Solana 共識機制：PoH、Tower BFT、PoS

準確性說明：網路效能、驗證節點數量、費用、協議功能、錢包支援以及第三方整合會隨時間變化。請將過時的數據視為歷史快照，並查證目前的原始文件。

Solana 共識機制結合了用於時間排序的歷史證明、用於權益加權投票的 Tower BFT，以及用於驗證節點參與和激勵的權益證明。

重點摘要： Solana 使用歷史證明進行時間排序，Tower BFT 進行權益加權投票和分叉選擇，以及權益證明進行驗證節點參與和激勵。吞吐量和確認時間取決於完整的運行時間、網路狀況、交易組合以及所衡量的承諾等級。

內容

1. 什麼是 Solana 共識機制？
2. Solana 旨在解決的問題
3. 歷史證明：Solana 的加密時鐘說明
4. Tower BFT：驗證節點如何達成一致
5. 歷史證明、Tower BFT 和權益證明如何協同工作
6. Solana 交易如何達成最終性：逐步說明
7. Solana 效能：速度、吞吐量和最終性
8. Solana 共識與以太坊、Avalanche、Cardano 和 Polkadot 比較
9. Solana 共識模型的優勢與限制
10. 如何參與：在 Solana 上質押和驗證
11. 常見問題
12. 重點總結

Solana 的設計宗旨是實現高吞吐量、低延遲的執行，而其停機歷史和驗證節點要求引發了關於可靠性和去中心化的重要問題。這些權衡取捨是理解其共識機制的關鍵。

Solana 於 2020 年 3 月推出了其主網測試版，並迅速吸引了關注，因為它能夠以每筆交易幾分之一美分的費用，處理每秒數千筆交易。建立在 Solana 上的 DeFi 協議和 NFT 市場依賴於這種吞吐量；這使得即時交易、大規模 NFT 鑄造和微額費用支付在鏈上變得可行。但是，沒有可靠性的速度不是任何人應該建立的基礎，而在 2021 年至 2023 年間發生的幾次備受矚目的停機事件，引發了關於該協議架構是否穩健的合理質疑。

本文將誠實地解釋該機制：它的工作原理、為何速度快、網路為何停止運行，以及對於任何將 Solana 作為投資者、開發者或參與者進行評估的人來說，這些權衡意味著什麼。

什麼是 Solana 共識機制？

Solana 使用混合共識系統，結合了三個組成部分：歷史證明 (PoH)、Tower BFT 和權益證明 (PoS)。歷史證明充當加密時鐘，在驗證節點進行通訊前為交易加上時間戳。Tower BFT 是一種拜占庭容錯共識演算法，它利用 PoH 作為共享時鐘來達成共識。權益證明則決定了哪些驗證節點參與，並根據質押的 SOL 來加權其投票。

這三個組成部分不是同一個事物的可互換名稱。它們在 Solana 如何在其區塊鏈（記錄網路所有交易的分佈式賬本）上生產和確認區塊方面，各自扮演著獨特的作用。

以下是該系統的總體運作方式：

1. 歷史證明生成一個持續、可驗證的時間記錄，供網路上的所有驗證節點共享。
2. 驗證節點（生產和驗證區塊的網路參與者）會根據他們質押的 SOL 數量，被分配到特定的時間槽。
3. 每個時間槽指定的領導驗證節點使用 PoH 時間線來為交易加時間戳並將其組合成一個區塊。
4. 所有其他驗證節點驗證該區塊，並進行權益加權的 Tower BFT 投票；當超過三分之二的質押 SOL 確認區塊時，該區塊即達成最終性。

常見誤解： Solana 不是工作量證明區塊鏈（沒有計算謎題解決或高耗能計算）。稱 Solana 為「權益證明區塊鏈」在技術上是正確的，但卻不完整。它省略了歷史證明和 Tower BFT，這兩者在 Solana 如何達成共識方面同樣至關重要。完整且準確的描述是：Solana 使用結合 PoH、Tower BFT 和 PoS 的混合系統。

Solana 旨在解決的問題

每個區塊鏈共識機制都面臨相同的基本挑戰：地理上分散的數千台電腦如何在不信任彼此的情況下，對交易順序達成一致？

區塊鏈擴展三難困境（由以太坊聯合創始人 Vitalik Buterin 推廣的框架）描述了為何這很困難。該困境指出，區塊鏈實際上最多只能同時實現三個特性中的兩個：去中心化、安全性和可擴展性。比特幣，這個最初的區塊鏈，優先考慮去中心化和安全性。結果是網路每秒約能處理 7 筆交易，區塊時間為 10 分鐘，這些特性是安全且廣泛分散的，但對於高頻應用來說，比特幣並不實用。早期的以太坊在自身升級路徑之前也面臨類似的限制。

導致擴展困難的特定瓶頸是網路延遲。在傳統的區塊鏈共識中，驗證節點必須互相發送帶時間戳的訊息，以就交易順序達成一致。這種節點間通訊的開銷，為任何網路能達成共識的速度設定了上限。無論單一電腦處理數據的速度有多快，它們仍然需要等待訊息跨越全球傳輸，並等待所有參與者確認他們收到的內容。

Anatoly Yakovenko，一位前 Qualcomm 工程師，他畢生致力於在硬體層面研究分佈式系統和時鐘同步。他將這種時間戳通訊問題識別為根本瓶頸。他的關鍵見解是：如果驗證節點能夠共享一個他們都信任的、加密可驗證的時鐘，而無需互相通訊時間戳，那麼共識過程可以顯著加快。107 年 11 月，Yakovenko 發布了 [Solana：高效能區塊鏈的新架構] (https://solana.com/solana-whitepaper.pdf),)，概述了後來的歷史證明。他與 Greg Fitzgerald 和 Raj Gokal 共同創立了 Solana Labs（Solana 協議的商業開發公司），三人於 2020 年 3 月推出了主網測試版。

Solana 的設計理念是，可以透過結合新穎的加密方法（PoH）和現代硬體能力，顯著減輕（而非消除）區塊鏈擴展三難困境，同時將所有三個指標推向更高的水平。這種減輕是否以犧牲去中心化為代價，是本文的證據直接探討的問題。

歷史證明：Solana 的加密時鐘說明

歷史證明 (Proof of History, PoH) 是一種加密計時機制，可建立一個可驗證、具防篡改特性的記錄，記載 Solana 網絡上每個事件發生的時間。透過為所有驗證者提供一個無需交換訊息即可信任的共享時鐘，PoH 使得 Solana 的實際共識機制 Tower BFT 能夠以遠少於任何標準區塊鏈共識系統的通信輪次進行運作。

PoH 並非共識機制。它是讓 Solana 共識機制得以運作的時鐘。

歷史證明解決了什麼問題？

在沒有中央權威的分布式網絡中，驗證者無法簡單地同意使用掛鐘時間。每個節點在不同的時區、不同的硬體上運行，時鐘會發生偏移。更重要的是，惡意驗證者可能會偽造時間戳以操縱交易順序。傳統的區塊鏈網絡透過讓驗證者互相發送帶有時間戳的訊息，並經過多輪通信達成一致來解決這個問題。每一輪額外的通信都會增加延遲。

PoH 通過建立一個所有驗證者都能獨立驗證的共享時間軸來消除這種延遲，且無需為了確定事件發生時間而進行節點間的通信。

歷史證明的運作原理：哈希鏈

可以將 PoH 想像成一個在網絡上持續運行的加密碼錶。碼錶的每一次滴答都會產生一個唯一且可驗證的輸出。由於每個輸出都是根據前一個輸出生成的，因此任何人都可以驗證整個序列，並確認任意兩點之間經過的具體時間量，而無需信任時鐘的所有者。

其技術機制運作如下：

1. Solana PoH 生成器從一個初始哈希值開始。
2. 它對該值運行 SHA-256 加密哈希函數，產生一個新的 256 位元輸出。
3. 它立即將該輸出作為下一次 SHA-256 運算的輸入回傳。
4. 鏈中的每個哈希都與一個計數器一起記錄，建立一個可驗證的序列，證明確實流逝了計算時間。
5. 交易被插入到哈希鏈的特定位置，在任何驗證者需要與其他驗證者通信之前，就針對該可驗證序列對交易進行永久性時間戳標記。

結果是一個記錄每筆交易進入隊列確切時間的公開記錄。任何人都可以驗證鏈的完整性。沒有人可以偽造生產它所需的時間。

白話解釋： PoH 就像一個加密碼錶，在驗證者甚至還不需要通信之前就為每個事件標記時間戳。它是每筆交易進入隊列確切時間的公開記錄，任何人皆可驗證，且無人能操縱。

技術深度探討： SHA-256 是一種單向加密哈希函數：在一個方向上計算很快，但在計算上幾乎不可能逆向工程。SHA-256 輸出的順序鏈接賦予了 PoH 「可驗證延遲」屬性：該鏈需要真實時間來生成（順序計算無法並行化），但任何觀察者通過將每個哈希與前一個哈希進行檢查，可以非常快速地並行驗證。這在功能上類似於可驗證延遲函數 (VDF)，這是一種加密構造，需要最小數量的順序計算才能生成，但可以快速驗證。SHA-256 在 PoH 中的作用與它在比特幣中的作用完全不同，在比特幣中它被用作競爭性謎題（尋找低於目標的哈希）。在 PoH 中，SHA-256 用於順序計時，而非競爭性計算。

歷史證明是什麼與不是什麼

歷史證明不是 Solana 的共識機制。共識機制是驗證者就哪些交易有效以及以何種順序達成一致的過程。PoH 並不處理這些。PoH 記錄事件的順序和時間；Tower BFT 才是就這些事件是否有效達成共識的算法。

PoH 也不是權益質押 (Proof of Stake)。權益質押決定了誰在經濟上有資格參與共識，以及他們的投票權重。PoH 不決定資格或投票權重；它提供共享時鐘，使投票過程更快。

認為「Solana 使用歷史證明」作為其完整共識機制的誤解，是關於 Solana 的公開寫作中最常見的錯誤之一。這是不準確的，而且這點很重要：如果沒有 Tower BFT 和權益質押，單憑 PoH 將無法提供任何安全保障。

Tower BFT：驗證者如何達成一致

Tower BFT 是 Solana 的共識算法，它是實用拜占庭容錯 (PBFT) 的改編版，旨在將 PoH 作為共享時鐘使用。它允許驗證者使用權益加權投票來就帳本狀態達成一致。由於驗證者共享歷史證明作為可信時鐘，Tower BFT 所需的通信輪次遠少於標準 BFT 實現，並在正常網絡條件下大約 400 到 800 毫秒內完成區塊確認。

什麼是拜占庭容錯？

這個名字源於拜占庭將軍問題，這是 Leslie Lamport 在 1982 年提出的經典分布式系統思想實驗。問題是：當一些將軍可能是發送虛假訊息的叛徒時，一群將軍如何協調進攻？如果一個系統即使在某些參與者表現惡意、發送錯誤訊息或任意失效的情況下也能達成正確共識，那麼該系統就是拜占庭容錯的。

傳統的 BFT 系統，包括 Miguel Castro 和 Barbara Liskov 在 1999 年發表的基礎 PBFT 算法，要求故障或惡意參與者少於全體參與者的三分之一。對於一個擁有 100 個驗證者的網絡，最多可以有 33 個被破壞，其餘 67 個仍能達成正確共識。這一屬性在數學上是可證明的，這使得基於 BFT 的系統對於安全關鍵型應用非常有吸引力。

Solana 的 Tower BFT 繼承了這一屬性。攻擊者需要控制超過三分之一的總質押 SOL 才能停止網絡，控制超過三分之二才能推翻共識。與攻擊者需要 51% 計算能力的計算量證明網絡不同，Solana 的 Tower BFT 需要控制超過 33% 的總質押 SOL 才能停止網絡。這一門檻通常被認為在實踐中更難達到，因為它需要資本積累，而不僅僅是計算資源。

技術深度探討： 標準 PBFT 需要 O(n²) 的訊息複雜度，其中 n 是驗證者的數量。每個驗證者都必須與每個其他驗證者進行通信以確認達成一致。對於擁有數千個驗證者的網絡，這會產生巨大的通信開銷。Tower BFT 通過將 PoH 作為共享時鐘來減少這種開銷：因為所有驗證者都根據 PoH 序列對時間達成一致，而無需互相發送訊息，Tower BFT 只需要驗證者對區塊有效性進行投票，而不需要對時間戳順序投票。鎖定機制增加了另一種效率：當驗證者對一個區塊投票時，它會被鎖定在該投票中，鎖定時間呈指數級增加。切換投票需要等待鎖定結束，這為分叉 (Fork) 創造了經濟上的阻礙，並減少了達到最終性所需的投票輪次。

Tower BFT 如何使用歷史證明

如果沒有共享時鐘，標準 BFT 系統中的驗證者必須互相發送帶有時間戳的訊息以建立事件順序，這在每一步都會增加通信開銷。有了 PoH，順序已經建立，並且可以由每個驗證者獨立驗證。

驗證者對區塊進行權益加權投票，Tower BFT 在分叉選擇中使用鎖定和絕對多數投票。樂觀確認、根確認和應用層級的經濟最終性是不同的門檻。它們的時間隨集群狀況而異，應查閱當前文檔，而非簡化為固定的毫秒數字。

領導者排程：Solana 如何選擇驗證者

在每個週期（epoch）開始時，Solana 會計算出一個確定性的分配，決定哪個驗證者將在每個即將到來的時槽（slot）中擔任領導者。此分配與驗證者的質押權重成正比：控制 5% 所有質押 SOL 的驗證者，將大約在該週期所有時槽的 5% 中被指定為領導者。

時槽 是 Solana 的基本時間單位，目標是每時槽約 400 毫秒（在撰寫本文時，請查閱 docs.solana.com 確認目前數字）。週期 跨越約 432,000 個時槽，相當於大約兩到三天（在撰寫本文時，請查閱 docs.solana.com 確認）。

領導者日程是公開且可預知的。驗證者可以利用此日程，在時槽開始前將交易轉發給即將上任的領導者。這減少了對傳統全局內存池的依賴，但並未消除擁塞、優先費用競爭、交易丟失或 MEV 風險。

質押權重領導制的去中心化含義是直接的：擁有更多質押 SOL 的驗證者將獲得不成比例更多的領導者時槽，這意味著他們將生成不成比例更多的區塊。這種結構使較大的質押者在哪些交易被包含以及以何種順序包含方面擁有更大的影響力。其集中化的具體後果，包括 Solana 的 Nakamoto 係數和硬件參與門檻，將在下文的優點和限制部分進行探討。

歷史證明、Tower BFT 和權益證明如何協同工作

歷史證明、Tower BFT 和權益證明並非三個獨立並行的共識機制。它們是一個單一整合系統中三個相互依存的層，各自解決了分布式共識問題的不同部分。

權益證明是經濟基礎。驗證者必須質押（鎖定）SOL 才能參與共識。這種質押行為將經濟利益與其行為綁定：投票錯誤或試圖操縱賬本的驗證者，其質押的 SOL 面臨被削減（slashing）的風險（由於協議升級，削減實施細節不斷演變，請查閱 docs.solana.com 確認）。委託者（delegators），即任何不想運行驗證者節點的 SOL 持有者，可以將其 SOL 質押給一個驗證者，並根據其委託量獲得該驗證者獎勵的一部分。

一旦權益證明確定了誰參與以及其權重，歷史證明就提供了這些參與者使用的時間線。PoH 時鐘持續運行，生成可驗證的哈希序列，為每筆交易打上時間戳。由於所有驗證者都可以獨立驗證 PoH 序列，因此無需節點間通信來確定排序。

Tower BFT 是符合資格且時間同步的驗證者用來投票的算法。共享時鐘（PoH）和經濟安全投票系統（PoS 加權的 Tower BFT）的結合，產生了快速且抗操縱的共識。

驗證者就區塊狀態達成共識，其中包括智能合約（在 Solana 生態系統中稱為程序）的執行結果。Solana 的並行智能合約運行時（Sealevel）允許多個不衝突的程序同時執行，進一步提高了網絡的吞吐量。

Solana 交易如何達成最終確認：分步說明

Solana 交易可以被路由給預定的領導者，而無需等待傳統的全局內存池。其生命週期遵循以下階段，但確認和交割時間（settlement time）因承諾級別和集群狀況而異；目標時槽持續時間並非完全最終確認的保證。

1. 交易提交。 用戶簽署交易並廣播到 Solana 網絡。簽署的交易包含驗證者驗證其真實性所需的所有信息：發送者的公鑰、預期的操作以及證明發送者已授權的加密簽名。簽名在本地完成；然後交易會傳播到網絡。

2. 領導者感知轉發。 Solana 會將交易轉發給從公共日程中識別出的即將到來的領導者。與傳統的全局內存池不同，這種設計可以在領導者時槽開始前安排工作，儘管擁塞、數據包丟失、交易失效（transaction expiry）、優先費用和排序獎勵仍然會影響結果。

3. 領導者 PoH 時間戳。 領導者驗證者將交易插入 PoH 哈希鏈的當前位置，永久記錄交易在可驗證時間線中的位置。此時間戳與所有先前 PoH 哈希的序列在加密上綁定；沒有它，後續哈希將失效，因此無法追溯修改，這使得記錄具有防篡改的證據。

4. 區塊生產。 在其大約 400 毫秒的時槽窗口內，領導者將所有帶有時間戳的交易組合成一個區塊。因為交易已按 PoH 序列預先排序，領導者無需與其他驗證者協商排序。它只需按照已建立的時間線構建區塊。

5. Turbine 傳播。 Solana 的 Turbine 區塊傳播協議將完成的區塊分解成稱為 shreds 的較小數據包，並使用受 BitTorrent 啟發的樹狀傳播結構將其分發到所有其他驗證者。Turbine 不會同時向所有驗證者廣播整個區塊（在高流量時需要巨大的帶寬），而是通過結構化的驗證者樹傳遞 shreds，每個驗證者負責轉發給少量對等節點。這減輕了任何單一驗證者的帶寬負擔，同時確保完整的區塊能夠快速到達所有參與者。

6. Tower BFT 投票。 在接收到區塊的 shreds 並重構完整區塊後，其他驗證者會驗證 PoH 序列是否有效以及交易是否正確形成。每個驗證者都會對區塊的有效性投出加權的 Tower BFT 票。擁有更多質押 SOL 的驗證者在投票中具有不成比例的更大的權重。隨著驗證者信號確認，投票會在網絡中傳播。

7. 最終確認。 當代表超過全部質押 SOL 的三分之二以上的驗證者確認區塊後，該區塊就達到了 Tower BFT 的最終確認，並被永久記錄在賬本上。這個超級多數閾值與支撐拜占庭容錯理論的 2/3+ 要求相同：它保證了即使多達三分之一的質押權重參與者出現故障或惡意行為，共識也能夠維持。

最終確認術語： 目標時槽時間不同於樂觀確認、根植（rooting）或經濟最終確認。應用程序應根據其風險要求選擇承諾級別，並驗證當前的集群行為。

Solana 性能：速度、吞吐量和最終確認

Solana 的速度並非單一設計選擇的結果。它是四個協調工作的架構決策的累積效應：歷史證明、Tower BFT、Solana 的 Gulf Stream 協議以及 Solana 的 Turbine 區塊傳播協議。

Solana 為什麼這麼快？四個原因

1. 歷史證明 (Proof of History) 提供了一種可驗證的排序參考，可以減少一些時間協調的開銷；驗證者仍然會交換投票和網絡數據。
2. Tower BFT 比標準的 BFT 實現需要更少的投票輪次，因為所有驗證者共享一個共同的 PoH 時鐘，不需要協商時間。
3. 領導者感知轉發 (Leader-aware forwarding) 在插槽開始前將交易發送給即將到來的領導者，這可以在不消除所有延遲或費用競爭的情況下減少傳統的內存池 (mempool) 排隊。
4. Solana 的 Turbine 區塊傳播協議 通過樹狀結構將區塊以小碎片的數據包分發，而不是同時向每個驗證者廣播完整區塊，從而降低了大型網絡的頻寬需求。

Solana 的理論最大吞吐量是一個歷史性的理論數值，在理想網絡條件下約為每秒 65,000 筆交易。該數字是一個基準，而非典型性能的描述。現實世界的主網 (Mainnet) 吞吐量歷史平均約為 2,000 到 4,000 TPS，並在需求高峰期出現峰值。理論最大值與現實平均值之間的差距反映了網絡傳播延遲、驗證者地理分佈以及理想條件基準測試無法捕捉的軟體開銷。撰寫本文時，請從 Solscan (solscan.io) 驗證當前數據。

Solana 文檔歷史上描述的目標插槽時間接近 400 毫秒，但實際的插槽和確認階段會有所不同。樂觀確認 (Optimistic confirmation)、根植 (rooting) 和應用級經濟最終性是不同的門檻，應使用當前文檔和實時集群狀況進行衡量。

作為對比：以太坊於 2022 年 9 月從工作量證明轉向權益質押，目前在其 Layer 1 上實現約 15 到 30 TPS，通過 Casper FFG 檢查點時段 (epochs) 實現完全經濟最終性大約需要 12 到 15 分鐘（請參閱 ethereum.org 進行驗證）。比特幣的 Nakamoto 共識實現約 7 TPS，跨 6 個區塊確認的概率最終性大約需要 60 分鐘。

Solana 與以太坊 Layer 1 之間的最終性差距很大。該差距對於特定用例是否重要取決於應用程序。以太坊的 Layer 2 網絡（Arbitrum、Optimism 等）提供比以太坊 L1 更快的最終性，儘管它們通過與 Solana 共識機制不同的機制運作。

Solana 共識機制 vs. 以太坊、Avalanche、Cardano 和 Polkadot

Solana 並非唯一的高性能區塊鏈，其共識機制也不是實現快速、可擴展交易最終性的唯一方法。以下是 Solana 的 PoH + Tower BFT + PoS 系統在架構和性能指標上與最突出的替代方案的對比。

以太坊 (合併後，2022 年 9 月) 現在使用 Gasper，這是一個結合了 LMD-GHOST（一種選擇累積驗證者證明最多的鏈的分叉選擇規則）和 Casper FFG（一種定期為鏈設置檢查點的最終性工具）的共識系統。以太坊於 2022 年 9 月 15 日從工作量證明轉向權益質押。與 Solana 的架構對比顯著：以太坊的 Gasper 通過龐大的驗證者集（約 900,000 個或更多驗證者，撰寫本文時請從 beaconcha.in 驗證）以吞吐量為代價來實現安全性和去中心化。Solana 通過 PoH 的時鐘機制和 Tower BFT 的效率實現吞吐量，但驗證者集大幅減少。

Avalanche (C-Chain) 使用 Snowman 共識，這是 Avalanche 共識協議的一種線性鏈變體。Snowman 是概率性和基於抽樣的，而非確定性的 BFT：驗證者重複對其他驗證者的隨機子集進行抽樣以衡量共識。公佈的吞吐量和最終性數據因日期、工作負載和衡量方法而異，因此應使用當前的主要來源進行比較。架構上的對比在於 Avalanche 使用重複的子抽樣，而 Solana 使用圍繞 PoH 排序參考構建的權重質押投票。

Cardano 使用 Ouroboros Praos，這是 Ouroboros PoS 共識系列的當前主網版本。Ouroboros 是第一個被證明安全的 PoS 協議，在同行評審的學術場合發表，並帶有正式的數學安全證明。Cardano 的設計明確優先考慮形式正確性和安全證明，而非原始吞吐量。Cardano 主網上的現實 TPS 約為 250（撰寫本文時請驗證）。與 Solana 的設計理念對比很直接：Solana 通過架構創新優先考慮吞吐量；Cardano 通過學術嚴謹性優先考慮安全屬性的形式可證明性。

Polkadot（中繼鏈）使用 BABE (Blind Assignment for Blockchain Extension) 進行區塊生產，並使用 GRANDPA (GHOST-based Recursive ANcestor Deriving Prefix Agreement) 實現最終性，在中繼鏈上實現約 1,000 TPS，最終性時間約為 12 到 60 秒。Polkadot 的中繼鏈加平行鏈架構與 Solana 的單體鏈設計從根本上不同，使得直接的性能比較比表格數據顯示的更為複雜。

所有數據均為方向性估計。性能指標因網絡條件而異；理論最大值代表理想條件下的容量。在做出任何決定之前，請從官方文檔（docs.solana.com、ethereum.org、Solana Beach、beaconcha.in）驗證當前數據。驗證者數量會頻繁變化。

Solana 共識模型的優勢與局限性

Solana 的共識架構與每個主要的 Layer 1 區塊鏈相比，在速度和吞吐量方面具有可衡量的優勢，但這些優勢在去中心化方面帶來了真正的權衡，並且有過往的可靠性記錄，任何認真的評估都必須誠實地面對這些問題。

優勢：

• 低延遲的確認目標。 Solana 可以提供快速的樂觀確認，但必須區分承諾級別和經濟最終性。
• 高吞吐量設計。 歷史基準說明了架構容量，而實時吞吐量取決於工作負載、投票核算、驗證者、擁塞和軟體版本。
• 低交易費用。 高吞吐能力意味著交易之間的費用競爭較低，使大多數操作的成本保持在幾分錢的幾分之一。
• 無內存池的交易轉發。 Solana 的 Gulf Stream 協議解決了等待室問題，通過將交易預先路由到已知的即將到來的領導者來減少確認延遲。
• 能源效率。 權益質押不需要高能耗計算，使 Solana 的能源足跡與比特幣的工作量證明有本質上的不同。

局限性：

• 歷史性的網絡中斷。 Solana 在 2021 年至 2023 年間經歷了多次全網停擺，這產生了任何投資者或開發者都必須權衡的真實可靠性疑慮。
• 驗證器數量少於以太坊。 相較於擁有數十萬個驗證器的網絡，較小的驗證器群組創造了不同的去中心化輪廓。
• 高硬體需求形成了參與門檻。 運行 Solana 驗證器需要大多數個人無法負擔或操作的伺服器級硬體，這限制了誰能直接參與共識機制。
• 單一驗證器客戶端依賴（Firedancer 推出前）。 直到最近，幾乎所有 Solana 驗證器都運行相同的軟體客戶端，若該客戶端存在 Bug，則會造成單點故障。
• 質押量集中於頂級驗證器。 總質押 SOL 的很大一部分集中在少數驗證器中，影響了中本聰係數（Nakamoto coefficient）。

為什麼 Solana 網絡會斷網？

Solana 的歷史性斷網並非由歷史證明（PoH）或 Tower BFT 共識演算法的故障引起。共識設計本身並未崩潰。記錄在案的重大斷網根本原因在於軟體資源耗盡與實作 Bug：交易垃圾郵件壓垮了驗證器的記憶體容量、驗證器客戶端的軟體 Bug 導致當機，以及由高需求事件（包括 NFT 鑄造熱潮和 DeFi 活動高峰）觸發的資源耗盡。

特定事件說明了這種模式。2021 年 9 月，Solana 遭受了長達 17 小時的斷網，原因是一個 IDO 事件產生的交易洪泛使驗證器記憶體飽和，並觸發了需要協調重啟的網絡分叉。2022 年 1 月，第二次重大斷網源於高吞吐量狀況下的資源耗盡。2022 年期間還發生了多次額外的部分效能下降事件（請查閱撰稿時的 Solana 基金會事後分析報告以了解具體日期和持續時間，因為記錄的事件列表已擴大）。區別這些事件與共識演算法故障對於評估 Solana 的長期可行性至關重要：崩潰的共識演算法需要協議重新設計，而軟體資源耗盡則是一個可以修復的工程問題。

自斷網高峰期以來實施的改進措施包括採用 QUIC 作為網絡協議（取代較易受垃圾郵件攻擊的 UDP 方案）、優先處理質押驗證器交易而非匿名垃圾郵件的質押加權服務質量（QoS）系統，以及持續的驗證器客戶端軟體改進。由 Jump Crypto 開發的獨立高效能驗證器實作——Firedancer 客戶端，旨在提供客戶端多樣性，防止單一軟體 Bug 影響整個網絡。請查閱撰稿時的官方來源以了解目前的 Firedancer 開發狀態。

斷網的頻率和嚴重性代表了真實的可靠性擔憂，而非小小的不便。處理金融交易的網絡無法承受計劃外的停擺。自最嚴重的斷網時期以來所做的改進是實質性的，但這些過往記錄是任何在 Solana 上建構應用或持有 SOL 的人應該睜大眼睛進行評估的一部分。

去中心化與驗證器集中度： 截至撰稿時，Solana 約有 1,500 個或更多活躍驗證器（請查閱 Solana Beach 驗證器分析 了解目前數量）。以太坊約有 900,000 個或更多驗證器（請查閱 beaconcha.in 驗證）。這種差異反映了 Solana 驗證的硬體門檻：運行 Solana 驗證器需要約 128GB 或更多的 RAM、2TB 或更多的高效能 NVMe SSD 存儲，以及至少 1Gbps 的網絡連線（請查閱撰稿時的 docs.solana.com/running-validator 了解最新規格）。相比之下，以太坊驗證器可以在消費級硬體上配合 32 ETH 運行。

Solana 的中本聰係數（損害共識機制運作所需串通的最少實體數量）歷史上介於約 19 到 31 個驗證器之間，儘管此數字會隨質押分佈變化而變動。請查閱撰稿時 Solana 基金會的去中心化報告或 Nakaflow 以獲取最新係數。歷史上前 20 大驗證器控制了總質押 SOL 的很大一部分（請查閱 Solana Beach 了解目前的集中百分比）。Solana 基金會運作一項委託計劃，專門旨在將質押量分佈給較小的驗證器並提高此係數，為集中化提供結構性的對抗手段。Tower BFT 的安全閾值意味著攻擊者需要控制超過三分之一的所有質押 SOL 才能停止網絡，並需要超過三分之二才能推翻共識，這是一項極高的資本要求，並隨著實務中質押的集中程度而變動。

如何參與：在 Solana 上質押與驗證

SOL 持有者可以透過兩種方式參與 Solana 的共識機制：直接營運驗證器節點，或者將 SOL 委託給現有的驗證器。第一條路徑需要大量的硬體投資和技術專業知識。第二條路徑則對任何擁有相容錢包的 SOL 持有者開放。

免責聲明： 本文僅供資訊與教育目的。不構成財務建議、投資建議，或買入、賣出、持有任何加密貨幣的建議。加密貨幣投資存在重大風險，包括本金損失的可能。在做出投資決定前，請務必自行研究並諮詢合格的財務顧問。

運行 Solana 驗證器的需求

營運 Solana 驗證器會使營運者成為分配時段的領導者，並為所有其他時段進行投票。硬體需求相當高，且隨著網絡增長而增加。在投入硬體採購前，請務必查閱 Solana 官方驗證器文檔) 以確認最新規格：

• CPU： 高單核效能；具體型號建議請參閱官方文檔中的更新。
• RAM： 建議至少 128GB；256GB 或以上可獲得最佳效能。
• 存儲： 高效能 NVMe SSD；建議 2TB 或以上。
• 網絡： 連線速度至少 1Gbps；若要具備競爭效能建議使用 10Gbps。
• SOL 質押： 需有足夠的自質押量或來自社群的委託質押，以使營運具備經濟可行性。協議並未規定運行驗證器的最低質押量，但質押量極小的驗證器獲得的獎勵也極少。

硬體需求隨著每次重大網絡升級而增加。任何計劃營運驗證器的人員都應為持續的硬體升級編列預算，並在購買設備前從官方文檔確認所有規格。

如何質押 SOL：原生質押與流動性質押期權

將 SOL 委託給現有的驗證器是大多數參與者可行的途徑。其運作機制如下。

原生質押： 使用如 Phantom 或 Solflare 等相容錢包，任何 SOL 持有者都可以將其代幣委託給所選的驗證器。委託者可依比例獲得該驗證器的部分通膨獎勵。目前的質押年化收益會根據網絡通膨參數和質押總額而有所不同（在做出任何質押決定前，請務必查閱當時的 Solana Beach）。在委託的 SOL 重新變回流動狀態前，約有兩個紀元（Epoch）的取消委託冷卻期，換算約為四到五天（請查閱當時的 docs.solana.com）。

流動性質押： 協議（包括發行 mSOL 代幣的 Marinade Finance 和發行 jitoSOL 代幣的 Jito）允許用戶在維持流動性的同時質押 SOL。與直接將 SOL 鎖定在驗證者處並等待冷卻期後才能訪問不同，流動性質押用戶會收到代表其質押 SOL 和累計獎勵的流動性代幣，可隨時進行交易。這些流動性質押代幣是 Solana 上運行的 DeFi 協議的一部分，除了底層質押經濟學外，還帶有自身的智能合約風險。

在為委託選擇驗證者時，相關標準包括驗證者的歷史正常運行時間記錄、佣金率（驗證者在將剩餘收益轉發給委託者之前所佔的獎勵百分比）以及質押集中度。委託給較小的驗證者可以改善網路去中心化，並可能符合 Solana 基金會委託計畫的資格。

關於 Solana 共識機制常見問題

Solana 使用何種共識機制？

Solana 使用結合三種組件的混合共識系統：歷史證明 (PoH)、Tower BFT 和權益證明 (PoS)。PoH 作為加密時鐘，確定交易順序。Tower BFT 是驗證者用於確認區塊的共識演算法。PoS 決定哪些驗證者參與，並根據質押的 SOL 來權衡他們的投票。

Solana 是權益證明區塊鏈嗎？

Solana 的確使用權益證明作為其經濟安全層，因此稱其為 PoS 區塊鏈在技術上是準確的。然而，這並不完整。權益證明本身無法解釋 Solana 如何達成共識。完整的機制需要歷史證明（確定順序而無需驗證者之間溝通的加密時鐘）和 Tower BFT（達成最終性的投票演算法）。準確的描述：Solana 使用混合 PoH + Tower BFT + PoS 共識系統。

與以太坊相比，Solana 的速度如何？

歷史基準測試報告顯示 Solana 和以太坊 L1 的吞吐量有顯著差異，但交易定義、投票流量、L2 執行、數據可用性和最終性模型均不同。請使用當前的、可比的測量值，並區分樂觀確認與最終確認或經濟上不可逆的結算。

Solana 歷史上的網路中斷是由軟體資源耗盡和實施錯誤引起的，而非歷史證明或 Tower BFT 共識演算法的失敗。記錄在案的原因包括交易垃圾訊息淹沒驗證者記憶體容量、驗證者客戶端的軟體錯誤，以及在高需求事件（如 NFT 代幣鑄造和 DeFi 活動激增）期間的資源耗盡。2021 年 9 月的停機時間持續約 17 小時，是由於首次 DEX 發行 (IDO) 活動造成的流量擁堵。自 2021 年至 2022 年高峰停機期以來進行的改進包括 QUIC 網路、權益加權交易優先級以及持續的驗證者客戶端改進。請在撰寫本文時，從 Solana 基金會的部落格驗證當前的網路可靠性狀態。

歷史證明 (PoH) 是一種由 Anatoly Yakovenko 發明的加密計時機制，在其 2017 年 11 月的白皮書「Solana: A new architecture for a high performance blockchain」中首次提出。PoH 通過連續鏈接 SHA-256 雜湊輸出來創建一個事件發生時間的可驗證記錄。它不是一種共識機制。它是一個加密時鐘，使 Solana 的實際共識演算法 Tower BFT 能夠以更少的通信回合來運行。詳細資訊請參閱上方「歷史證明」部分。

Anatoly Yakovenko，一位前 Qualcomm 工程師，於 2017 年在 Solana 的基礎白皮書中提出了歷史證明。Yakovenko 與 Greg Fitzgerald 和 Raj Gokal 共同創立了 Solana Labs，他們為該協議的更廣泛實施做出了貢獻。PoH 提供了一個可驗證的順序參考，可以減少一些時間協調的開銷，但它並不能消除共識通信。

截至撰寫本文時，Solana 約有 1,500 名或更多活躍驗證者；請從 Solana Beach 驗證者分析 驗證當前數據。相比之下，以太坊約有 900,000 名或更多驗證者（請從 beaconcha.in 驗證）。驗證者數量的差異反映了硬體要求的不同：Solana 驗證者需要 128GB 或更多 RAM 的伺服器級設備，而以太坊驗證者可以在配備 32 ETH 的消費級硬體上運行。

Tower BFT 是 Solana 的共識演算法，它是一種基於 PBFT 的適應性演算法，將歷史證明用作共享時鐘。驗證者對區塊進行權益加權投票；當代表超過三分之二質押 SOL 的驗證者確認區塊後，該區塊即達成最終性。這種 2/3+ 的超級多數門檻意味著，在不損失共識完整性的情況下，網路可以容忍高達三分之一的權益加權參與者惡意行為。

Solana 的質押在技術上與委託權益證明 (DPoS) 相似，因為 SOL 持有者可以將其質押委託給驗證者，而無需運行自己的節點。然而，它在一個關鍵方面與傳統 DPoS 系統不同：沒有固定的、選舉產生的委託驗證者集合。任何驗證者都可以通過公開市場吸引委託。更準確地說，Solana 使用一個帶有開放委託的權益加權 PoS 系統，作為 PoH 和 Tower BFT 之上的經濟安全層運行，而不是傳統的、擁有固定委託池的 DPoS 架構。

沒有哪個網路客觀上更好。每個網路都做出了適合不同用例的不同架構權衡。歷史測量通常顯示 Solana 的基礎層吞吐量更高且費用更低，而確認時間取決於承諾級別和網路狀況。以太坊擁有更大的開發者社群和廣泛的 Layer 2 生態系統。僅憑驗證者數量無法衡量去中心化程度；質押分佈、客戶端多樣性、運營商集中度和硬體要求也很重要。正確的選擇取決於應用程式和風險模型。

在 Bybit 上探索 SOL

讀者可以查看 當前的 SOL 市場資訊) 或比較可用的 SOL 理財產品. Bybit 理財是一種中心化產品，不應被描述為原生的 Solana 驗證者質押；條款、託管、可用性和風險均有所不同。

• Solana 的共識機制是一個混合系統： 歷史證明（加密時鐘）+ Tower BFT（共識演算法）+ 權益證明（經濟安全層）。沒有單一組件本身構成該機制。

• **歷史證明不是一種共識機制。**它是一種加密計時工具，在驗證者通信之前確定交易順序，使 Tower BFT 能夠以比標準 BFT 實現少得多的投票回合達成共識。

• **Solana 的網路中斷是由軟體資源耗盡引起的，而非 PoH 或 Tower BFT 的失敗。**共識設計並未崩潰。包括 QUIC 網路、權益加權費用優先級和 Firedancer 客戶端在內的改進旨在降低未來發生停機的風險。

• Solana 的共識比以太坊 Layer 1 和比特幣更快，達成最終性所需時間不到 1.3 秒，而以太坊 L1 需要 12 至 15 分鐘，比特幣約需 60 分鐘，但這種速度也伴隨著權衡：驗證者數量較少、硬體要求較高以及質押集中度的擔憂。

• 任何 SOL 持有者皆可參與 Solana 的共識，只需透過原生質押或流動性質押協議將 SOL 委託給驗證者即可。直接運行驗證者節點需要投入大量的硬體資金與技術專業知識。

• 效能數據和驗證者數量會隨著網路升級而改變。 在進行任何有關 Solana 去中心化程度、吞吐量或質押收益的評估時，應使用決策當時來自 Solana Beach、Solscan 以及官方 Solana 文件 的最新數據。

如欲參與 Solana 的共識機制，請參閱上述質押與驗證章節，或造訪 Solana 官方文件 docs.solana.com。

延伸閱讀：

• Solana：一種高效能區塊鏈的新架構: Anatoly Yakovenko 於 2017 年 11 月發布的白皮書
• Solana 官方文件：協定規範、硬體要求、質押指南
• Solana Beach 驗證者分析：目前的驗證者數量、質押分布及網路統計數據

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