Pharos Network — это высокопроизводительная модульная публичная блокчейн-сеть первого уровня, обладающая основными преимуществами в масштабируемости, совместимости и безопасности. Pharos стремится обеспечить эффективное выполнение, консенсус и индивидуальную поддержку для следующего поколения блокчейнов, boasting производственной мощностью 50 000 транзакций в секунду (50K TPS), пропускной способностью 2 Гигагас и производительностью уровня DP 5 (высший стандарт среди текущих EVM-совместимых цепей).

В этой статье будет глубоко проанализирован архитектурный дизайн сети Pharos с следующих аспектов: механизм консенсуса, модель исполнения, инновации в хранении, оптимизация сетевого уровня, эффективность конвейера и модульная структура SPN.

Анализ архитектуры сети Фарос

Сеть Фарос использует модульную и настраиваемую многослойную архитектуру, достигая двойных целей — высокой производительности и гибких обновлений за счет разъединения слоя исполнения, слоя консенсуса, слоя расчетов и слоя доступности данных. Ниже мы проанализируем основные технические характеристики слоя за слоем.

• Сетевой уровень

- Использование оптимизированного P2P Gossip протокола для передачи сообщений с низкой задержкой.- Встроенный канал связи между SPN (Специальная Обработка Сети)

• Слой консенсуса

- Основанный на адаптивном асинхронном BFT консенсус-протоколе, он сочетает в себе высокую отказоустойчивость с низкой задержкой.- Алгоритм оптимизации сортировки транзакций, снижающий нагрузку на узлы валидации и повышающий эффективность.

• Уровень исполнения

- Поддержка двух виртуальных машин: совместимый с EVM уровень + высокопроизводительная среда выполнения WASM - Оснащен и поддерживает движки выполнения на основе LLVM, параллельную обработку транзакций, оптимистичное выполнение и SALI (инференция умного списка доступа)

• Слой расчета

- Проверьте механизм повторного стекинга кросс-цепи узлов для достижения совместной безопасности в экосистеме.- Финальное подтверждение транзакции менее чем за секунду в многовыполнительных средах

• Слой доступности данных и хранения

- Pharos Store: Эффективная модель блокчейн-хранилища, поддерживающая многоверсионный контроль- Используя технологию сжатия ADS и дельта-кодирования, динамическую оптимизацию ввода-вывода для снижения накладных расходов на чтение и запись диска.

• SPN (Специальная Обработка Сети) Фреймворк

- SPN позволяет разработчикам настраивать уровень выполнения блокчейна и свободно конфигурировать модель консенсуса. - Полу-независимый режим работы: наслаждаясь безопасностью и данными основной сети, поддерживать независимую масштабируемость.

Далее мы углубимся в ключевые технологические реализации и инновационные проекты на различных уровнях.

Сетевой уровень

Сетевой уровень является основой всех коммуникаций в системе, использующей оптимизированный P2P Gossip протокол для эффективного распространения блоков, транзакций и сообщений консенсуса. Протокол обладает возможностями адаптивного распределения пропускной способности, позволяя динамически настраивать ресурсы в зависимости от текущей нагрузки сети, обеспечивая высокоскоростные транзакции и передачу данных даже в условиях высокого давления. Кроме того, этот уровень поддерживает каналы связи между SPN, предоставляя поддержку совместимости с низкой задержкой для различных сред выполнения.

Механизм консенсуса Pharos

Сеть Pharos использует инновационный дизайн консенсуса, который сочетает механизмы устойчивости к сбоям BFT с асинхронным выполнением и протоколами быстрого подтверждения, что повышает пропускную способность системы, справедливость транзакций и скорость окончательного подтверждения. В отличие от традиционных реализаций BFT, Pharos не требует фиксированной роли лидера и раундовой коммуникации, а позволяет нескольким узлам-валидаторам инициировать, проверять и подтверждать транзакции параллельно, эффективно избегая узкого места производительности, вызванного единым лидером.

Этот механизм консенсуса также реализует динамическую сортировку транзакций, что не только обеспечивает справедливость транзакций и уменьшает отклонения в процессе создания блоков, но и сохраняет согласованность глобального порядка транзакций в условиях значительных колебаний сети. Примечательно, что механизм быстрого выполнения позволяет транзакциям, соответствующим определённым условиям, обойти полный процесс консенсуса и напрямую перейти к этапу подтверждения, тем самым уменьшая среднее время подтверждения и улучшая общую пропускную способность системы. Этот хорошо продуманный механизм консенсуса позволяет сети Pharos поддерживать высокую пропускную способность и низкую задержку стабильной работы на глобальном уровне.

Основные характеристики:

• Асинхронная архитектура выполнения
• Динамическая сортировка торговли
• Быстрое выполнение пути
• Оптимизированный механизм ротации лидеров и голосования

Слой выполнения Pharos

Суть слоя исполнения Pharos заключается в его инновационном исполняющем движке, который предоставляет разработчикам большую гибкость благодаря двойной виртуальной машине (EVM + WASM). Исполняющий движок сочетает в себе преобразование промежуточного представления (IR) на основе LLVM и технологию спекулятивной параллельной обработки, используя множество мер оптимизации производительности, включая слияние операций, продвижение регистров и спекулятивное выполнение. Эти техники оптимизации позволяют смарт-контрактам выполняться параллельно, обеспечивая при этом детерминированность результатов выполнения.

Чтобы进一步 повысить эффективность выполнения, Pharos представил технологию вывода умного списка доступа (SALI). SALI может предсказывать записи состояния, к которым контракт будет обращаться, с помощью статического или динамического анализа, что позволяет исполнительному движку группировать транзакции с несовпадающими паттернами доступа к состоянию для параллельного выполнения, тем самым избегая конфликтов доступа к состоянию. Кроме того, эта технология может предварительно загружать объекты состояния контракта для ускорения скорости выполнения.

Pharos также предоставляет Ph-WASM, среду выполнения WASM, специально разработанную для блокчейна. Ph-WASM не только поддерживает детерминированное высокоскоростное выполнение, но и нативно поддерживает такие языки программирования, как Rust и Go, позволяя разработчикам создавать высокопроизводительные, переносимые dApps и модели ИИ непосредственно на цепочке.

Основные характеристики:

• Поддержка оптимистичного выполнения и пакетной обработки транзакций
• Технология вывода списка умного доступа (SALI)
• Среда Ph-WASM, поддерживающая многоязычные смарт-контракты

Система хранения Pharos Store

Pharos Store — это масштабируемая, высокопроизводительная блокчейн-система хранения, специально разработанная для решения проблем раздувания состояния и низкой эффективности ввода-вывода. Этот инновационный механизм хранения данных предназначен для поддержки проверенного хранения версионированного состояния. Система использует две основные технологии: многоверсионное дерево Меркла с дельта-кодированием (DMM-Tree) и хранение версионированных страниц с журналированием (LSVPS), эффективно устраняя проблемы с эффективностью, присутствующие в традиционных системах на основе дерева Меркла Патриции.

По сравнению с моделью хранилища trie в Ethereum, Pharos Store может обеспечить более быструю выборку состояния, поддерживает параллельную обработку Меркле и снижает общие накладные расходы на хранение на 80%. Система значительно сокращает усиление записи, храня только измененные данные состояния и используя механизм индексирования на основе версий, что приводит к увеличению пропускной способности ввода/вывода до 15,8 раз.

Магазин Pharos использует модель хранения только для добавления, что обеспечивает безопасность данных во время одновременных записей и позволяет быстро восстанавливать данные после сбоев узлов. Кроме того, система способна генерировать эффективные доказательства проверки для легких клиентов и поддерживает интеллектуальное иерархическое управление хранением для горячих и холодных данных.

Основные характеристики:

• Технология многоверсионного дерева Меркла с дельта-кодированием (DMM-Tree)
• Решение по хранению версий структуры журналов (LSVPS)
• Легкий протокол передачи активов SPN

Фарос Пайплайн

Пайплайн Pharos использует архитектуру многопоточности с параллельным выполнением, эффективно решая проблемы производительности, вызванные синхронным выполнением состояния и последовательной валидацией блоков в традиционных системах блокчейн. Параллелизируя ключевые процессы, такие как выполнение, мерклеизация и подтверждение состояния, он повышает эффективность использования ресурсов ЦП, дискового ввода-вывода и сети.

Основной этап обработки:

• Параллельная обработка блоков:

- Параллельное выполнение процессов, Мерклеизация и обновления состояния

• Динамическое распределение ресурсов:

- Распределяйте ресурсы CPU, I/O и сети в зависимости от текущего спроса

• Гибкий механизм подтверждения:

- Реализовать сортировку, торговлю и финализацию блоков на разных глубинах.

Каждый этап обработки в пайплайне Pharos поддерживает динамическое распределение ресурсов в зависимости от реального спроса на пропускную способность. Система инновационно разрабатывает гибкий слой окончательного подтверждения, позволяя dApps и клиентам получать раннее подтверждение порядка транзакций и результатов выполнения до полного подтверждения блока. Эта функция особенно важна для высокочастотной торговли, DeFi и других приложений с высокими требованиями к реальному времени.

Благодаря своему интеллектуальному адаптивному алгоритму планирования и эффективному механизму координации ресурсов, конвейер Pharos может достигать пропускной способности более 200 000 TPS в рамках 64-ядерной вычислительной структуры, при этом снижая задержку на 30%-50% по сравнению со стандартными моделями конвейера блокчейна.

Архитектура Pharos SPN

Pharos SPN (Специальная Сетевая Обработка) — это среда выполнения, адаптированная для конкретных приложений, которые глубоко интегрированы в архитектуру основной сети Pharos, сохраняя при этом независимую операционную логику и систему конфигурации. Каждая SPN имеет полный независимый исполнительный движок, кластер узлов валидации, механизм повторного стекинга и структуру правил управления.

Архитектура SPN

• SPN Менеджер:

- Поддерживайте управление жизненным циклом, реестр узлов и выполнение правил управления.

• Адаптер SPN:

- Продвигать меж-SPN связь и верификацию сообщений

• Повторное стейкинг и безопасность совместного валидатора:

- Позволить валидаторам повторно ставить активы в несколько SPN.

SPN очень подходит для вычислительно интенсивных задач, таких как доказательства с нулевым разглашением в машинном обучении (доказательства zkML), безопасные многопартийные вычисления (SMPC), обучение AI моделей и производные DeFi. Они поддерживают обязательное включение и механизмы экстренной ситуации, обеспечивая необратимость транзакций при защите автономии активов пользователей.

Что касается совместимости, SPN также взаимодействует через протокол совместимости между SPN, что позволяет выполнять атомарные операции и обмен данными между SPN и основной цепочкой. Валидаторы могут повторно ставить $stPHRS в любой SPN и получать соответствующие токены $rstPHRS, которые могут быть использованы для управления, делегирования и ликвидного майнинга.

Совместимость Cross-SPN

• Протокол обмена сообщениями Cross-SPN:

- Достигайте бесперебойного совместного выполнения на нескольких слоях блокчейна

• Сопротивление цензуре и механизмы экстренной помощи:

- Защита пользователей от обязательных торговых проверок

Совместимость и межцепочечная связь

Сеть Pharos изначально поддерживает кросс-цепочные приложения, предоставляя два основных протокола связи — внутренний (взаимодействия внутри SPN) и кросс-цепочную связь (соединение с внешними блокчейнами). Кросс-SPN фреймворк обмена сообщениями обеспечивает бездоверительную передачу сообщений между SPN, используя доказательства и подписи консенсуса для проверки подлинности.

Основные функции:

• Передача сообщений между цепочками
• Синхронизация данных Cross-SPN
• Множественное взаимодействие смарт-контрактов VM

Эти функции обеспечивают ключевую поддержку для приложений, таких как кросс-чейн DeFi, расчет реальных активов (RWA), оракульные сети и сотрудничество моделей ИИ в различных средах выполнения.

В целом, Pharos Network переопределяет стандарт инфраструктуры блокчейна Layer-1, интегрируя модульный дизайн, высокопроизводительную обработку, параллельные вычисления и совместимость на каждом уровне нашей архитектуры. Сочетание уникального адаптивного механизма консенсуса, параллельного исполняющего движка, архитектуры с несколькими виртуальными машинами, высокоскоростной системы хранения и модульной структуры SPN позволяет разработчикам создавать приложения с высокой масштабируемостью, устойчивостью к цензуре и безопасностью.

Сеть Pharos стремится безупречно соединить традиционные финансы (TradFi) с децентрализованными финансами (DeFi), предоставляя поддержку инфраструктуры блокчейна институционального уровня для децентрализованных приложений, основанных на ИИ, частных финансовых транзакций и масштабируемых экосистем DeFi.

Заявление:

1. Эта статья воспроизводится из [TechFlow] Авторское право принадлежит оригинальному автору [TechFlow] Если у вас есть какие-либо возражения против повторной публикации, пожалуйста, свяжитесь с Команда Gate LearnКоманда обработает это как можно быстрее в соответствии с соответствующими процедурами.
2. Отказ от ответственности: Мнения и взгляды, выраженные в этой статье, принадлежат только автору и не являются инвестиционным советом.
3. Другие языковые версии статьи переведены командой Gate Learn, если не указано иное.ГейтВ таких обстоятельствах запрещается копировать, распространять или плагиатить переведенные статьи.