朋友們大家好，今天我們聊聊Solana。
Solana是一條高性能公鏈，以交易速度快和交易費用低著稱。
第一個問題就是：什麼是公鏈？
什麼是公鏈
Chatgpt老師的回答是：公鏈（Public Blockchain）是一種分佈式賬本技術網絡，任何人都可以自由參與和訪問。它是區塊鏈技術的最典型形式，旨在實現完全去中心化和開放性。
我用人話翻譯一下，公鏈是基礎設施，是去中心化世界的基礎。
一個通俗的比喻，公鏈相當於操作系統。比如IOS、安卓、Window、Linux，它們都是基礎設施，在操作系統之上有軟件、應用、app，有開發者、用戶、服務各種各樣的人提供服務、建立生態、互相掙錢。這些操作系統粗粗看上去都差不多，都能發微信、打電話、打王者、玩元神，用戶知道IOS和安卓手機的系統不一樣，但又說不出來具體哪不一樣。
公鏈也是這樣，BTC公鏈、以太坊公鏈、幣安鏈、Solana也是類似的，它們是區塊鏈世界的基礎設施，是生態的基礎，每條公鏈的原理都不太一樣，但是基礎的功能又都差不多。
在已經有BTC和以太坊兩大巨頭之下，Solana憑什麼能殺出重圍，成爲原生代幣市值排名第三的公鏈？原因就是Solana又快又便宜。
在詳細解釋它之前，我們先看看爲什麼其他的公鏈，又慢又貴呢？
爲什麼其他的區塊鏈網絡那麼慢
快慢是個相對概念，是比較出來的，通常會用TPS也就是每秒交易處理能力來衡量。
比特幣網絡的TPS是7，以太坊大概是15-20，而目前大家常用的卡組織，它們的TPS根本不在一個數量級，峯值情況下Visa和Master大概是5-6萬，而銀聯的峯值TPS甚至可以到達24萬。
毫無疑問，以太坊和BTC網絡都很慢。和傳統金融比起來，區塊鏈的性能簡直過於孱弱。
爲什麼比特幣和以太坊這麼慢呢？
主要原因是：在去中心化環境中，快速出塊和快速達成共識是矛盾的。
在區塊鏈中，交易寫入區塊鏈，並且和網絡中的其他節點達成共識，大家都認可、都把這條交易寫入賬本中，這條交易就確認完成了。
因此TPS是這樣被計算出來的：多長時間創造一個新區塊，以及一個區塊中能寫入多少筆交易。
對於BTC來說，10分鐘創造一個新區塊，每個區塊大概1M，每筆交易250字節，算下來大概7筆/秒。
是不是隻要區塊創造的足夠快、每個區塊足夠大，TPS就能無限上漲呢？
不是這樣，因爲達成共識也要時間。
現在比特幣網絡設定在10min產生一個新的區塊，是給網絡中的節點通信預留了時間。每一個發現新區塊的節點都會在向網絡中的所有節點廣播：我要打包新區塊鏈了哦，我先寫入，你們快來驗證一下，沒問題你們就寫跟我一樣的。
BTC網絡中，節點達成共識的通信方式叫“八卦協議”，不是諸葛亮的那個八卦，而是傳八卦的八卦Gossip。
模擬我們傳八卦的形式通信方式：節點接收到信息後會隨機傳遞給其他節點。就像在在茶水間碰見隨機碰見不同同事，抓住誰就向誰分享新獲得的八卦。八卦的傳遞路徑是隨機的，有可能多個同事都跟你分享了同一個八卦，好處是網絡容錯能力比較強，所有人都互相分享，總能獲知消息；缺點就是通信成本比較高，同一條八卦可能聽了好幾次，信息有可能被多次重複傳遞。
節點互相通信、以及驗證都需要時間，如果區塊產生的過於快，來不及傳遞達成共識就又產生了新的，而網絡中所有的節點都是平等的，意味着所有節點都有機會打包新區塊，當所有人都來不及和其他人溝通，新區塊就又產生了，然後就亂了。
一旦亂了，就意味着不存在共識了，每個節點都賬本都不相同，100個人有100套賬，網絡可以崩潰瓦解了。
有點像小朋友在課堂上發言，一個人說完，大家討論，再下一個人發言，大家接受的是有效的信息傳遞，當所有人同步說話的時候，只有一片混亂。
Solana爲什麼能那麼快
如果說，在去中心化網絡中，快速出塊和快速達成共識是矛盾的，那Solana做了什麼突破了性能瓶頸呢？
在上一部分我們談到，區塊鏈的吞吐速度由出塊時間和達成共識的時間決定，Solana也是圍繞這兩部分分別提升。
並行處理提升出塊速度
爲了防止“雙花”情況出現，區塊鏈的執行通常是串行的，避免一筆錢同時轉給兩個人，產生無中生有的效果。
但是串行一定慢，就像在超市結賬，只開一個結賬窗口意味着所有人都要排隊，加速進度的方式是“並行”——多開幾個窗口同時結賬。
Sealevel就是在處理這個問題，前置判定這筆交易是否有依賴項，是否訪問不同的賬戶和數據，有依賴項就串行處理，沒有依賴性就能並行處理。
Pipeling的並行表現在獲取、驗證、存儲的並行，分工的流水線作業，大大提升了出塊速度。
結果就是Solana的平均出塊時間達到了驚人的400毫秒。
層級網絡加快形成共識
Gossip協議的優點是穩健，缺點是所有節點間隨機通信，效率低。
想象一下一條發生在北京的消息，是通過八卦網絡，鄰居之間口口相傳傳到青海快，還是通過政令通道，中央傳到省、省到市、市到鄉，再到個人效率高呢。
如果給節點之間建立層次關係，就能更有效的通信。
Solana網絡中的節點並不是完全平等的，有輪值的Leader節點作爲核心，其他節點根據質押比例多寡決定靠近核心的遠近。
層級關係帶來的好處就是通信效率大幅提升。
Solana中的Turbine通信，就利用了網絡的層級結構，節點之間有導向性的傳遞消息。從第0層核心，到第1層高質押節點，再從第1層傳遞到它周圍的節點，僅兩跳傳遞，信息能夠覆蓋的節點範圍就非常廣了。
Gulf stream使得Solana的待處理交易池非常淺，也是充分利用了層級網絡。根據Leader輪值表把待處理交易提前發給下一個、下下一個Leader處理，把工作做在前邊，滯留在待處理池自然就少了。
邊緣節點優先向核心節點通信——處理交易；核心節點分層向外通信——驗證交易、產生共識。
節點的分級，使得通信效率大幅提升。
加上PoH的歷史證明方式，使得每一筆交易都有一個時間戳，相當於給所有的交易做的全局排序，把交易記錄也成鏈的串起來。驗證節點驗證的成本就小了很多。
層級網絡的有效快速溝通，加之PoH的全局排序，使得Solana網絡中的節點能夠快速達成共識。
在400ms的極速出塊前提下，Solana網絡中的節點也能有效達成共識，理論上設計TPS可以高達6.5萬。
而這個吞吐量已經可以和卡組織的峯值TPS媲美了。
越複雜越脆弱
在Solana官網上，有它的八大創新，在白皮書中也花了30頁的篇幅詳細介紹了什麼是PoH。和BTC網絡比起來真的複雜了非常多倍。複雜的設計除了能帶來高性能之外，副作用就是過於脆弱，從上線以來，宕機次數有一隻手都數不過來。
對於Solana不穩定的服務，很多人都指責是因爲不夠“去中心化”。
我的個人觀點：中心化不一定代表服務脆弱。同理，去中心化也不代表絕對的安全。
以大家都很熟悉的電商平臺爲例，京東淘寶拼多多，哪一家都是中心化的網絡平臺，商家的交易都要過平臺，商品由平臺審覈後發佈。但過往一年能夠感知到的淘寶宕機微乎其微，只要容災備份做的好，高可用演練多來幾次，即使某處機房着火了都不影響線上服務。
而去中心化做的再好也不能完全杜絕代碼有問題、有bug被攻擊的情況產生。
每一次的宕機都有不同的原因，我相信Solana團隊也在盡力修補漏洞，讓公鏈服務更加可靠。
反倒是過於複雜的設計，會帶來脆弱的系統。
也許現在的Solana團隊還沒有掌控這麼複雜項目的能力，也許是這套公鏈方案設計本身存在缺陷，需要繼續打補丁。
Solana需要成長，但去中心化不是安全的必要條件。
權衡與平衡
理解了Solana高速吞吐的原理之後，我意識到它的性能突破是犧牲了部分去中心化特性換來的。
極端的去中心化意味着節點之間完全平等，達成共識並不容易，需要反覆通信，結果就是效率低下。如果暫時不能理解，就回想一下開會的時候如果都是平級同事，很難達成一致，總得有一個人站出來主持大局。
極端中心化的狀態下，不需要達成共識，所有節點都聽從中心節點的安排就行，令行禁止，效率非凡，就像領導指派工作，大多數情況下員工只能說“好的收到”。
去中心化不是絕對的有或無的概念，中心化與去中心化也不是非0即1的關係，大概是個光譜。
做個不恰當的類比，極端的中心化就像古代的皇帝，所有人都聽一個人的；
極端的去中心化大概是無政府狀態，誰也不領導誰，比如比特幣網絡，節點之間平等通信。
但是在0和1之間，還有廣闊的中間地帶，很難說絕對的中心化還是絕對的去中心化。
比如班級管理中所有小朋友輪流當班長，誰都是中心但誰又都不是中心，這是Solana的輪值Leader方式；
再比如每年競選，在所有小朋友中選出幾個人組成班委，定期輪換，長期來看“核心”並不穩定集中，也是介於中心化與去中心化的模糊地帶。
效率和去中心化的權衡，沒有十全十美，也不會有“多快好省”俱全。
BTC用緩慢處理速度換來了安全穩定的去中心化網絡，以太坊網絡向效率方向邁了一小步，如今的Solana邁了一大步出去，當然代價也顯而易見。
我覺得Solana的嘗試是積極的，一片空白的世界不應該只有兩個巨頭，它倆合起來也喫不下整個生態系統。還有很多場景的需求沒有滿足，很多問題需要解決。
解決的過程也是尋找平衡的過程：在絕對的去中心化，和絕對的效率兩極中間，什麼情況下應該選擇什麼，什麼情況下又應該犧牲什麼。
Solana權衡利弊，踩在了效率和去中心化蹺蹺板的一個點上。
但蹺蹺板不止一個點，三足鼎立也許也不是終態，一起且行且看，朋友們我們下週見。
