Solana（SOL）的歷史證明機制如何排序交易以進行區塊產生？

理解Solana中歷史證明的角色

由於其高吞吐量和低延遲，Solana在區塊鏈領域引起了廣泛關注，這主要歸功於其創新的共識機制——歷史證明（Proof of History, PoH）。與傳統依賴工作量證明（PoW）或權益證明（PoS）的協議不同，PoH引入了一種高效且安全地排序交易的新方法。此機制是Solana能夠每秒處理數千筆交易，同時保持網絡完整性的核心。

歷史證明作為一個加密時鐘，用來為每筆交易提供可驗證的時間戳。它建立了一個記錄事件發生在特定時間點的歷史檔案，使得網絡中的驗證者可以在不需大量通信開銷的情況下就交易順序達成共識。這不僅加快了區塊產生速度，也降低了能源消耗，相較於傳統共識算法更具效率。

核心組件：可驗證延遲函數與交易排序

Solana PoH的核心是可驗證延遲函數（Verifiable Delay Function, VDF）。VDF是一種數學函數，其設計使得計算需要預定時間，但輸出結果可以被他人快速驗証。在實務中，每次建立區塊都涉及解決這個挑戰，該過程充當一個加密時間戳。

當驗證者參與產生區塊時：

• 他們競爭著解決VDF挑戰。
• 第一位成功完成挑戰的驗証者獲得產出下一個區塊的權利。
• 生成後，此區塊包含根據VDF計算所得並排序的交易。

此流程確保形成一個不可篡改的序列，每筆交易的位置反映其在網絡時間線上的實際發生順序。

如何利用歷史證明對交易進行排序

基於PoH，交易排序主要依靠通過VDF生成之加密安全且公開可驗証的時間戳。每位驗証者會持續執行這些延遲函數作為其验证流程的一部分：

1. 生成時間戳： 每筆提交到網絡中的交易都會獲得一個由持續運行VDF計算所得之相關聯時間戳。
2. 建立區塊： 當驗証者解決挑戰並產出新區塊時，他們會根據這些已排序、帶有時間戳記錄的交易來構建該区块。
3. 維持序列完整性： 由於VDF輸出是公開可验证且確定性的，全節點皆能確認所有事務按照分配給它們的正確时间顺序排列，而無需繁瑣交叉验证或通信延迟。

此方法保護了訂單不可篡改性——任何試圖修改某筆事務位置，都必須重新計算所有後續延遲函數，在安全參數保障下，此任務極度困難且不切實際。

驗証者參與及共識形成

验证者通过竞争解决复杂VDF挑战来维护这个有序系统：

• 它们相互竞赛，以最快速度完成挑战；
• 解題最快的人获得生产新区块权限；

当新区块被创建并嵌入带有时间戳和已排序事务后，其余验证者会验证：

• VDF挑战是否正确解决；
• 所含事务是否依据已验证时间戳按时间顺序排列；

节点间对这些时间戳达成集体一致，即所谓“概率最终性”，确保数据在去中心化参与方之间保持一致，无需像PBFT或Tendermint等传统投票机制那样进行投票确认。

對網路速度和安全性的好處

PoH整合大幅提升了Solana擴展能力：

• 高吞吐量： 通過預先用密碼學方式對事務進行排程，而非完全依賴訊息傳播，使得Solana能達到約65,000 TPS 的處理速度。

• 低延遲確認： 大部分验证工作是在離線階段完成，即在生成时间戳期間，不必等待多輪共识，因此确认只需幾秒甚至更短。

此外，由於操控事務順序需要控制大量運算資源，使攻擊變得經濟上不可行，同時也維護了去中心化原則，提高系統整體安全性。

挑戰與未來方向：擴展性及環境影響

儘管PoH相比傳統如PoW具有顯著效率提升，但仍然需要大量運算資源來生成延遲函數。如果沒有採取硬體優化或演算法改良策略，大規模應用可能仍面臨環境永續性的疑慮。此外，隨著更多節點加入以追求更高吞吐率，底層基礎設施也必須相應升級；否則即使有PoH技術支援，也可能遇到擴展瓶頸。目前正在進行各項升級，以優化Delay functions 的計算和認証方式，以進一步提升性能並降低資源消耗。

總結：使用PoH對Transaction Sequencing的重要要點

• 利用可驗證延遞函數（VDF）提供密碼學上安全之時間標記
• 驗証者競速解題；最快贏取產出新Block資格
• 透過公開可信之時程資料確立事務順序
• 支援高吞吐 (~65k TPS) 與低延遲確認
• 以經濟激勵及難以逆轉Timestamp的方法保障系統安全

藉由結合創新密碼技術與去中心化Validation流程，Solana 的歷史證明提供了一套有效率、安全地對海量事務進行排程的方法，是其快速崛起於DeFi、生態系NFT市場背後的重要技術支柱之一。

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