El mecanismo de consenso de una cadena de bloques es responsable de validar la validez de las transacciones y agregarlas a la cadena de bloques en una secuencia precisa. Dependiendo del mecanismo de consenso elegido, la eficiencia de la validación y los procesos de ordenación difiere, lo que resulta en diferentes niveles de rendimiento. En el ámbito de las cadenas de bloques, Solana es una cadena de alto rendimiento, con un tiempo de bloque de 400ms y transacciones por segundo (TPS) que oscilan entre2,000 a 3,000, con un pico teórico de TPS de 65,000 (para referencia, el TPS de Ethereum es aproximadamente 12).

Este artículo tiene como objetivo destacar un par de arquitecturas de Solana que desempeñan un papel crítico en contribuir a su alto rendimiento, a saber, su mecanismo de consenso de Delegated Proof-of-Stake (DPoS) y el mecanismo de Proof-of-History (PoH).

1. Mecanismo de consenso tradicional

Comencemos por comprender uno de los cuellos de botella clave existentes de las blockchains: escalabilidad.

Cada nodo en una red blockchain descentralizada tiene su propio reloj interno por el que opera. Cuando ocurre una transacción, los nodos marcarán la transacción según el reloj del sistema local.

Reloj interno del nodo

La confirmación o rechazo final de las transacciones también se marcará con la marca de tiempo de acuerdo con este bloque del sistema local. Con mecanismos de consenso tradicionales comoPrueba de trabajo (PoW) yPrueba de participación (PoS), todos los nodos tendrán que comunicarse entre sí para establecer que ha pasado el tiempo.

Para un blockchain descentralizado con miles de nodos en todo el mundo, es inevitable que surjan discrepancias entre los relojes del sistema local de los nodos, lo que resulta en que los sellos de tiempo de las transacciones difieran entre los nodos. Esto se convierte en un problema cuando los nodos tienen que llegar a un consenso sobre qué transacciones han tenido lugar y el orden de estas transacciones en el bloque. Esto se conoce como el problema de sincronización de sellos de tiempo y se vuelve más grave y complejo cuando una red mejora su descentralización aumentando el número de nodos.

Finalmente, esto crea un posible camino para ataques maliciosos. La discrepancia en el tiempo permite a los actores maliciosos transmitir transacciones falsas que son similares a las marcas de tiempo reales en un intento de hacerse cargo de la red. Para evitar esta manipulación de transacciones, se necesita mucho tiempo y potencia de procesamiento para verificar la precisión de la marca de tiempo. Esto podría resultar potencialmente en un retraso en la confirmación del bloque o incluso en el rechazo del bloque (los nodos podrían votar para que el bloque sea inválido debido a las marcas de tiempo diferentes).

2. ¿Qué es la Prueba de Historia (PoH)

La Prueba de Historia (PoH) se utiliza en Solana para demostrar que las transacciones se colocan en la secuencia correcta, y esto puede ser fácilmente verificado por los validadores en la red.

A diferencia de lo mencionado en la sección 1, donde los nodos tienen sus relojes individuales, PoH se puede pensar como un bloque global que todos los nodos utilizan para verificar el paso del tiempo entre dos eventos. Con este reloj universal, los nodos ven el mismo registro histórico de transacciones, abstrayendo cualquier desacuerdo potencial sobre el orden de las transacciones. Esto permite que se alcance un consenso rápidamente y reduce significativamente el tiempo necesario para verificar una transacción y añadirla al blockchain.

PoH se basa en un método criptográfico para crear un registro continuo y cronológico de transacciones. Profundicemos un poco más en esto.

3. Inmersión técnica en PoH

Cada transacción se procesa a través de SHA-256, una función hash criptográfica conocida por su capacidad de tomar cualquier entrada y producir una salida única e impredecible. Cuando una transacción se hashea, su salida se convierte en la entrada para el hash de la siguiente transacción. Este proceso da como resultado un orden integrado de transacciones dentro de las salidas hasheadas, creando una cadena larga y continua.

PoH aprovecha las Funciones de Retardo Verificables (VDF), que son esenciales para verificar el paso del tiempo dentro de la cadena de bloques. Las VDF son funciones intensivas computacionalmente que no solo dependen del hash anterior, sino que también incorporan el tiempo transcurrido. Este mecanismo permite a Solana demostrar, criptográficamente, que ha pasado tiempo real en la generación de salidas secuenciales. Como resultado, hay un orden claro y verificable de las transacciones, asegurando una línea de tiempo consistente de eventos. Los validadores pueden verificar fácilmente cuánto tiempo ha pasado, mejorando aún más la confiabilidad de la red.

El uso de PoH en Solana añade una capa robusta de seguridad e integridad. Manipular cualquier parte de la cadena de hash requeriría recalcular todos los hashes subsiguientes, un esfuerzo intensivo que protege a la red contra alteraciones.

PoH reduce significativamente la cantidad de información que los validadores necesitan procesar por bloque. Al utilizar versiones hash de la última estado de las transacciones, los tiempos de confirmación de bloque se acortan drásticamente. Cuando los validadores (o nodos replicadores) reciben un bloque, la secuencia PoH les proporciona un orden de transacción criptográficamente confiable, en el cual pueden confiar sin necesidad de volver a verificar. Esta eficiencia es vital para acelerar el mecanismo de consenso, ya que la red puede seleccionar y pasar rápidamente al siguiente validador para la validación del bloque.

4. Prueba de participación delegada (DPoS)

Con una mejor comprensión de PoH, esta sección explica cómo se utiliza PoH en el mecanismo de consenso de Solana - DPoS.

En DPoS, cada validador que apueste $SOL podrá participar en la gobernanza de la red: votando sobre la validez de los bloques y si estos deben ser añadidos a la cadena de bloques. Los poseedores de $SOL (tanto yo como tú) que prefieran no participar directamente en el proceso de apuestas pueden delegar sus tokens a otros validadores, convirtiéndolos efectivamente en delegados. Este proceso de delegación asigna los derechos de voto de los delegados (proporcionales a la cantidad de $SOL que poseen) a estos validadores. A cambio de apostar $SOL, los delegados recibirán una parte de la recompensa por bloque.

El sistema DPoS opera bajo el principio de que los nodos con mayores participaciones tienen una mayor probabilidad de ser elegidos para validar transacciones y agregarlas al blockchain. Esta oportunidad de ganar recompensas de bloque incentiva a los nodos a mantener un alto nivel de rendimiento e integridad.

Dado un entendimiento tanto de DPoS como de PoH, pongamos el conocimiento junto para obtener una visión general de cómo se verá una confirmación de bloque típica en Solana.

5. Descripción general de alto nivel del mecanismo de consenso de Solana

1. Selección de un Nodo Líder
   El nodo líder será responsable de generar una secuencia de PoH (ordenar transacciones) y crear bloques.
   Este proceso de selección se basa en el peso de la participación que tiene un nodo, el cual se incrementa al tener delegados a los tenedores de tokens. El rol de líder será rotado entre validadores.
2. Marca de tiempo de transacciones
   El nodo líder recibirá transacciones y las marcará con la PoH para dar lugar a un orden de transacciones.
3. Creación de Bloques
   Con la secuencia de PoH, el nodo líder procede a crear un bloque
4. Propagación de bloques
   El bloque recién creado se enviará a nodos replicadores (los otros validadores dentro de la red descentralizada)
5. Verificación de validez de transacción
   Los nodos replicadores verificarán los siguientes dos componentes:
   Orden de transacción: Verifique que las transacciones estén en el orden correcto utilizando la secuencia de PoH. Dado que es un reloj universal, esta verificación no requiere comunicación de ida y vuelta entre nodos (como en los mecanismos de consenso comunes como PoW y PoS).
   Validez de la transacción: Verifique que las transacciones cumplan con las reglas de la red y sean válidas.
6. Finalización del bloque
   Una vez verificada tanto la orden de transacción como su validez, el bloque se agregará a la cadena de bloques. Se seleccionará el próximo nodo líder y el proceso comenzará de nuevo.

6. Conclusión

Solana ha estado trabajando incansablemente para mejorar la arquitectura de su blockchain, con desarrollos recientes que incluyen QUIC, QoS ponderado por participación y mercados de tarifas localizadas. Además, el ecosistema está anticipando una mejora significativa en su eficiencia con el lanzamiento deFiredancer. Vale la pena estar atento a los nuevos casos de uso que se pueden construir sobre Solana con su arquitectura única - OPOS (Solo Posible en Solana).

Mientras tanto, echa un vistazo a los protocolos construidos en Solanaaquí¡e intenta interactuar con ellos!

Referencias

1. Helius | Prueba de historial, prueba de participación, prueba de trabajo - Explicación
2. Anatoly | Prueba de Historia: Un Reloj para Blockchain
3. Gemini | Solana (SOL): Escalando Crypto hacia las Masas

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