatoly Yakovenko xuất bản ra bản thảo whitepaper mô tả chi tiết kỹ thuật chấm công mới cho các hệ thống phân tán gọi là Proof of History (PoH). Các blockchain như Ethereum và Bitcoin, một trong số những hạn chế đối với khả năng mở rộng là thời gian cần để đạt được sự chấp thuận về thứ tự giao dịch.

Anatoly cho rằng kỹ thuật mới của mình sẽ tự động hóa quy trình đặt hàng giao dịch cho các blockchain, cung cấp yếu tố quan trọng cho phép các mạng tiền điện tử mở rộng quy mô vượt khả năng của chúng tại thời điểm đó.

Sau đó Anatoly đã hợp tác với đồng nghiệp cũ của Qualcomm là Greg Fitzgerald xây dựng một mạng blockchain duy nhất trong Rust dùng PoH làm “đồng hồ nội bộ” của nó. Cả hai phát hành testnet nội bộ đầu tiên ( bản demo) cùng phiên bản chính thức của whitepaper của dự án vào tháng 2/2018.

Stephen Akridge – Một cựu thuần tập khác của Qualcomm, đã đề xuất việc giảm tải xác minh chữ ký cho bộ xử lý đồ họa, tăng thêm thông lượng giao dịch (khả năng mở rộng). Anatoly đã tuyển dụng Greg và Stephen cùng ba người khác để thành lập công ty mà cuối cùng trở thành Solana Labs. Nhóm sáng lập gồm những cựu kỹ sư của Apple và các cựu binh Qualcomm. Tên dự án ban đầu là Loom sau đó đổi thành Solana tránh sự nhầm lẫn với giải pháp mở rộng Ethereum Layer-2, Loom Network.

Solana Labs gây quỹ nhằm xây dựng mạng lưới tiền điện tử mới vào quý 2/2018. Từ tháng 4/2018 đến tháng 7/2019, nhóm huy động được hơn 20 triệu đô la từ những đợt Private Sale khác. Họ công bố doanh số bán hàng dưới dạng một Series A duy nhất vào cuối tháng 7/2019.

Những nỗ lực gây quỹ song song với công việc của Solana về giao thức, trải qua giai đoạn testnet được cấp phép trước khi nhóm công bố testnet khuyến khích công khai, gọi là Tour de SOL, vào quý 3/2020. Giai đoạn đầu của Tour de SOL phát hành trực tiếp vào tháng 2/2020 và tiếp tục chạy song song với phiên bản Mainnet Beta của Solana ngày nay.

Solana ra mắt trên Mainnet Beta vào tháng 3/2020, sau khi huy động được 1,76 triệu đô la trong cuộc đấu giá công khai (Auction public sale) được tổ chức trên CoinList. Mạng Mainnet beta của dự án có khả năng giao dịch cơ bản và hỗ trợ hợp đồng thông minh. Nhưng không bao gồm phần thưởng đặt cược nào vì Solana đang xác định lịch trình phát hành liên tục của nó. Kế hoạch là nâng cấp từ giai đoạn beta hiện tại lên phiên bản sẵn sàng sản xuất vào cuối năm 2020 hoặc đầu năm 2021.

Hiện nay, Solana Labs là người đóng góp chính cho mạng Solana, trong khi Solana Foundation lại tài trợ cho những nỗ lực xây dựng cộng đồng và phát triển đang diễn ra.

SOL Token là gì?

SOL token là native token của blockchain Solana. SOL sẽ được dùng với mục đích đặc trưng của một native token trên nền tảng blockchain như:

• Stake: Solana trong quá trình kích hoạt phần thưởng lạm phát cho việc stake token SOL đổi lấy năng lượng và hỗ trợ mạng.
• Phí: SOL dùng để thanh toán các loại phí trong mạng lưới blockchain của Solana chẳng hạn: smart contract fee, transactions fee…
• Reward: SOL được sử dụng làm reward cho các Nodes/Staker để đảm bảo mạng lưới sẽ hoạt động ổn định trong thời gian dài.
• Governance: SOL dùng để bỏ phiếu về những hoạt động quản trị trong mạng lưới của Solana ở tương lai.

Cơ chế đồng thuận của Solana có gì đặc biệt?

Để tìm hiểu công nghệ ngày nay của Blockchain Solana, chúng ta cần xem xét lại một số cơ chế đồng thuận hiện tại như Cosmos với Tendermint, Ethereum với Proof of Work và Polkadot với DPOS.

Chúng ta sẽ thường thấy trong các mạng Blockchain các máy chủ (node) giao tiếp với nhau thông qua cơ chế đồng thuận được sử dụng, với Proof of Work chỉ đạt tốc độ 10 giây cho mỗi Block time khoảng 25 TPS, với hệ thống Proof of Stake (PoS) dựa trên Byzantine Fault Tolerance (PBFT) như Tendermint hỗ trợ khoảng 1.000 TPS với 100–200 node, với DPOS của Polkadot hiện tại vẫn đang trong giai đoạn testnet dự kiến 1.000 TPS theo lý thuyết tối đa sẽ chứa 200 Relay Node.

Dù đạt được thông lượng tối ưu trên 1000 TPS nhưng xác thực trên chuỗi là cấp số nhân. Hệ thống đòi hỏi sự nổ lực và cạnh tranh giữa các node, điều này xảy ra như nút cổ chai khi giao dịch tăng lên dẫn đến tắc nghẽn. Theta Network một Blockchain dùng cơ chế đồng thuận PBFT chọn giải pháp xây dựng thêm hệ thống off-chain trên layer 2 và điều này khó bảo đảm tính bảo mật so với On -chain.

Đối với Solana, Blockchain Solana giải quyết được vấn đề trực tiếp trên On-chain bằng việc tối ưu hóa hiệu suất trên toàn bộ mạng lưới, các hiệu suất như nhau tại mỗi Node, dựa vào thuật toán Proof of History được tối ưu hóa cơ chế đồng thuận thuật toán PBFT của Proof of Stake của Solana. Đây là nền tảng chính giúp Solana đạt thông lượng lên đến 65.000 TPS trên mỗi Block. Chúng tôi sẽ cùng các bạn tìm hiểu sâu hơn ở nội dung sau đây

Thuật toán Proof of History của Solana

Chúng ta hãy hình dung Proof of History của Solana như một cái đồng hồ chung toàn bộ hệ thống Blockchain Solana, sẵn có và nguồn thời gian là trước khi sự chấp thuận ra đời. Proof of History là bằng chứng về xác định thời gian và trình tự xảy ra sự kiện. POH không phải là một giao thức đồng thuận hay cơ chế chống Sybil. Nói chính xác, POH là một giải pháp cho vấn đề đồng hồ.

PoH là một chuỗi tính toán cung cấp việc xác minh bằng mật mã (code) của thời gian diễn ra giữa hai sự kiện (sự kiện giao dịch). Mật mã này là Hàm băm SHA256 sử dụng trong Bitcoin (sequential-hashing verifiable delay function – được viết tắt là VDF). Solana không sử dụng VDF giống như Bitcoin. Mà mỗi trình validator node sử dụng VDF duy trì đồng hồ của chính nó. Bởi mỗi trình xác thực duy trì đồng hồ của riêng mình, việc chọn lựa Leader đã được lên lịch trước cho cả một kỷ nguyên.

Mô tả cơ bản kiến trúc thuật toán PoH

Bước 1: Người sử dụng gửi một transaction đi

Bước 2: Leader (PoH Generator) đánh dấu lại thời gian giao dịch và gắn với hàm băm nhất định trước khi đưa vào chuỗi.

Bước 3: Đưa giao dịch vào chuỗi, mỗi node Verifier xác nhận giao dịch đến và khởi tạo trạng thái transaction của mình đưa vào Leader.

Trong quá quá trình này, một khối mới trên Solana được tạo sau mỗi 400 mili giây (so với 15 giây của Ethereum và 10 phút của Bitcoin).

Bản chất VDF dùng để “giải quyết” các hàm băm tạo ra một khối mới, thay vào đó solana dùng các đầu ra lặp lại của SHA256 làm tham chiếu – đánh dấu mốc thời gian. Điều này giúp tối ưu thời gian khối trong “tích tắc đồng hồ” đạt được tốc độ 400ms-800ms (thay vì một giây như đồng hồ thường), thông lượng (50K-80 = K TPS)), truyền khối (log200 (n)) và lưu trữ sổ cái (petabyte ) có trên mạng lưới.

Cơ chế đồng thuận Tower BFT — a PoH-optimized version of PBFT

Proof of History trên cùng, Solana chạy mô hình tháp đồng thuận – Tower Consensus, thuật toán đồng thuận giống PBFT. Với mỗi Validator quan sát được toàn bộ các transaction trên toàn bộ mạng lưới để sắp xếp các transaction vào thời gian chờ. Điều này giúp hệ thống đạt được sự đồng thuận theo cấp số nhân.

Không chỉ có công nghệ chính cốt lõi đã được mô tả ở trên, Solana còn có các công nghệ khác để toàn bộ mạng lưới tăng tốc độ xử lý trên SmartContract, trên từng phân đoạn (sharding), tối ưu hóa bộ nhớ trên thiết bị phần cứng gồm các công nghệ:

Turbine — a block propagation protocol; (Giao thức truyền chuỗi khối Turbine)

Thường trong một hệ thống phân tán, việc tăng số lượng Node cũng sẽ tăng lượng thời gian cần thiết để truyền tải toàn bộ dữ liệu đến tất cả các Node. Turbine là giao thức lan truyền khối để giải quyết vấn đề này.

Đối với Turbine, nếu một Node truyền di một thông điệp cực lớn đến 1.000 Node, nó sẽ không tự ý truyền thông tin 1.000 lần. Mà thông điệp sẽ chia thành các gói cực nhỏ, truyền mỗi một gói đến một Validator khác nhau.

Và mỗi Validator cũng sẽ truyền lại gói tin đến một nhóm các đồng nghiệp gọi là vùng lân cận. Mỗi một vùng lân cận lại chịu trách nhiệm truyền một phần dữ liệu của nó đến mỗi vùng lân cận kế tiếp nó. Nhưng nếu mỗi vùng lân cận gồm 200 Node, một mạng 3 cấp, bắt đầu với một nhà lãnh đạo (Leader) duy nhất ở gốc, sẽ đạt tới 40.000 Validator trong 2 bước.

Muốn xử lý các Node đối địch có thể chọn không phát lại dữ liệu, người dẫn đầu sẽ tạo mã xóa Reed-Solomon. Mã xóa cũng cho phép mỗi trình xác thực được tạo lại tất cả khối mà không cần phải nhận tất cả các gói. Nhưng nếu người dẫn đầu truyền 33% gói của khối dưới dạng mã xóa, thì mạng sẽ giảm bất kỳ 33% gói nào mà không làm mất khối. Những nhà lãnh đạo cũng sẽ điều chỉnh con số này một cách linh hoạt dựa trên các điều kiện mạng.

Gulf Stream — Mempool-less transaction forwarding protocol; (Giao thức chuyển tiếp giao dịch ít mempool Gulfstream)

Với mỗi quy trình sản xuất khối, những nhà lãnh đạo mạng (Leader) sẽ được chọn tiếp theo và cũng được xác định tùy theo cổ phần (lượng token stake của node) của họ. Khách hàng và người xác nhận sẽ chuyển tiếp các giao dịch đến người lãnh đạo dự kiến ​​trước thời hạn. Điều này cho phép trình xác thực, thực hiện những giao dịch trước thời hạn, giảm thời gian xác nhận, chuyển đổi các nhà lãnh đạo nhanh hơn và giảm áp lực bộ nhớ vào trình xác thực từ nhóm giao dịch chưa xử lý được .

Sealevel — Parallel smart contracts run-time (Hợp đồng thông minh chạy thời gian song song)

Sealevel là công cụ xử lý giao dịch siêu song song được thiết kế mở rộng quy mô theo chiều ngang trên GPU và SSD. Lưu ý: tất cả các blockchains khác đều là máy tính đơn luồng. Solana là chuỗi duy nhất hỗ trợ việc giao dịch song song (không chỉ xác minh chữ ký) trong một phân đoạn duy nhất.

Giải pháp cho vấn đề này mượn rất nhiều từ kỹ thuật trình điều khiển hệ điều hành gọi là phân tán-thu thập. Các giao dịch chỉ định trước trạng thái mà chúng sẽ đọc và ghi khi thực thi. Sealevel tìm thấy tất cả các giao dịch không chồng chéo xảy ra trong một khối và thực hiện song song – gọi là thực thi song song – tối ưu hóa cách đọc và ghi trạng thái lập lịch trên dãy RAID 0 SSD.

Mặc dù Sealevel là một máy ảo lập lịch giao dịch, nhưng nó không thực hiện các giao dịch trong máy ảo. Mà Sealevel xử lý những giao dịch được thực thi trên phần cứng nguyên bản bằng cách dùng mã bytecode đã chứng minh trong ngành gọi là Bộ lọc gói Berkeley (BPF), được thiết kế cho các bộ lọc gói hiệu suất cao. Bytecode đã tối ưu hóa từ đầu những năm 90 và được triển khai sản xuất trong hàng triệu bộ chuyển mạch trên toàn thế giới nhằm xử lý 60 triệu gói tin mỗi giây trên mạng 40 gigabit trong bộ chuyển mạch duy nhất.

Pipelining — a Transaction Processing Unit for validation optimization (tối ưu hóa xác thực mỗi giao dịch)

Quá trình xác thực giao dịch trên mạng Solana sử dụng một phương pháp tối ưu hóa phổ biến trong thiết kế CPU gọi là pipelining. Pipelining là quá trình thích hợp khi có luồng dữ liệu đầu vào cần phải được xử lý một chuỗi các bước và các phần cứng khác nhau chịu trách nhiệm cho các bước. Cơ chế này đảm bảo tất cả những bộ phận của phần cứng luôn luôn hoạt động hiệu quả.

Trong mạng Solana, Bộ xử lý giao dịch (TPU) phát triển thông qua việc tìm nạp dữ liệu ở cấp nhân, ngân hàng ở cấp CPU, xác minh chữ ký ở cấp GPU và ghi ở không gian nhân. Thời điểm TP gửi các khối đến trình xác thực, nó đã tìm nạp trong tập hợp các gói kế tiếp, xác minh chữ ký của họ và bắt đầu ghi có mã thông báo.

Cloudbreak — Horizontally-Scaled Accounts Database (Cơ sở dữ liệu tài khoản theo quy mô chiều ngang)

Trong hệ thống phân tán, bộ nhớ được dùng để theo dõi những tài khoản và sẽ gặp khó khăn trong việc duy trì hiệu suất do thiếu kích thước bộ nhớ và tốc độ truy cập bị hạn chế.

Do vậy, Cloudbreak được thiết kế nhằm tối ưu hóa khả năng đọc và ghi đồng thời trên cấu hình RAID 0 của SSD. Mỗi một đĩa sẽ bổ sung thêm các dung lượng lưu trữ có sẵn cho chương trình trên chuỗi,  tăng số lượng đọc và ghi cùng lúc các chương trình có thể thực hiện khi được thực thi.

Archivers — Distributed ledger storage (Lưu trữ sổ cái phân tán)

Trên Solana, lưu trữ dữ liệu được giảm tải từ trình xác thực đến mạng các Node gọi là Trình lưu trữ. Người lưu trữ cũng không tham gia đồng thuận. Lịch sử nhà nước bị phá thành nhiều mảnh và tẩy xóa được mã hóa. Lưu trữ viên lưu trữ những phần nhỏ của tiểu bang. Mạng sẽ thường xuyên yêu cầu Người lưu trữ chứng minh họ đang lưu trữ dữ liệu mà họ phải làm.

Staking SOL token như thế nào?

Việc Staking của SOL cũng đơn giản, bạn cần làm theo 5 bước sau đây:

1. Mua SOL (nếu đã mua thì bỏ qua).
2. Chọn ví hỗ trợ Staking SOL. Hiện nay chỉ có Ledger Live hỗ trợ staking SOL.
3. Tạo Staking Account: Sau khi chọn ví hỗ trợ, bạn tạo Stake Account. Lưu ý: Stake Account sẽ khác với Wallet Account.
4. Chọn Validator: Bạn xem danh sách Validator tại đây: forums.solana.com/t/validator-information-thread/577
5. Ủy quyền Stake cho Validator

Hệ sinh thái Solana

Hệ sinh thái Solana hiện nay đã phát triển mạnh hơn so với khi mới ra mắt với đầy đủ những mảnh ghép trong một hệ sinh thái.

Ví lưu trữ Solana (SOL)

Ví web

• SolFlare

SolFlare.com là ví web không giám sát do cộng đồng tạo ra, xây dựng chỉ dành riêng cho Solana. SolFlare hỗ trợ việc tạo và quản lý tài khoản cổ phần, song song với đó cung cấp cho người dùng khả năng gửi và nhận bất kể Mã SPL nào.

• Sollet

sollet.io là ví web không giám sát và được tạo bởi nhóm Project Serum. Sollet.io được sử dụng để gửi và nhận SOL và bất kể token SPL nào.

• MathWallet

MathWallet hỗ trợ địa chỉ ví gửi và nhận token SOL và SPL qua tiện ích mở rộng trình duyệt và giao diện ví web.

Lưu ý: Ứng dụng MathWallet trên iOS và Android chưa hỗ trợ SOL.

Ví Mobile

• Trust Wallet

Trust Wallet là ứng dụng có sẵn trên iOS và Android, ứng dụng này được sử dụng để gửi và nhận token SOL.

Lưu ý: Trust Wallet sẽ không hỗ trợ tài khoản staking và hoạt động staking.

• Coin98 Wallet

Coin98 Wallet là ứng dụng có sẵn trên iOS và Android, nó được sử dụng để gửi và nhận token SOL.

Lưu ý: Ví Coin98 sẽ không hỗ trợ tài khoản staking và hoạt động staking.

Lợi thế cạnh tranh và ưu điểm

Tốc độ giao dịch nhanh chóng

Solana đạt tốc độ tới 65.000 giao dịch mỗi giây, thời gian tạo khối rất ngắn chỉ 400 miligiây.

Phí giao dịch rẻ

Nhờ việc sử dụng thuật toán Proof of Stake, phí giao dịch của Solana chỉ 0.00001 USD.

 Hỗ trợ đa ngôn ngữ lập trình

Solana hỗ trợ nhiều ngôn ngữ lập trình, ví dụ như: C, C++, Rust, Move, tích hợp trên máy chủ ảo.

 Dễ dàng mở rộng

Nhờ thuật toán Proof of History kết hợp với Proof of Stake mà Solana nhanh chóng mở rộng quy mô chuỗi khối mà không gặp bất kỳ vấn đề tắc nghẽn mạng nào giống các blockchain thế hệ thứ nhất(như Bitcoin hay Ethereum).

Bảo mật cấp độ doanh nghiệp

Tương lai của Solana, có nên đầu tư SOL không?

Solana là một trong những dự án blockchain layer 1 đáng được chú ý nhất trong giai đoạn Bull Trend vừa qua khi SOL token của dự án có mức tăng trưởng mạnh mẽ lên tới hơn 200 lần. NFT là lĩnh vực phát triển mạnh mẽ trên Solana với sàn giao dịch NFT Magic Eden, đây cũng là sàn giao dịch NFT lớn thứ 2 trên thế giới có volume giao dịch chỉ sau Opensea. Số lượng Dapp khởi chạy trên Solana tăng đáng kể từ khi ra mắt, tuy vậy số lượng dự án nổi bật trên blockchain này chưa nhiều.

Solana đang là dự án được đánh giá cực tốt về mặt công nghệ và tiềm năng tăng trưởng nhanh trong tương lai. Solana hiện tại phát triển song song và đang là đối thủ trực tiếp với Ethereum Blockchain và các blockchain khác với các giải pháp tối ưu có lợi cho người sử dụng.

Với những thông tin mà iBlockchain cung cấp cho bạn qua bài viết Solana là gì? ở trên đây, chắc chắn bạn đã phần nào hiểu được hệ sinh thái Solana là gì? Hãy comment phía bên dưới cho chúng tôi biết nếu bạn có bất kỳ thắc mắc hay câu hỏi nào cần giải đáp. Gặp lại bạn ở những bài viết kế tiếp.