Depth analyse de l'architecture technique du réseau Pharos

Pharos Network est une chaîne publique modulaire de couche 1 haute performance qui présente les principaux avantages de l’évolutivité, de l’interopérabilité et de la sécurité. Pharos s’engage à fournir une exécution efficace, un consensus et une prise en charge de la personnalisation pour les blockchains de nouvelle génération, avec 50 000 transactions par seconde (50K TPS), un débit de 2 Gigagas et des performances DP 5, la norme la plus élevée dans les chaînes compatibles EVM aujourd’hui.

Cet article analysera en profondeur la conception de l'architecture du Pharos Network selon plusieurs dimensions : le mécanisme de consensus, le modèle d'exécution, l'innovation de stockage, l'optimisation de la couche réseau, l'efficacité des pipelines, ainsi que le cadre modulaire SPN.

Analyse de l'architecture du Pharos Network

Le réseau Pharos adopte une conception d'architecture modulaire et personnalisable en couches, en réalisant des performances élevées et une mise à niveau flexible grâce au découplage entre la couche d'exécution, la couche de consensus, la couche de règlement et la couche de disponibilité des données. Nous allons maintenant analyser les conceptions technologiques clés couche par couche.

Couche réseau

Adopter un protocole Gossip P2P optimisé pour réaliser une transmission de messages à faible latence.

Canal de communication intégré entre SPN (réseau de traitement spécial)

Couche de consensus

Basé sur le protocole de consensus BFT asynchrone adaptatif, alliant haute tolérance aux pannes et faible latence.

Algorithme d'optimisation du tri des transactions, réduisant la charge des nœuds de validation et améliorant l'efficacité.

Niveau d'exécution

Support de double machine virtuelle : couche compatible EVM + environnement d'exécution haute performance WASM

Équipé et prend en charge un moteur d'exécution basé sur LLVM, le traitement parallèle des transactions, l'exécution optimiste et SALI (inférence de liste d'accès intelligente)

Couche de règlement

Le mécanisme de re-jalonnement inter-chaînes des validateurs permet de partager la sécurité au sein de l’écosystème

Confirmation finale des transactions de sous-seconde dans des environnements d'exécution multiples

Disponibilité des données et couche de stockage

Pharos Store : un modèle de stockage Blockchain efficace avec contrôle de plusieurs versions.

Utiliser la technique de compression par poussée ADS et le codage Delta, optimisation dynamique des E/S, réduire les coûts de lecture et d'écriture sur disque.

Cadre SPN (réseau de traitement spécial)

SPN permet aux développeurs de personnaliser la couche d'exécution de Blockchain et de configurer librement le modèle de Consensus.

Mode de fonctionnement semi-indépendant : tout en bénéficiant de la sécurité et des données de la chaîne principale, maintenir une extensibilité indépendante.

Ensuite, nous allons explorer en profondeur les réalisations technologiques clés et les conceptions innovantes à chaque niveau.

Couche réseau

La couche réseau est la base de toutes les communications du système, utilisant un protocole P2P Gossip optimisé pour propager efficacement les Blocs, transactions et messages de Consensus. Le protocole dispose d'une capacité d'allocation de bande passante adaptative, capable d'ajuster dynamiquement les ressources en fonction de la charge réseau en temps réel, garantissant ainsi le maintien de transactions rapides et de transmissions de données même dans des environnements à forte pression. De plus, cette couche prend également en charge les canaux de communication inter-SPN, fournissant un support d'interopérabilité à faible latence pour différents environnements d'exécution.

Pharos Consensus mécanisme

Pharos Network adopte un design de consensus innovant, combinant un mécanisme de tolérance aux pannes BFT avec une exécution asynchrone et un protocole de soumission rapide, améliorant ainsi le débit du système, l'équité des transactions et la vitesse de confirmation finale. Contrairement aux implémentations BFT traditionnelles, Pharos n'a pas besoin d'un rôle de leader fixe et de communications basées sur des tours, mais permet à plusieurs nœuds de validation de lancer, vérifier et soumettre des transactions en parallèle, évitant ainsi efficacement le goulet d'étranglement de performance causé par un leader unique.

Le mécanisme de consensus met également en œuvre la fonction d’ordre dynamique des transactions, ce qui garantit non seulement l’équité des transactions, réduit le biais dans le processus de création de blocs, mais maintient également la cohérence de l’ordre global des transactions dans le cas de grandes fluctuations du réseau. En particulier, le mécanisme d’exécution rapide permet aux transactions qui remplissent certaines conditions de contourner le processus de consensus complet et d’entrer directement dans la phase de confirmation, réduisant ainsi le temps moyen de confirmation des transactions tout en augmentant le débit global du système. Ce mécanisme de consensus bien conçu permet à Pharos Network de prendre en charge un fonctionnement stable avec un débit élevé et une faible latence à l’échelle mondiale.

Principales caractéristiques :

Architecture d'exécution asynchrone

Tri dynamique des transactions

Exécution de chemin rapide

Mécanisme de rotation et de vote des leaders optimisé

Pharos couche d'exécution

Le cœur de la couche d'exécution de Pharos réside dans un moteur d'exécution innovant, qui offre une grande flexibilité aux développeurs grâce à un environnement à double machine virtuelle (EVM + WASM). Le moteur d'exécution combine la conversion de représentation intermédiaire (IR) basée sur LLVM et des techniques de traitement parallèle spéculatif, et adopte plusieurs mesures d'optimisation des performances, y compris la fusion d'opcodes, l'élévation de registre et l'exécution spéculative. Ces techniques d'optimisation permettent aux contrats intelligents de s'exécuter en parallèle tout en garantissant la détermination des résultats d'exécution.

Pour améliorer davantage l'efficacité d'exécution, Pharos a introduit la technologie d'inférence de liste d'accès intelligente (SALI). SALI peut prédire les entrées d'état que le contrat va accéder par une analyse statique ou dynamique, permettant au moteur d'exécution de regrouper les transactions dont les modèles d'accès à l'état ne se croisent pas pour une exécution parallèle, évitant ainsi les conflits d'accès à l'état. De plus, cette technologie peut précharger les objets d'état du contrat, accélérant la vitesse d'exécution.

Pharos propose également Ph-WASM, un environnement d'exécution WASM conçu spécialement pour le Blockchain. Ph-WASM prend en charge non seulement l'exécution rapide et déterministe, mais prend également en charge de manière native des langages de programmation tels que Rust et Go, permettant aux développeurs de construire directement sur la chaîne des dApps et des modèles d'IA performants et portables.

Principales caractéristiques :

Support de l'exécution optimiste et du regroupement des transactions

Technologie d'inférence de liste d'accès intelligent (SALI)

Environnement Ph-WASM prenant en charge les contrats intelligents multilingues

Système de stockage Pharos Store

Pharos Store est un système de stockage blockchain extensible et haute performance, spécialement conçu pour résoudre les problèmes d'expansion d'état et d'efficacité I/O. Ce moteur de stockage de données innovant est conçu pour prendre en charge le stockage d'état versionné et vérifié. Le système utilise deux technologies clés : l'arbre Merkle multi-version avec codage Delta (DMM-Tree) et le stockage de pages versionnées avec structure de journal (LSVPS), éliminant efficacement les problèmes d'efficacité présents dans les systèmes traditionnels basés sur le Merkle Patricia Trie.

Comparé au modèle de stockage trie d'Ethereum, Pharos Store permet une récupération d'état plus rapide, prend en charge le traitement Merkle en parallèle et réduit les coûts de stockage globaux de 80 %. Le système ne stocke que les données d'état incrémentales modifiées et utilise un mécanisme d'indexation basé sur les versions, ce qui réduit considérablement l'effet d'écriture amplifié, augmentant le débit I/O jusqu'à 15,8 fois.

Pharos Store adopte un modèle de stockage uniquement additionnel (append-only), ce qui garantit à la fois la sécurité des données lors des écritures concurrentes et la capacité de récupération rapide après un crash de nœud. De plus, le système est également capable de générer des preuves de validation efficaces pour les clients légers et prend en charge la gestion intelligente du stockage hiérarchisé des données chaudes et froides.

Principales caractéristiques :

Technologie d'arbre Merkle à plusieurs versions Delta (DMM-Tree)

Solution de stockage de pages versionnées de structure de journal (LSVPS)

Protocole de transfert d'actifs SPN léger

Pharos pipeline

L'architecture de la chaîne de montage Pharos adopte une exécution parallèle multi-niveaux, résolvant efficacement le goulet d'étranglement de performance causé par l'exécution d'état synchronisé et la validation séquentielle des blocs dans les systèmes Blockchain traditionnels. En parallèle, le traitement des étapes clés telles que l'exécution, la Merkleisation et la confirmation de l'état améliore l'efficacité de l'utilisation des ressources CPU, I/O disque et réseau.

Principale phase de traitement :

Traitement parallèle des Blocs :

Traitement concurrent, Merkle et mise à jour de l'état

Gestion dynamique des ressources :

Allouer des ressources CPU, I/O et réseau en fonction de la demande en temps réel

Mécanisme de confirmation flexible :

Mettre en œuvre le tri, les transactions et la finalisation des blocs à différents niveaux.

Chaque étape de traitement de la chaîne Pharos prend en charge la répartition dynamique des ressources en fonction des besoins en débit en temps réel. Le système a innové en concevant une couche de confirmation finale flexible, permettant aux dApps et aux clients d'obtenir une confirmation précoce du tri des transactions et des résultats d'exécution avant que le bloc ne soit entièrement confirmé, une caractéristique particulièrement importante pour les scénarios d'application exigeant une grande réactivité, tels que le trading à haute fréquence et la DeFi.

Grâce à son algorithme de planification intelligente et adaptative et à son mécanisme de coordination des ressources efficace, la pipeline Pharos peut atteindre plus de 200 000 TPS de débit sous un cadre d'exécution à 64 cœurs, tout en réduisant la latence de 30 % à 50 % par rapport au modèle de pipeline de Blockchain standard.

Architecture Pharos SPN

Pharos SPN (Réseau de Traitement Spécial) est un environnement d'exécution sur mesure pour des applications spécifiques, qui est à la fois profondément intégré à l'architecture du réseau principal Pharos et maintient une logique commerciale et un système de configuration indépendants. Chaque SPN dispose d'un moteur d'exécution complet et indépendant, d'un cluster de nœuds de validation, d'un mécanisme d'incitation à la re-staking et d'un cadre de règles de gouvernance.

Architecture SPN

Gestionnaire SPN :

Gestion du cycle de vie, registre des nœuds et exécution des règles de gouvernance

Adaptateur SPN :

Promouvoir la communication et la validation des messages inter-SPN

Re-staking et sécurité des validateurs partagés :

Permettre aux validateurs de réattribuer des actifs à plusieurs SPN.

SPN est particulièrement adapté aux tâches intensives en calcul, telles que les preuves d'apprentissage automatique à connaissance nulle (zkML), le calcul multipartite sécurisé (SMPC), la formation de modèles d'IA et les dérivés DeFi. Ils prennent en charge des mécanismes d'inclusion forcée et d'urgence, garantissant l'irrévocabilité des transactions tout en protégeant l'autonomie des actifs des utilisateurs.

En termes d'interopérabilité, le SPN interagit également via un protocole d'interopérabilité inter-SPN, permettant une exécution atomique et un partage de données entre les SPN et la chaîne principale. Les validateurs peuvent redéposer le $stPHRS dans n'importe quel SPN et recevoir les tokens correspondants $rstPHRS, qui peuvent être utilisés pour la gouvernance, la délégation et le minage de liquidités.

Interopérabilité entre SPN

Protocole de messagerie inter-SPN :

Réaliser une exécution collaborative sans couture entre plusieurs couches de Blockchain.

Résilience à la censure et mécanismes d'urgence :

Protéger les utilisateurs contre les examens de transactions forcées

Interopérabilité et communication inter-chaînes

Le Pharos Network a été conçu dès le départ pour prendre en charge nativement les applications inter-chaînes, offrant deux grands protocoles de communication : la communication interne au réseau (interactions entre SPN) et la communication inter-chaînes (connexion avec des blockchains externes). Le cadre de transmission de messages inter-SPN garantit le relais de messages sans confiance entre les SPN, utilisant des preuves et des signatures de consensus pour vérifier l'authenticité.

Principales caractéristiques :

Passage de messages inter-chaînes

Synchronisation des données inter-SPN

Interaction de contrats intelligents multi-VM

Ces fonctionnalités fournissent un soutien clé pour les scénarios d'application tels que le DeFi inter-chaînes, le règlement des actifs du monde réel (RWA), les réseaux d'oracles et la collaboration de modèles d'IA à travers des environnements d'exécution.

Dans l'ensemble, Pharos Network redéfinit les normes d'infrastructure de Blockchain Layer-1 grâce à l'intégration de caractéristiques telles que la conception modulaire, le traitement haute performance, le calcul parallèle et la combinabilité à chaque niveau de notre architecture. La combinaison d'un mécanisme de Consensus adaptatif unique, d'un moteur d'exécution parallèle, d'une architecture multi-machine virtuelle, d'un système de stockage haute vitesse et d'un cadre SPN modulaire permet aux développeurs de créer des applications hautement évolutives, résistantes à la censure et sécurisées.

Pharos Network s'engage à connecter de manière transparente la finance traditionnelle (TradFi) et la finance décentralisée (DeFi), en fournissant un support d'infrastructure blockchain de niveau institutionnel pour des applications décentralisées pilotées par l'IA, des transactions financières privées et un écosystème DeFi évolutif.

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