Сравнение TON и Solana
В оригинальном техническом документе TON (параграфы 2.8, 2.9), написанном в 2017 году, было произведено сравнение TON с существующими блокчейнами. За это время появились некоторые новые блокчейны, предлагаем сравнить TON с Ethereum 2.0 и Solana.
Solana
Solana — несколько необычный проект для 2020-х годов: это проект с монолитным блокчейном, оптимизированный для очень быстрого выполнения специализированных транзакций. Он подобен проекту BitShares (разработан в 2013–2014 гг.), предшественнику EOS (разработан в 2016–2018 гг.).
Однако, вместо dPOS используется вариация алгоритма консенсуса PBFT, называемая Tower Consensus. Solana утверждает, что один блок генерируется каждую секунду или даже быстрее. За это приходится платить определенную цену, потому как порой следующий блок создается ДО того, как будет подтверждён предыдущий (цитата из официального блога: «В отличие от PBFT, Tower Consensus предпочитает живость согласованности»). Это может привести к созданию временных форков.
Для подтверждения блока в режиме реального времени, когда валидаторы распределены по разным точкам земного шара, потребуется несколько круговых обходов (с оптимистичной точки зрения, PBFT является протоколом трехэтапной фиксации), соответственно, в лучшем случае ему потребуется несколько секунд. Официальная документация подразумевает, что блок подтверждается по итогам 16 раундов голосования. При этом ожидается, что каждый раунд будет длиться примерно 400 мс. Таким образом, реальное время подтверждения блока составляет 6,4 секунды.
Можно сказать, что Tower Consensus, формально являющийся вариантом PBFT, лучше сравнивать с dPOS, который также обеспечивает быструю генерацию блоков за счёт более длительного времени подтверждения.
Ещё одна интересная особенность Solana заключается в том, что она сильно оптимизирована для выполнения очень простых и предопределенных транзакций, которые не меняют никакие данные, кроме, разве что баланса. Это позволяет параллельно проводить массовую проверку и выполнение транзакций. В этом Solana напоминает BitShares, предшественницу EOS, которая использовала DPOS (с такой же быстрой генерацией блоков и длительным подтверждением) и была оптимизирована для массового выполнения очень простых предопределенных транзакций.
Кроме того, Solana разработана таким образом, что проверка порядка исполнения транзакций может быть ускорена в тысячу раз на высокопроизводительном графическом процессоре, по сравнению со временем, необходимым для генерации этих транзакций.
В итоге Solana утверждает, что может выполнить до 700 000 простых транзакций в секунду (фактическое число, согласно этой статье, составляет 65 000, а не 700 000) при условии, что они не изменяют состояние аккаунта и не требуют много данных, а также при условии, что общее состояние всех аккаунтов помещается в оперативную память компьютера.
Опять же, это во многом соответствует тому, что BitShares обещали несколько лет назад. С той лишь разницей, что Solana, в отличии от BitShares, поддерживает различные типы транзакций, не определенные программным обеспечением блокчейна. Для этого используется вариант виртуальной машины под названием Berkley Packet Filter, предварительно скомпилированные программы для которой, могут быть загружены в блокчейн Solana и затем использоваться в транзакциях.
Следовательно, Solana формально является полным по Тьюрингу блокчейном, однако зачастую заявленные показатели производительности относятся к очень простым предопределенным транзакциям и имеют место быть только в том случае, если все данные учётных записей помещаются в оперативную память компьютера, поэтому мы считаем, что сравнение с BitShares всё ещё актуально.
Подводя итог, Solana — это «альтернативный блокчейн-проект третьего поколения» в терминологии раздела 2.8.15 TON WhitePaper. Очень похожий на BitShares, предшественника EOS, но с большей оптимизацией. Формально полный по Тьюрингу, но на самом деле способный выполнять только большое количество очень простых транзакций предопределенных типов, либо гораздо меньшее количество обычных транзакций. При заявленной возможности генерировать более одного блока в секунду и выполнять 700 000 простых транзакций в секунду, реальная производительность составляет 65 000, а не 700 000 транзакций. Это по своей сути специализированный проект с одним немасштабируемым блокчейном. Шардинг и разделение на воркчейны в нём не предоставляется возможным без полного редизайна (мы ссылаемся на раздел 2.8.15 TON WhitePaper, чтобы объяснить, почему такой редизайн очень сложно реализовать на поздних этапах существования проекта). Это будет шаг назад в сравнении с EOS.
В свою очередь TON позволяет мгновенно развёртывать смарт-контракты любой сложности, имеет высокий уровень безопасности, благодаря механизму консенсуса с более коротким временем подтверждения транзакций и генерации блоков и, возможно самое главное, имеет динамический шардинг. Последний автоматически масштабирует блокчейн на большое количество шардчейнов по мере увеличения нагрузки, обеспечивая уровень масштабируемости, недостижимый для проектов с архитектурой, подобной Solana.
Само собой, успех предшественников Solana и других одинарных блокчейнов без поддержки шардинга, таких как EOS, казался впечатляющим на ранних этапах. Но этот успех был недолгим, поскольку такой подход неизбежно сталкивается с ограничениями, которые отрицательно влияют на масштабируемость и стабильность на поздних этапах существования.
Первым предвестником проблем Solana является сбой блокчейна, случившийся в сентябре 2021 года. В тот раз блокчейн был остановлен на 17 часов, после неожиданного всплеска транзакций, который «вызвал переполнение памяти и сбои у валидаторов, что привело к замедлению работы сети и, в конечном итоге, к её остановке», — говорится в официальном документе.
Это заставляет нас усомниться в будущей производительности Solana в повседневных задачах, а не только для очень простых транзакций определённого типа, которые используются лишь небольшим количеством отдельных аккаунтов и выполняются в очень специфической среде для тестов с сотнями мощных валидаторов, расположенных в одном дата-центре или в нескольких близлежащих дата-центрах. В этом отношении TON выглядит гораздо более надёжным.
Метафора: Solana – это суперпаровоз
Solana — интересный пример устаревшего инженерного подхода с хорошо известными присущими ему ограничениями, которые достигли своей крайней точки. Таким образом, это напоминает нам о нескольких похожих событиях из истории технологий, о которых мы хотели бы рассказать.
Первым таким событием, конечно же, является мировой рекорд скорости в 203 км/ч, установленный в 1938 году британским паровым локомотивом LNER Class A4 4468 «Mallard». Во время своих обычных пассажирских перевозок он ездил с куда меньшей скоростью в 150 км/ч. Однако на тот момент ему всё же принадлежал мировой рекорд скорости среди всех паровых, дизельных и электрических локомотивов. Как бы то ни было, данная технология зашла в тупик, и более поздние высокоскоростные поезда, такие как японский Shinkansen, французский TGV или германский ICE, уже были электропоездами. Примечательно, что все современные высокоскоростные поезда являются электрическими и моторвагонными, — это означает, что в каждом вагоне есть один или даже несколько двигателей, в отличие от традиционных поездов, запряжённых одним паровым локомотивом. Мы видим силу шардинга в действии. И мы видим, почему ещё в 1938 году было очевидно, что будущее за электропоездами: электродвигатели можно легко масштабировать и распределять по всему поезду, а технологию паровых двигателей масштабировать таким образом не предоставляется возможным.
Второе технологическое событие, которое приходит на ум, связано с процессорами Intel Pentium 4 в начале 2000-х годов. Intel пообещала в течение несколько лет постепенно увеличить тактовую частоту этих процессоров до 10 ГГц и добиться беспрецедентного уровня производительности. На практике Pentium 4 часто выполнял повседневный код медленнее, чем Pentium 3 предыдущего поколения, который формально имел более низкую тактовую частоту, и Intel не смогла обеспечить первоначально обещанный рост тактовой частоты после достижения границы в 4 ГГц. После этого Intel полностью переосмыслила свою дорожную карту по разработке процессоров и, по сути, вернулась к архитектуре Pentium 3 (переименованной в Intel Xeon или Intel Core 2) с более низкими тактовыми частотами, но с большим количеством ядер процессора, установленных в одном физическом устройстве. Этот подход оказался более масштабируемым и долговечным, и теперь, если захотим, мы можем купить 64-ядерные процессоры. Опять же, подход, основанный на том, чтобы сделать одно вычислительное ядро всё быстрее и быстрее, провалился, а многоядерный подход (который можно сравнить с моторвагонными поездами и шардингом в блокчейнах) оказался жизнеспособным.
Третье технологическое событие связано с суперкомпьютерами, такими как Cray, которые были популярны в 1970-х и 1980-х годах, но позже были вытеснены кластерами, состоящими из тысяч обычных процессоров (обычно это серверные версии процессоров Intel и AMD). В настоящее время все 100 лучших суперкомпьютеров представляют собой кластеры обычных процессоров. Опять же, «шардинг» или «система многих единиц» победили сверхоптимизацию одноблочной системы.
Мы хотели бы завершить наше исследование технологической истории, сравнив Солану с суперпаровозом, который использует все возможные технологические оптимизации устаревшей технологической парадигмы, но в конечном итоге не масштабируем и технологически достиг тупика. Мы можем восхвалять и восхищаться изобретательностью, проявленной при разработке и эксплуатации таких технологических чудес, но как бы то ни было, это тупиковая технология.
Продолжение в следующей статье