ブロックチェーンの合意メカニズムは、トランザクションの妥当性を検証し、正確な順序でブロックチェーンに追加する責任があります。選択された合意メカニズムによって、検証と順序付けの効率が異なり、スループットのレベルも異なります。ブロックチェーンの世界では、Solanaは高性能なチェーンで、400msのブロック時間と秒間トランザクション数（TPS）が平均で2,000から3,000, 理論上のピークTPSは65,000です（参考までに、EthereumのTPSはおおよそ12です）。

この記事では、ソラナのアーキテクチャの中で重要な役割を果たしているいくつかのポイントを強調することを目的としています。それは、その高いスループットに貢献しているDelegated Proof-of-Stake（DPoS）コンセンサスメカニズムとProof-of-History（PoH）メカニズムです。

1. 伝統的なコンセンサスメカニズム

まずは、ブロックチェーンの主要な既存のボトルネックの1つ、スケーラビリティを理解することから始めましょう。

分散型ブロックチェーンネットワーク内の各ノードは、独自の内部クロックを持ち、それによって動作します。トランザクションが発生すると、ノードはこのローカルシステムクロックに従ってトランザクションにタイムスタンプを付けます。

ノードの内部クロック

取引の最終的な承認または拒否も、このローカルシステムブロックに基づいてタイムスタンプが付けられます。従来のコンセンサスメカニズムの一例としてProof-of-Work (PoW)そしてProof-of-Stake (PoS)、すべてのノードは互いに通信して、時間が経過したことを確立する必要があります。

世界中の数千のノードを持つ分散型ブロックチェーンでは、ノードのローカルシステムクロックの不一致が表面化し、取引のタイムスタンプがノード間で異なることが避けられません。これは、ノードが取引が行われたかどうかとその順序に関して合意に達する必要がある際に問題として浮上します。これはタイムスタンプ同期の問題として知られ、ネットワークがノード数を増やすことで分散化を強化すると、より深刻で複雑になります。

結果として、これは悪意のある攻撃の可能性のある経路を作成します。時間の不一致により、悪意のある行為者は本物のタイムスタンプに類似した偽の取引をブロードキャストして、ネットワークを乗っ取ろうとします。取引の操作を防ぐためには、タイムスタンプの正確さを検証するために多くの時間と処理能力を費やす必要があります。これはブロックの確認の遅延やブロックの拒否につながる可能性があります（ノードは異なるタイムスタンプのためにブロックを無効として投票する可能性があります）。

2. Proof-of-History (PoH)とは何ですか

Proof-of-History (PoH)は、トランザクションが正しい順序で配置されていることを証明するためにSolanaで使用され、ネットワーク内のバリデータによって簡単に検証できます。

セクション1で言及されているように、ノードが個々のクロックを持っている状況とは対照的に、PoHは、2つのイベント間の時間経過をノードが検証するために使用するグローバルブロックと考えることができます。このユニバーサルクロックにより、ノードは同じ履歴記録のトランザクションを表示し、トランザクションの順序に関する潜在的な不一致を抽象化します。これにより、コンセンサスが迅速に達成され、トランザクションの検証とブロックチェーンへの追加にかかる時間が大幅に短縮されます。

PoHは、取引の継続的で時系列的な記録を作成するために暗号化手法に依存しています。これについてもう少し詳しく見てみましょう。

3. PoHへの技術的なダイブ

各トランザクションは、その入力を取り、一意で予測不可能な出力を生成することで知られる暗号ハッシュ関数SHA-256を介して処理されます。トランザクションがハッシュ化されると、その出力が次のトランザクションのハッシュの入力となります。このプロセスにより、ハッシュされた出力内でのトランザクションの組み込み順序が生じ、長く連続したチェーンが作成されます。

PoHは、ブロックチェーン内での時間の経過を検証する上で不可欠な検証可能な遅延関数（VDF）を活用しています。VDFは、以前のハッシュに依存するだけでなく、経過時間も取り込む計算上高負荷な関数です。このメカニズムにより、Solanaは、生成された連続的な出力に実時間が経過したことを暗号的に証明できます。その結果、一貫したイベントのタイムラインを確実にすることで、取引の明確で検証可能な順序が確立されます。したがって、バリデーターは経過した時間を簡単に検証でき、ネットワークの信頼性がさらに向上します。

SolanaでのPoHの使用は、セキュリティと整合性の堅牢な層を追加します。ハッシュチェーンの任意の部分を改ざんすると、その後のすべてのハッシュを再計算する必要があり、ネットワークを変更から保護する手間のかかる取り組みとなります。

PoHは、バリデーターがブロックごとに処理する情報量を大幅に削減します。トランザクションの最新状態のハッシュバージョンを使用することで、ブロックの確認時間が劇的に短縮されます。バリデーター（またはレプリケーターノード）がブロックを受信すると、PoHシーケンスは彼らに暗号的に信頼性のあるトランザクションの順序を提供し、再検証なしに信頼できます。この効率性は、コンセンサスメカニズムを迅速に進める上で重要であり、ネットワークは次のバリデーターを選択して進むことができます。

4. Delegated Proof-of-Stake (DPoS)

PoHの理解を深めることで、このセクションではPoHがSolanaの合意形成メカニズムであるDPoSにどのように利用されているかについて説明します。

DPoSでは、$SOLをステークするすべての検証者がネットワークガバナンスに参加できるようになります-ブロックの妥当性に投票し、それがブロックチェーンに追加されるべきかどうかを決定します。ステーキングプロセスに直接関与したくない$SOL保有者（私とあなた）は、トークンを他の検証者に委任することができ、これにより、実質的に彼らを委任者にします。この委任プロセスにより、委任者の投票権（保有する$SOLの量に比例）がこれらの検証者に割り当てられます。$SOLをステークする代わりに、委任者はブロック報酬の一部を受け取ります。

DPoSシステムは、より大きなステークを持つノードがトランザクションを検証し、ブロックチェーンに追加する可能性が高いという原則に基づいて動作します。ブロック報酬を獲得するこの機会は、ノードに高いパフォーマンスとインテグリティを維持するよう奨励します。

DPoSとPoHの両方を理解した上で、知識を組み合わせて、Solana上で典型的なブロック確認がどのように見えるかを概観しましょう。

5. Solanaのコンセンサスメカニズムの高レベル概要

1. リーダーノードの選択
   リーダーノードは、PoHシーケンス（トランザクションの順序付け）の生成とブロックの作成を担当します。
   この選考プロセスは、ノードが持つステークの重みに基づいており、トークン保有者がそれらに委任することで増加します。リーダーの役割は検証者の間でローテーションされます。
2. トランザクションのタイムスタンプ
   リーダーノードはトランザクションを受信し、それらにPoHを使用してタイムスタンプを付与し、トランザクションの順序を生み出します。
3. ブロック作成
   PoHのシーケンスから、リーダーノードは次にブロックを作成します
4. ブロック伝播
   新しく作成されたブロックは、複製ノード（分散型ネットワーク内の他の検証ノード）に送信されます
5. トランザクションの有効性検証
   複製ノードは、次の2つのコンポーネントを検証します:
   トランザクションの順序: PoH シーケンスを使用して、トランザクションが正しい順序になっていることを確認します。これはユニバーサルクロックであるため、この検証では、(PoWやPoSなどの一般的なコンセンサスメカニズムのように)ノード間のやり取りは必要ありません。
   トランザクションの有効性：トランザクションがネットワークのルールに従い、有効であることを確認します。
6. ブロック最終化
   取引の順序と有効性の両方の検証が完了すると、ブロックがブロックチェーンに追加されます。次のリーダーノードが選択され、プロセスが再開されます。

6. 結論

ソラナは、最近の進展を含む、そのブロックチェーンのアーキテクチャを改善するために、精力的に取り組んできました。QUIC, ステークウェイトのQoSとローカライズされた手数料市場。さらに、エコシステムは、ローンチによる効率の大幅な向上を期待しています。FiredancerSolanaのユニークなアーキテクチャを活用して構築できる新しいユースケースに注目する価値があります- OPOS（Solanaでのみ可能）。

その間、Solana上で構築されたプロトコルをチェックしてみてくださいここそして、それらとのやり取りを試してみてください！

参考文献

1. Helius | PoH、PoS、PoW - 説明されました
2. アナトリー| Proof of History: ブロックチェーンのための時計
3. Gemini | ソラナ (SOL): 暗号通貨の大衆へのスケーリング

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