Pharos Networkの技術アーキテクチャの詳細な分析

Pharos Networkは、高性能モジュール式のLayer 1パブリックチェーンであり、核心的な利点は拡張性、相互運用性、そして安全性にあります。Pharosは、次世代のブロックチェーンに対して効率的な実行、コンセンサス、カスタマイズサポートを提供することに専念しており、毎秒5万件のトランザクション(50K TPS)の処理能力、2 Gigagasのスループット、およびDP 5レベルのパフォーマンス(現在のEVM互換チェーンの最高基準)を備えています。

この記事では、コンセンサスメカニズム、実行モデル、ストレージイノベーション、ネットワーク層の最適化、パイプライン効率、モジュラーSPNフレームワークの側面から、Pharosネットワークのアーキテクチャ設計の詳細な分析を提供します。

Pharosネットワークアーキテクチャ分析

Pharos Networkはモジュール化され、カスタマイズ可能な階層アーキテクチャデザインを採用しており、実行層、コンセンサス層、決済層、およびデータ可用性層のデカップリングを通じて、高性能と柔軟なアップグレードの二重目標を実現しています。以下では、各層の核心技術デザインを段階的に分析します。

ネットワーク層

最適化されたP2Pゴシッププロトコルを採用し、低遅延のメッセージ伝送を実現します。

内蔵されたクロスSPN(特殊処理ネットワーク)通信チャネル

コンセンサス層

適応型非同期BFTコンセンサスプロトコルに基づき、高いフォールトトレランスと低遅延特性を兼ね備えています。

取引のソート最適化アルゴリズム、検証ノードの負荷を軽減し、効率を向上させる

実行レイヤー

ダブル仮想マシンサポート:EVM互換レイヤー + WASM高性能実行環境

LLVMに基づく実行エンジン、並列トランザクション処理、楽観的実行、そしてSALI(スマートアクセスリスト推論)を装備し、サポートしています。

決済レイヤー

検証ノードのクロスチェーン再ステーキングメカニズムを実現し、エコシステム内の安全性共有を図る

マルチ実行環境でのミリ秒単位の取引最終確認

データの可用性とストレージ層

Pharos Store:多バージョン管理をサポートする効率的なブロックチェーンストレージモデル

ADSプッシュ圧縮技術とデルタエンコーディングを使用し、動的I/O最適化を行い、ディスクの読み書きオーバーヘッドを削減します。

SPN(特殊処理ネットワーク)フレームワーク

SPNは開発者がブロックチェーンの実行層をカスタマイズし、コンセンサスモデルを自由に設定できるようにします。

半独立運行モード:メインネットのセキュリティとデータを享受しながら、独立した拡張性を維持する

次に、各レベルの重要な技術実装と革新設計について深く探求します。

ネットワーク層

ネットワーク層はシステムのすべての通信の基盤であり、最適化されたP2Pゴシッププロトコルを使用してブロック、取引、コンセンサスメッセージを効率的に伝播します。プロトコルは適応型帯域幅配分機能を備えており、リアルタイムのネットワーク負荷に応じてリソースを動的に調整し、高圧環境下でも高速な取引とデータ伝送を維持できるようにします。さらに、この層は異なる実行環境に低遅延の相互運用性サポートを提供するために、クロスSPN通信チャネルもサポートしています。

Pharosコンセンサス機構

Pharos Networkは、BFTフォールトトレランスと非同期実行および高速パス提出プロトコルを組み合わせた革新的なコンセンサス設計を使用して、システムのスループット、トランザクションの公平性、および最終確認速度を向上させます。 従来のBFT実装とは異なり、Pharosは固定のリーダーロールやターンベースのコミュニケーションを必要とせず、複数のバリデーターが並行してトランザクションを開始、検証、送信できるため、1人のリーダーによって引き起こされるパフォーマンスのボトルネックを効果的に回避できます。

このコンセンサス機構は、動的な取引順序機能を実現しており、取引の公平性を確保するだけでなく、ブロック作成プロセス中の偏差を減少させ、ネットワークの変動が大きい場合でもグローバル取引順序の一貫性を維持することができます。特に言及すべきは、迅速なパス実行機構が特定の条件を満たす取引が完全なコンセンサスプロセスをバイパスし、確認段階に直接入ることを許可し、その結果、取引の平均確認時間を短縮し、システム全体のスループットを向上させている点です。このように綿密に設計されたコンセンサス機構により、Pharos Networkは世界中で高スループット、低遅延の安定した運用を支援することができます。

主な機能:

非同期実行アーキテクチャ

動的トランザクションソート

クイックパス実行

最適化されたリーダーシップのローテーションと投票メカニズム

Pharos実行レイヤー

Pharosの実行レイヤーの中心にあるのは、デュアルVM環境(EVM + WASM)を通じて開発者に大きな柔軟性を提供する革新的な実行エンジンです。 実行エンジンは、LLVMベースの中間表現(IR)変換と投機的並列処理を組み合わせ、オペコードフュージョン、レジスタブースティング、投機的実行など、多くのパフォーマンス最適化を採用しています。 これらの最適化技術により、スマートコントラクトは実行結果の確実性を確保しながら並行して実行することができます。

実行効率をさらに向上させるために、PharosはIntelligent Access List Inference(SALI)テクノロジーを導入しました。 SALI は、静的または動的な分析を通じてコントラクトがアクセスするステート エントリを予測できるため、実行エンジンは、ばらばらのステート アクセス パターンを持つトランザクションを並行してグループ化して実行できるため、ステート アクセスの競合を回避できます。 さらに、このテクノロジーは、コントラクトステートオブジェクトをプリロードして実行を高速化することもできます。

Pharosは、ブロックチェーン専用に設計されたWASM実行環境であるPh-WASMを提供しています。Ph-WASMは、決定的な高速実行をサポートするだけでなく、RustやGoなどのプログラミング言語をネイティブでサポートしており、開発者はチェーン上で高性能で移植可能なdAppやAIモデルを直接構築することができます。

主な機能:

楽観的実行とトランザクションのグループ化をサポート

スマートアクセスリスト推論(SALI)技術

多言語スマートコントラクトをサポートするPh-WASM環境

ファロスストアストレージシステム

Pharos Storeは、状態膨張とI/O効率の低下の問題を解決するために特別に設計された、拡張可能な高性能ブロックチェーンストレージシステムです。この革新的なデータストレージエンジンは、検証済みのバージョン管理された状態ストレージをサポートするように設計されています。システムは、デルタエンコーディングマルチバージョンマークルツリー(DMM-Tree)とログ構造バージョン管理ページストレージ(LSVPS)という2つのコア技術を採用しており、Merkle Patricia Trieに基づく従来のシステムに存在する効率の問題を効果的に解消しています。

イーサリアムのトライストレージモデルと比較して、Pharos Storeはより迅速な状態取得を実現し、並列メルクル化処理をサポートし、全体のストレージコストを80%削減します。システムは、変更された状態の増分データのみを保存し、バージョンベースのインデックスメカニズムを採用することで、書き込みの拡大効果を大幅に減少させ、I/Oスループットを最大15.8倍向上させました。

Pharos Storeは、追加のみ(append-only)のストレージモデルを採用しており、この設計は同時書き込み時のデータの安全性を確保するだけでなく、ノードがクラッシュした後の迅速な回復を保証します。さらに、システムはライトクライアントのために効率的な検証証明を生成する能力を備え、ホットデータとコールドデータのインテリジェントな階層ストレージ管理をサポートしています。

主な機能:

デルタエンコーディングの多バージョンMerkleツリー(DMM-Tree)技術

ログ構造バージョン管理ページストレージ(LSVPS)ソリューション

軽量SPN資産移転プロトコル

Pharosパイプライン

Pharosパイプラインは、多段階の並列実行アーキテクチャを採用しており、従来のブロックチェーンシステムでの同期状態実行とシーケンシャルブロック検証によって引き起こされるパフォーマンスのボトルネックを効果的に解決します。 実行、Merkleization、状態確認などの主要な側面を並列化することで、CPU、ディスクI/O、ネットワークリソースの利用効率が向上します。

主な処理ステージ:

並行ブロック処理:

同時処理の実行、Merkleization、およびステータスの更新

動的リソーススケジューリング:

リアルタイムの需要に基づいてCPU、I/O、ネットワークリソースを割り当てる

柔軟な確認メカニズム:

異なるレイヤーでソート、トランザクション、ブロックの確定を実施する

Pharosのパイプラインの各処理段階は、リアルタイムのスループットの需要に応じてリソースを動的に割り当てることをサポートしています。システムは柔軟な最終確認層を革新的に設計しており、dAppとクライアントがブロックが完全に確認される前に取引の順序付けと実行結果の早期確認を取得できるようにしています。この特性は、高頻度取引やDeFiなど、リアルタイム性が要求されるアプリケーションシーンにおいて特に重要です。

Pharosパイプラインは、インテリジェントな適応スケジューリングアルゴリズムと効率的なリソース調整メカニズムにより、64コアの実行フレームワークで200,000TPS以上のスループットを達成でき、標準のブロックチェーンパイプラインモデルと比較してレイテンシーを30%〜50%削減できます。

Pharos SPNアーキテクチャ

Pharos SPN(特殊処理ネットワーク)は、特定のアプリケーションのためにカスタマイズされた実行環境であり、これらの環境はPharosメインネットアーキテクチャに深く統合されていると同時に、独立したビジネスロジックと構成システムを維持しています。各SPNは、完全に独立した実行エンジン、検証ノードクラスター、再ステーキングインセンティブメカニズム、ガバナンスルールのフレームワークを備えています。

SPNアーキテクチャ

SPNマネージャー:

ライフサイクル管理、ノード登録簿、およびガバナンスルールの実行を維持する

SPNアダプター:

SPN間の通信とメッセージの検証を促進する

再ステーキングとバリデーターのセキュリティの共有:

バリデーターが資産を複数のSPNに再ステーキングすることを許可します

SPNは、ゼロ知識機械学習証明(zkML証明)、安全な多者計算(SMPC)、AIモデルのトレーニング、DeFiデリバティブなど、計算集約型タスクに非常に適しています。これらは強制的な包含と緊急メカニズムをサポートし、取引が検閲されることなくユーザーの資産の自主権を保証します。

相互運用性の点で、SPNはクロスSPN相互運用性プロトコルを介して相互作用し、クロスSPNおよびメインチェーンの原子的な実行とデータ共有を実現します。バリデーターは$stPHRSを任意のSPNに再ステーキングし、対応する$rstPHRSトークンを受け取ることができます。これらのトークンはガバナンス、委任、流動性マイニングに使用できます。

SPN 間の相互運用性

クロスSPNメッセージングプロトコル:

複数のブロックチェーン層間のシームレスな協調実行を実現する

検閲耐性と緊急メカニズム:

ユーザーを強制取引審査から保護する

相互運用性とクロスチェーン通信

Pharos Networkは設計当初からクロスチェーンアプリケーションをネイティブにサポートしており、2つの通信プロトコルを提供しています——ネットワーク内(SPN間の相互作用)とクロスチェーン通信(外部ブロックチェーンとの接続)。クロスSPNメッセージ伝達フレームワークは、SPN間の非信頼メッセージ中継を確保し、証明とコンセンサス署名を使用して真実性を検証します。

主な機能:

クロスチェーンメッセージ伝達

クロスSPNデータ同期

多VMスマートコントラクトインタラクション

これらの機能は、クロスチェーンDeFi、現実世界資産(RWA)の決済、オラクルネットワーク、クロス実行環境のAIモデルの協調などのアプリケーションシーンに対して重要なサポートを提供します。

全体的に見て、Pharos Networkは、私たちのアーキテクチャの各レイヤーにモジュール設計、高性能処理、並列計算、コンポーザビリティなどの特性を統合することによって、Layer-1ブロックチェーンインフラストラクチャの標準を再定義しました。独自の適応型コンセンサスメカニズム、並列実行エンジン、マルチバーチャルマシンアーキテクチャ、高速ストレージシステム、モジュール化されたSPNフレームワークの組み合わせにより、開発者は高いスケーラビリティ、検閲耐性、安全性を備えたアプリケーションを構築できるようになります。

Pharos Networkは、従来の金融(TradFi)と分散型金融(DeFi)をシームレスに接続することに取り組み、AI駆動の分散型アプリケーション、プライベート金融取引、拡張可能なDeFiエコシステムに対して機関レベルのブロックチェーンインフラストラクチャサポートを提供します。

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