Pharos Network est une blockchain publique modulaire de couche 1 à haute performance, avec des avantages clés en matière de scalabilité, d'interopérabilité et de sécurité. Pharos est dédié à fournir une exécution efficace, un consensus et un support personnalisé pour la prochaine génération de blockchains, affichant une capacité de traitement de 50 000 transactions par seconde (50K TPS), un débit de 2 Gigagas et une performance de niveau DP 5 (le plus haut standard parmi les chaînes compatibles EVM actuelles).

Cet article analysera en profondeur la conception architecturale du Pharos Network selon les dimensions suivantes : mécanisme de consensus, modèle d'exécution, innovation en matière de stockage, optimisation de la couche réseau, efficacité des pipelines et cadre modulaire SPN.

Analyse de l'architecture du réseau Pharos

Le réseau Pharos adopte une conception architecturale modulaire et personnalisable en couches, atteignant les deux objectifs de haute performance et de mises à jour flexibles grâce au découplage de la couche d'exécution, de la couche de consensus, de la couche de règlement et de la couche de disponibilité des données. Ci-dessous, nous analyserons la conception technique de base couche par couche.

• Couche Réseau

- Utilisation d'un protocole Gossip P2P optimisé pour la transmission de messages à faible latence.- Canal de communication inter-SPN (Réseau de Traitement Spécial) intégré

• Couche de consensus

- Basé sur le protocole de consensus BFT asynchrone adaptatif, il combine une haute tolérance aux pannes avec des caractéristiques de faible latence.- Algorithme d'optimisation du tri des transactions, réduisant la charge sur les nœuds de validation et améliorant l'efficacité.

• Couche d'exécution

- Support de Double Machine Virtuelle : Couche Compatible EVM + Environnement d'Exécution Haute Performance WASM - Équipé de moteurs d'exécution basés sur LLVM, traitement parallèle des transactions, exécution optimiste et SALI (Inférence de Liste d'Accès Intelligent)

• Couche de règlement

- Vérifiez le mécanisme de re-staking inter-chaînes des nœuds pour atteindre une sécurité partagée au sein de l'écosystème.- Confirmation finale de transaction en moins d'une seconde dans des environnements multi-exécution

• Couche de disponibilité et de stockage des données

- Pharos Store : Un modèle de stockage blockchain efficace supportant le contrôle multi-version- Utilisation de la technologie de compression ADS push et de l'encodage Delta, optimisation dynamique des E/S, pour réduire la surcharge de lecture et d'écriture sur le disque.

• Cadre SPN (Réseau de Traitement Spécial)

- SPN permet aux développeurs de personnaliser la couche d'exécution de la blockchain et de configurer librement le modèle de consensus.- Mode de fonctionnement semi-indépendant : tout en profitant de la sécurité et des données du réseau principal, maintenir une évolutivité indépendante.

Ensuite, nous allons plonger dans les principales mises en œuvre technologiques et les conceptions innovantes à divers niveaux.

Couche réseau

La couche réseau est la fondation de toutes les communications dans le système, utilisant un protocole Gossip P2P optimisé pour diffuser efficacement des blocs, des transactions et des messages de consensus. Le protocole dispose de capacités d'allocation de bande passante adaptative, lui permettant d'ajuster dynamiquement les ressources en fonction de la charge réseau en temps réel, garantissant des transactions et des transmissions de données à haute vitesse même dans des conditions de forte pression. De plus, cette couche prend en charge les canaux de communication inter-SPN, offrant un support d'interopérabilité à faible latence pour différents environnements d'exécution.

Mécanisme de consensus Pharos

Le réseau Pharos adopte un design de consensus innovant qui combine des mécanismes de tolérance aux pannes BFT avec une exécution asynchrone et des protocoles d'engagement rapide, améliorant ainsi le débit du système, l'équité des transactions et la vitesse de confirmation finale. Contrairement aux implémentations BFT traditionnelles, Pharos ne nécessite pas de rôle de leader fixe ni de communication basée sur des tours, mais permet à plusieurs nœuds de validation d'initier, de vérifier et de valider des transactions en parallèle, évitant ainsi efficacement le goulet d'étranglement de performance causé par un seul leader.

Ce mécanisme de consensus met également en œuvre un tri dynamique des transactions, ce qui non seulement garantit l'équité des transactions et réduit les écarts dans le processus de création de blocs, mais maintient également la cohérence de l'ordre mondial des transactions en cas de fluctuations significatives du réseau. Il convient de noter que le mécanisme d'exécution du chemin rapide permet aux transactions qui répondent à des conditions spécifiques de contourner le processus de consensus complet et d'entrer directement dans la phase de confirmation, réduisant ainsi le temps de confirmation moyen et améliorant le débit global du système. Ce mécanisme de consensus bien conçu permet au réseau Pharos de supporter un fonctionnement stable à haut débit et à faible latence à l'échelle mondiale.

Caractéristiques principales :

• Architecture d'exécution asynchrone
• Tri dynamique des transactions
• Exécution de Chemin Rapide
• Mécanisme de rotation et de vote des leaders optimisé

Couche d'exécution Pharos

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

Pour améliorer encore l'efficacité d'exécution, Pharos a introduit la technologie d'inférence de liste d'accès intelligente (SALI). SALI peut prédire les entrées d'état auxquelles un contrat accédera grâce à une analyse statique ou dynamique, permettant au moteur d'exécution de regrouper les transactions avec des modèles d'accès d'état non chevauchants pour une exécution parallèle, évitant ainsi les conflits d'accès d'état. De plus, cette technologie peut précharger des objets d'état de contrat pour accélérer la vitesse d'exécution.

Pharos fournit également Ph-WASM, un environnement d'exécution WASM spécifiquement conçu pour la blockchain. Ph-WASM prend non seulement en charge l'exécution déterministe à grande vitesse, mais prend également en charge nativement des langages de programmation tels que Rust et Go, permettant aux développeurs de créer des dApps et des modèles d'IA haute performance et portables directement sur la chaîne.

Caractéristiques principales :

• Support pour l'exécution optimiste et le regroupement de transactions
• Technologie d'inférence de liste d'accès intelligente (SALI)
• Environnement Ph-WASM prenant en charge des contrats intelligents multilingues

Système de stockage Pharos Store

Pharos Store est un système de stockage blockchain évolutif et haute performance, spécifiquement conçu pour répondre aux problèmes de gonflement d'état et de faible efficacité d'E/S. Ce moteur de stockage de données innovant est conçu pour prendre en charge le stockage d'état versionné vérifié. Le système utilise deux technologies de base : l'encodage Delta multi-version arbre de Merkle (DMM-Tree) et le stockage de pages versionnées structuré par journaux (LSVPS), éliminant efficacement les problèmes d'efficacité présents dans les systèmes traditionnels basés sur Merkle Patricia Trie.

Comparé au modèle de stockage trie d'Ethereum, Pharos Store peut atteindre une récupération d'état plus rapide, prend en charge le traitement Merkle parallèle et réduit les frais généraux de stockage globaux de 80 %. Le système réduit considérablement l'amplification d'écriture en ne stockant que les données d'état modifiées de manière incrémentielle et en utilisant un mécanisme d'indexation basé sur les versions, ce qui entraîne une augmentation du débit d'E/S allant jusqu'à 15,8 fois.

Le Pharos Store adopte un modèle de stockage en ajout uniquement, ce qui garantit la sécurité des données lors des écritures simultanées et permet une récupération rapide après des pannes de nœuds. De plus, le système est capable de générer des preuves de vérification efficaces pour les clients légers et prend en charge une gestion intelligente du stockage hiérarchique pour les données chaudes et froides.

Fonctionnalités principales :

• Technologie d'arbre Merkle multi-version par encodage delta (DMM-Tree)
• Solution de stockage de page de versionnement de structure de journal (LSVPS)
• Protocole de transfert d'actifs SPN léger

Pharos Pipeline

Le pipeline Pharos adopte une architecture d'exécution parallèle à plusieurs étapes, abordant efficacement les goulets d'étranglement de performance causés par l'exécution d'état synchrone et la validation séquentielle des blocs dans les systèmes blockchain traditionnels. En parallélisant des processus clés tels que l'exécution, la Merkleisation et la confirmation d'état, il améliore l'efficacité d'utilisation des ressources CPU, disque I/O et réseau.

Étape de traitement principal :

• Traitement de blocs parallèles :

- Exécution de traitement concurrent, Merkleisation et mises à jour d'état

• Planification dynamique des ressources :

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

• Mécanisme de confirmation flexible :

- Implémenter le tri, le trading et la finalisation des blocs à différentes profondeurs.

Chaque étape de traitement du pipeline Pharos prend en charge l'allocation dynamique des ressources en fonction de la demande de débit en temps réel. Le système conçoit de manière innovante une couche de confirmation finale flexible, permettant aux dApps et aux clients d'obtenir une confirmation précoce de l'ordre des transactions et des résultats d'exécution avant que le bloc ne soit complètement confirmé. Cette fonctionnalité est particulièrement importante pour le trading à haute fréquence, la DeFi et d'autres applications ayant des exigences élevées en temps réel.

Grâce à son algorithme de planification adaptatif intelligent et à son mécanisme de coordination des ressources efficace, le pipeline Pharos peut atteindre un débit de plus de 200 000 TPS sous un cadre d'exécution à 64 cœurs, tout en réduisant la latence de 30 % à 50 % par rapport aux modèles de pipeline blockchain standard.

Architecture Pharos SPN

Pharos SPN (Réseau de Traitement Spécial) est un environnement d'exécution adapté à des applications spécifiques, qui sont profondément intégrées dans l'architecture de la blockchain Pharos tout en maintenant une logique opérationnelle et un système de configuration indépendants. Chaque SPN dispose d'un moteur d'exécution complètement indépendant, d'un cluster de nœuds de validation, d'un mécanisme d'incitation au re-staking et d'un cadre de règles de gouvernance.

Architecture SPN

• Gestionnaire SPN:

- Maintenir la gestion du cycle de vie, le registre des nœuds et l'exécution des règles de gouvernance.

• Adaptateur SPN:

- Promouvoir la communication inter-SPN et la vérification des messages

• Re-staking et sécurité des validateurs partagés :

- Permettre aux validateurs de re-staker des actifs dans plusieurs SPN.

SPN est très adapté aux tâches nécessitant beaucoup de calcul, telles que les preuves de machine learning à connaissance nulle (preuves zkML), le calcul multipartite sécurisé (SMPC), l'entraînement de modèles d'IA et les dérivés DeFi. Ils prennent en charge l'inclusion obligatoire et les mécanismes d'urgence, garantissant que les transactions ne peuvent pas être examinées tout en protégeant l'autonomie des actifs des utilisateurs.

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

Interopérabilité Cross-SPN

• Protocole de Messagerie Cross-SPN:

- Atteindre une exécution collaborative sans couture à travers plusieurs couches de blockchain

• Résistance à la censure et mécanismes d'urgence :

- Protéger les utilisateurs des examens de trading obligatoires

Interopérabilité et communication inter-chaînes

Le réseau Pharos prend en charge nativement les applications inter-chaînes depuis le tout début, offrant deux protocoles de communication majeurs : interne (interactions au sein de SPN) et communication inter-chaînes (connexion avec des blockchains externes). Le cadre de messagerie inter-SPN garantit le transfert de messages sans confiance entre les SPNs, utilisant des preuves et des signatures de consensus pour vérifier l'authenticité.

Fonctionnalités principales :

• Passage de messages inter-chaînes
• Synchronisation des données Cross-SPN
• Interaction de plusieurs contrats intelligents VM

Ces fonctionnalités fournissent un soutien clé pour des applications telles 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 les environnements d'exécution.

Dans l'ensemble, Pharos Network redéfinit la norme d'infrastructure blockchain de couche 1 en intégrant un design modulaire, un traitement haute performance, un calcul parallèle et une interopérabilité à tous les niveaux 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 offrant une grande évolutivité, une résistance à la censure et une sécurité.

Le réseau Pharos est dédié à la connexion transparente de la finance traditionnelle (TradFi) avec la finance décentralisée (DeFi), offrant un support d'infrastructure blockchain de niveau institutionnel pour des applications décentralisées alimentées par l'IA, des transactions financières privées et des écosystèmes DeFi évolutifs.

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