La Proof of History in Solana: velocità, scalabilità ed economia

solana proof Hystor Velocità, scalabilità ed economia nelle transazioni: sono queste le caratteristiche salienti della blockchain decentralizzata Solana (token: SOL).

I creatori di questo progetto, nato nel 2017, si sono concentrati sulla ricerca di queste prestazioni con lo scopo di realizzare un'infrastruttura orientata allo sviluppo e al funzionamento di app decentralizzate (dApp) facili da usare (user-friendly), per fare in modo che i servizi offerti sulla blockchain si possano diffondere il più possibile tra gli utenti.

Le performance di Solana sono state rese possibili grazie agli sforzi di uno dei suoi fondatori, Anatoly Yakovenko, già ingegnere di Qualcomm, nel trovare il modo per ottenere una rete di nodi decentralizzati che presentassero le stesse prestazioni di un singolo nodo. L'esito di questo lavoro di ingegno sono state le 8 tecnologie presentate in questo articolo (in inglese) e che vengono di seguito elencate:

  • La Proof-of-History (PoH);
  • La Tower BFT (Bizantine Fault Tolerance o problema dei generali bizantini), grazie alla quale la versione del ledger (del registro distribuito) votato dai validatori non può essere cambiato;
  • Turbine, l'algoritmo che permette di spezzare i blocchi in piccoli pacchetti e fare in modo che i singoli validatori verifichino transazioni senza sovraccarico di larghezza di banda, guadagnandone dunque in velocità;
  • Gulf Stream, tecnologia che permette di ridurre le code di transazioni non confermate;
  • Sealevel, teconologia che permette di eseguire migliaia di Smart Contracts in parallelo;
  • Pipelining, Transaction Processing Unit (TPU), soluzione attraverso la quale si validano e replicano le transazioni, processate in diversi step e da hardware diversi, facendo in modo che il processo non si fermi mai;
  • Cloudbreak, database a scalabilità orizzontale che evita lo sharding;
  • Archivers, il registro distribuito di Solana.


Cercheremo ora di spiegare in modo facile come funziona la Proof-of-History e in che cosa si distingue dagli altri protocolli Proof-of-Work e Proof-of-Stake.

Una rete decentralizzata è per definizione globale, quindi i vari nodi operano in orari differenti, in più c'è l'esigenza di avere consenso attraverso la rete sia sulla transazione che sul tempo. In informatica, il tempo è di solito regolato da sistemi centralizzati come il NTP (Network Time Protocol), modello client-server fondato sulla fiducia (trust). Si tratta dunque di un sistema centralizzato, che, in caso di problemi del server o attacco allo stesso, impedisce o rallenta le operazioni del network che vi fa riferimento. La tecnologia blockchain si presenta come trustless, nel senso che non c'è una terza parte di fiducia a fare da garante di una transazione (ad esempio: la banca), ma la fiducia dei partecipanti di una rete viene riposta nella crittografia a chiave pubblica e nelle regole del protocollo di consenso che istituisce la rete stessa. È quindi evidente come acquisire una temporizzazione da un sistema centralizzato esterno non sia nello spirito della tecnologia blockchain. Un dato, noto come timestamp (una marca temporale, in italiano), garantisce la conoscenza inequivocabile e immodificabile del momento nel quale il blocco è stato minato e validato, questo implica il fatto che qualsiasi transazione nel registro sia certificata da tutta la rete, in una certa sequenza. Alcune blockchain, su tutte Ethereum, affrontano la questione ricorrendo ad un timestamp medio tra tutti i nodi della rete, e le transazioni sono validate secondo l'ordine nel quale sono ricevute. I validatori devono comunicare tra di loro per concordare il passaggio del tempo e questo rallenta le operazioni della rete.

Solana risolve il problema con una fonte di temporizzazione nella rete che precede il consenso, la Proof-of-History. Per farlo, gli sviluppatori hanno integrato una Verifiable Delay Function (VDF), funzione ricorsiva che segnala non l'ora dell'evento, ma "quando nel passato e nel futuro dello stato globale della macchina è avvenuta la transazione" (dal sito Solana.com). Ogni nodo di validazione mantiene il proprio orario, codificandolo con un algoritmo di hashing SHA-256. Questo crea un legame logico fra i nodi, che non richiede forme di ri-sincronizzaizone, di modo che "ogni singolo nodo possa validare l'intera catena con solamente un piccolo pezzo di informazione", perché è possibile individuare il momento esatto nel quale è avvenuto un evento. La VDF rende possibile verificare che i minatori dei blocchi abbiano atteso il tempo necessario per il cambiamento di stato della rete.

In questo modo, la rete lavora a prescindere dal suo stato e i nodi di validazione possono cambiare "senza che i nodi comunichino uno con l'altro", rendendo più leggero il loro carico di lavoro, permettendo al network di funzionare sempre, senza fermarsi mai, e di aumentare significativamente la velocità di elaborazione delle transazioni. La blockchain Solana, infatti, riesce a realizzare un blocco ogni 400 millisecondi, per un totale di 50.000 transazioni circa al secondo (TPS), verificabili costantemente sulla pagina web www.solana.com. Questo perché la VDF permette tutti i blocchi che hanno rispettato il protocollo vengano validati, mentre le altre blockchain ne validano uno solo per volta, pur garantendo che venga rispettato l'ordine di generazione.

I validatori leader ruotano costantemente. Per stabilire chi possa svolgere il ruolo di validatore, Solana si affida anche, in combinazione, alla Delegated Proof-of-Stake. Un validatore leader processa la transazione e stabilisce lo stato della rete, dopodiché gli altri validatori votano per confermarlo.

Per ottenere questi risultati, si è dovuta ottimizzare la comunicazione tra i nodi della rete, ispirandosi alla tecnologia utilizzata per i telefoni cellulari Time Division Multiple Access (TDMA), grazie alla quale un canale di comunicazione viene condiviso grazie ad una ripartizione del tempo di accesso nota come slot. Nell'ecosistema della blockchain, questo si traduce in un immaginario orologio con una suddivisione del tempo molto, molto piccola, con il quale "tutti i nodi di convalida concordano".

A guadagnarci non sono solamente velocità ed economia, ma anche la componibilità (composability) delle soluzioni sulla rete, che non ha bisogno di sharding (frammentazione della blockchain in più parti, soluzione adottata da Ethereum), o di layer 2, o di sidechain, con i loro problemi di sovraccarico e la difficoltà di coordinamento. Solana è tutta layer 1, a tutto vantaggio della interoperabilità tra diversi Smart Contracts nel segno della massima sinergia. La grande scalabilità della rete la rende anche estremamente economica per sviluppatori e utenti, dato che le transazioni costano solo 0,01$.

In conclusione, il breve video esplicativo della Proof-of-History di Solana

https://www.youtube.com/watch?v=rywOYfGu4EA 

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Lunedì, 23 Dicembre 2024