深入探索Solana交易的底层机制：从PoH到BPF执行

欢迎回来！如果你阅读了我之前的文章，关于 Solana 的历史证明 (PoH)，你应该知道 PoH 就像是后台经理，确保交易被时间戳记录并按照顺序进行。但是接下来发生了什么？Solana 是如何实际执行交易的？这个“BPF 加载器”到底是什么？编译器在哪里？

今天，我们将深入了解在 Solana 上发送交易时实际上发生了什么。 从 PoH 到 BPF 加载器，我们将以易于理解的方式覆盖整个过程。让我们开始吧！

1. Solana 交易生命周期：一切始于一次点击

想象一下，你正在给朋友发送 SOL、购买 NFT 或者交换代币。你点击 发送，接下来发生以下事情：

交易创建：你指定发件人、接收者和任何指令（也许是一条消息，例如“这份是给咖啡的！”）。

历史证明 (PoH)：PoH 为交易添加时间戳并对其进行排序，确保它按照正确的顺序被处理。了解更多关于 PoH 的信息。

通过权益证明 (PoS) 进行验证：Solana 的 权益证明 (PoS) 共识机制赋予验证者验证交易的能力。验证者根据其抵押的 SOL 数量被选择，通过检查签名并利用 PoH 的序列来确认交易的完整性。该双重系统使 Solana 能够在提供高安全性的同时保持超快的速度。关于 PoS 的更多信息。

2. 背后发生了什么？

一旦验证，交易将移交给 Solana 的处理引擎。此时，Solana 的独特 基于账户的模型 就发挥作用了：

• 账户作为状态机：每个信息（从用户余额到智能合约数据）都存储在“账户”中。交易与这些账户交互，实时更新其状态。查看 Solana 的账户模型。

• 并行处理：Solana 的交易以并行的方式运行，使其能够同时处理成千上万的交易。与逐个处理交易的区块链不同，Solana 会将非重叠的交易分组同时处理。

3. BPF 加载器：

如果 PoH 是保镖，那么 BPF 加载器 就是 Solana 厨房里的厨师，负责智能合约执行。以下是你需要知道的：

• 什么是 BPF？ BPF（伯克利数据包过滤器）最初源于 Linux 用于网络数据包过滤。Solana 对其进行了调整，以有效地以资源友好的方式执行智能合约。在这里了解更多关于 BPF 的信息。

• BPF 加载器的角色：Solana 将其智能合约编译成 BPF 字节码，然后由 BPF 加载器解释并运行。就像加载一个迷你程序，逐步执行每条指令。

• 效率和安全性：BPF 加载器隔离每个程序的执行，增强了安全性并保持低费用。由于其为速度而构建，BPF 加载器是 Solana 能够处理复杂应用程序而不降低速度的关键原因。

4. 从头到尾：

让我们通过一个例子来将这一切整合在一起。

假设你正在把代币转给朋友：

发起转账：你点击 发送。交易指定了发件人、接收者和指令。

PoH 添加时间戳：PoH 对交易进行排序。

验证者验证：使用 PoS，验证者根据 PoH 的序列确认交易的详细信息。

使用 BPF 加载器进行执行：BPF 加载器加载智能合约程序并执行，将代币从你的账户转移到你朋友的账户。

账户更新：Solana 的账户模型记录交易并更新余额，使其成为正式交易！

5. BPF 加载器对 Solana 的重要性

BPF 加载器不仅仅是一个执行者 - 它使 Solana 独具特色：

• 多程序执行：BPF 允许多个程序在单个交易中运行，这对于 DeFi 和复杂应用至关重要。

• 低费用和高效率：BPF 的优化执行保持了费用低廉，同时确保了速度。

• 通过隔离实现安全性：每个程序在隔离中运行，因此一个程序的问题不会影响其他程序。

EVM 与 Solana 交易：快速比较

现在我们知道了 Solana 的交易是如何工作的，让我们与 EVM（以太坊虚拟机）区块链（如以太坊）处理交易的方式进行比较。这样，我们就能更好地了解是什么使 Solana 如此独特！

1. 执行环境：EVM 与 BPF 加载器

EVM：在基于 EVM 的区块链（如以太坊）中，智能合约是用 Solidity（或 Vyper）编写的，随后直接在 EVM 中运行，EVM 本质上是以太坊的智能合约引擎。交易一次只执行一笔，因此它们必须排队等候。并且，每笔交易需要根据其复杂性支付 gas（即费用）。这可能导致高费用，特别是在网络繁忙时。

Solana 的 BPF 加载器：Solana 的程序（也称为智能合约）用 Rust 或 C 编写，然后编译成 BPF 字节码，由 BPF 加载器 解释并执行。这个系统是为超快速处理设计的，所以这是 Solana 费用保持低廉的重要原因。Solana 还以 并行 的方式处理交易，使其能够同时处理成千上万的交易，而不是 EVM 的单一排队方法。

2. 顺序处理与并行处理

• EVM：EVM 顺序处理交易，就像是一条单车道的道路。每笔交易必须等上一笔完成后才能继续。这种方式在高峰时段可能导致瓶颈和高费用。

• Solana：Solana 的并行处理就像是一条多车道的高速公路。不会与同一账户互动的交易可以同时处理，因此它能在不降低速度的情况下处理大量交易。这是 Solana 能够维持低费用和高速度的主要原因之一，即使在网络有很多用户的情况下。

3. 无状态与有状态程序

EVM（有状态）：在以太坊中，合约持有自己的数据和状态（内存），这可能很方便，但也会限制可扩展性。每笔交易直接修改这个“状态”，这意味着每个合约每次只能处理一个变更。如果你正在与一个流行的智能合约交互，请为潜在的拥堵做好准备。

Solana（无状态）：Solana 采取不同的方法。程序是 无状态 的，意味着它们不自行存储数据。相反，所有数据和状态信息都保存在独立的“账户”中，程序与这些账户进行交互。这样的设计允许更多的灵活性，并实现了 Solana 的并行处理魔力，因为程序不必担心跟踪自己的状态 - 它们所需的一切读写都在外部。

总结：

因此，从 PoH 保持事务有序到 BPF 加载器确保智能合约平稳运行，你可以看到 Solana 的设计注重速度和效率。每个部分：PoH、PoS 验证、账户和 BPF 加载器都在确保你的交易快速、安全和廉价方面发挥着重要作用。

现在，我们在这里提到了账户，但 Solana 的账户和所有权系统是独特的，值得特别关注。敬请期待未来的文章，我们将深入解析 Solana 中账户和所有权的实际运作方式 - 因为理解这部分确实能连接整个系统。同时，如果你感兴趣，可以查看 Solana 的文档，并随时在评论中提出问题！

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