Solanaは世界で最もパフォーマンスの高いパーミッションレスブロックチェーンとして知られており、テストネット上で1秒あたり50,000トランザクション（TPS）を超える持続的なスループットをサポートできます。このパフォーマンスは、ネットワーク容量を最適化し、ブロックチェーン開発の新たな段階を示すいくつかの革新的なテクノロジーによって実現されています。
Contents
Solanaの主なイノベーション
Solanaの優れたパフォーマンスは、8つの主要なイノベーションに基づいて構築されています。
1. ProofofHistory（PoH）:コンセンサスが得られるまでの時間。
2. タワーBFT:PBFTのPoHに最適化されたバージョン。
3. Turbine:ブロック伝播プロトコル。
4. GulfStream:メモリプールのないトランザクション転送プロトコル。
5. Sealevel:並列スマートコントラクトランタイム。
6. パイプライン:検証を最適化するためのトランザクション処理ユニット。
7. Cloudbreak:水平スケールのアカウントデータベース。
8. レプリケーター:分散型台帳ストア。
画像出典: モトリーフール
履歴証明（PoH）
分散システムにおける最も困難な問題の1つは、時間の合意です。ビットコインのPoWアルゴリズムの最も重要な機能は、システムの分散型クロックとして機能することであると主張する人もいます。SolanaのPoHは、特定の瞬間にイベントが発生したことを証明する履歴記録を作成することでソリューションを提供します。
PoHは、評価に特定の数の連続ステップを必要とする高周波検証可能な遅延関数（VDF）ですが、効率的かつ公的に検証できる独自の出力を生成します。これにより、各カウンター間でリアルタイムの時間が経過し、記録された順序がリアルタイムと同じであることが保証されます。
タワーBFT
Tower BFTは、PracticalByzantine Fault Tolerance（PBFT）のPoHに最適化されたバージョンであり、Solanaが効率的にコンセンサスを達成できるようにします。
タービン
Turbineは、データをより小さなパケットに分割してスループットと効率を向上させるブロック伝播プロトコルです。
メキシコ湾流
Gulf Streamは、メモリプールのないトランザクション転送プロトコルであり、トランザクションがメモリプールで費やす時間を短縮することで、Solanaが高いTPSを達成できるようにします。
海面
Sealevelは、Solanaが複数のトランザクションを同時に実行できるようにする並列スマートコントラクトランタイムであり、スループットを向上させます。
パイプライン処理
パイプライン処理は、検証プロセスを最適化するトランザクション処理ユニットであり、Solanaが大量のトランザクションを効率的に処理できるようにします。
クラウドブレイク
Cloudbreakは、ネットワーク全体での同時読み取りと書き込みを可能にすることで、Solanaの高スループットをサポートする水平スケールのアカウントデータベースです。
レプリケーター
レプリケーターは、Solanaネットワーク全体でデータの可用性と信頼性を保証する分散型台帳ストアです。
履歴証明の仕組み
SolanaのPoHコンセンサスメカニズムは、暗号的に安全な関数によって実行される一連の計算を使用して、2つのイベント間の経過時間を検証します。この関数はシングルコアプロセッサ上で順次動作し、各出力が次の計算の入力として使用されます。現在の出力と関数が呼び出された回数が定期的に記録されます。
データは、そのハッシュを前の状態に追加することでシーケンスに挿入でき、予測不可能性を確保し、並列化を防止します。これにより、次のハッシュが生成される前に、データの存在を示す検証可能なタイムスタンプが作成されます。
履歴証明の利点と欠点
長所
- トランザクションの高速化:PoHにより、すべてのノードがトランザクションの順序に同意する必要がなくなり、処理が高速化されます。
- スケーラビリティ:処理の高速化により、Solanaは1秒あたりにより多くのトランザクションを処理できるようになります。
- エネルギー効率:PoHはPoWと比較してエネルギー消費を削減します。
- 分散化:PoHはノード間に信頼を分散することで分散化を維持します。
短所
- 複雑さ:PoHはネットワークに複雑さを加え、バグや脆弱性のリスクを高めます。
- ハードウェア要件:ノードのハードウェア要件が高いと、参加コストが高くなる可能性があります。
PoH対PoS対PoW
| コンセンサスメカニズム | プルーフ・オブ・ワーク（PoW） | プルーフ・オブ・ステーク（PoS） | 履歴証明（PoH） |
|---|---|---|---|
| 検証*- | マイナーは計算能力を使用します | バリデーターは暗号通貨を賭ける | 時間ベースの検証に検証可能な遅延関数を使用 |
| 報酬*- | マイナーは報酬と取引手数料を獲得します | バリデーターはステーキング報酬を受け取ります | 参加者は取引手数料を獲得 |
| 効率*- | 高いエネルギー消費 | PoWよりも効率的 | 高い拡張性と効率性 |
| エネルギー使用*- | 高 | 中程度 | 低い |
結論
SolanaのProof of History（PoH）は、PoWやPoSなどの従来のコンセンサスメカニズムに代わる有望な代替手段を提供します。PoHは複雑さとより高度なハードウェア要件をもたらしますが、速度、拡張性、エネルギー効率において大きな利点をもたらします。ブロックチェーン技術が進化し続けるにつれて、PoHとSolanaのイノベーションがこの分野のさらなる進歩を促進する可能性があります。