A Pharos Network é uma blockchain pública modular de alto desempenho de Camada 1, com vantagens principais em escalabilidade, Interoperabilidade e segurança. A Pharos dedica-se a fornecer execução eficiente, consenso e suporte personalizado para a próxima geração de blockchains, ostentando uma capacidade de processamento de 50.000 transações por segundo (50K TPS), uma capacidade de 2 Gigagas e desempenho de nível DP 5 (o mais alto padrão entre as atuais cadeias compatíveis com EVM).

Este artigo irá analisar profundamente o design arquitetónico da Pharos Network a partir das seguintes dimensões: mecanismo de consenso, modelo de execução, inovação de armazenamento, otimização da camada de rede, eficiência de pipeline e estrutura modular SPN.

Análise da Arquitetura da Rede Pharos

A Pharos Network adota um design de arquitetura em camadas modular e personalizável, alcançando os objetivos duplos de alto desempenho e atualizações flexíveis através do desacoplamento da camada de execução, camada de consenso, camada de liquidação e camada de disponibilidade de dados. Abaixo, iremos analisar o design técnico central camada por camada.

• Camada de Rede

- Utilizando um protocolo Gossip P2P otimizado para transmissão de mensagens com baixa latência.- Canal de comunicação cross-SPN (Rede de Processamento Especial) incorporado

• Camada de Consenso

- Baseado no protocolo de consenso BFT assíncrono adaptativo, combina alta tolerância a falhas com características de baixa latência.- Algoritmo de otimização de ordenação de transações, reduzindo a carga nos nós de validação e melhorando a eficiência.

• Camada de Execução

- Suporte a Dual Virtual Machine: Camada Compatível com EVM + Ambiente de Execução de Alto Desempenho WASM- Equipado e suportando motores de execução baseados em LLVM, processamento paralelo de transações, execução otimista e SALI (Inferência de Lista de Acesso Inteligente)

• Camada de Liquidação

- Verificar o mecanismo de re-staking entre cadeias dos nós para alcançar segurança compartilhada dentro do ecossistema.- Confirmação final de transação em menos de um segundo em ambientes de múltipla execução

• Camada de Disponibilidade e Armazenamento de Dados

- Pharos Store: Um modelo de armazenamento em blockchain eficiente que suporta controle de múltiplas versões- Usando tecnologia de compressão ADS push e codificação Delta, otimização dinâmica de I/O, para reduzir a sobrecarga de leitura e escrita em disco.

• Framework SPN (Rede de Processamento Especial)

- SPN permite que os desenvolvedores personalizem a camada de execução da blockchain e configurem livremente o modelo de consenso.- Modo de operação semi-independente: enquanto desfrutam da segurança e dos dados da mainnet, mantêm uma escalabilidade independente.

Em seguida, iremos aprofundar nas principais implementações tecnológicas e designs inovadores em vários níveis.

Camada de Rede

A camada de rede é a base de todas as comunicações no sistema, utilizando um protocolo P2P Gossip otimizado para disseminar blocos, transações e mensagens de consenso de forma eficiente. O protocolo apresenta capacidades de alocação de largura de banda adaptativa, permitindo que ajuste dinamicamente os recursos com base na carga de rede em tempo real, garantindo transações e transmissões de dados em alta velocidade, mesmo sob condições de alta pressão. Além disso, esta camada suporta canais de comunicação cross-SPN, proporcionando suporte de interoperabilidade de baixa latência para diferentes ambientes de execução.

Mecanismo de Consenso Pharos

A Pharos Network adota um design de consenso inovador que combina mecanismos de tolerância a falhas BFT com execução assíncrona e protocolos de compromisso de caminho rápido, melhorando a capacidade do sistema, a equidade das transações e a velocidade da confirmação final. Ao contrário das implementações BFT tradicionais, o Pharos não requer um papel de líder fixo e comunicação baseada em rodadas, mas permite que múltiplos nós de validação iniciem, verifiquem e comprometam transações em paralelo, evitando efetivamente o gargalo de desempenho causado por um único líder.

Este mecanismo de consenso também implementa a ordenação dinâmica de transações, que não só garante a equidade das transações e reduz as variações no processo de criação de blocos, mas também mantém a consistência da ordem global das transações em casos de flutuações significativas na rede. Notavelmente, o mecanismo de execução de caminho rápido permite que transações que atendem a condições específicas contornem o processo completo de consenso e entrem diretamente na fase de confirmação, reduzindo assim o tempo médio de confirmação e melhorando a taxa de transferência geral do sistema. Este mecanismo de consenso bem projetado permite que a Pharos Network suporte operação estável de alta taxa de transferência e baixa latência em escala global.

Principais Características:

• Arquitetura de execução assíncrona
• Classificação Dinâmica de Negociação
• Execução de Caminho Rápido
• Mecanismo de rotação de líderes e votação otimizado

Camada de Execução Pharos

O núcleo da camada de execução Pharos reside no seu inovador motor de execução, que oferece aos desenvolvedores uma grande flexibilidade através de um ambiente de máquina virtual dupla (EVM + WASM). O motor de execução combina conversão de representação intermediária (IR) baseada em LLVM e tecnologia de processamento paralelo especulativo, empregando várias medidas de otimização de desempenho, incluindo fusão de opcode, promoção de registradores e execução especulativa. Essas técnicas de otimização permitem que os contratos inteligentes sejam executados em paralelo, garantindo ao mesmo tempo o determinismo dos resultados da execução.

Para melhorar ainda mais a eficiência de execução, a Pharos introduziu a tecnologia de Inferência de Lista de Acesso Inteligente (SALI). A SALI pode prever as entradas de estado que um contrato irá acessar através de análise estática ou dinâmica, permitindo que o motor de execução agrupe transações com padrões de acesso a estados não sobrepostos para execução paralela, evitando assim conflitos de acesso ao estado. Além disso, esta tecnologia pode pré-carregar objetos de estado de contrato para acelerar a velocidade de execução.

Pharos também fornece o Ph-WASM, um ambiente de execução WASM especificamente projetado para blockchain. O Ph-WASM não só suporta execução determinística de alta velocidade, mas também suporta nativamente linguagens de programação como Rust e Go, permitindo que os desenvolvedores construam dApps e modelos de IA de alto desempenho e portáteis diretamente na blockchain.

Principais Características:

• Suporte para execução otimista e agrupamento de transações
• Tecnologia de Inferência da Lista de Acesso Inteligente (SALI)
• Ambiente Ph-WASM suportando contratos inteligentes em várias linguagens

Sistema de Armazenamento da Loja Pharos

Pharos Store é um sistema de armazenamento em blockchain escalável e de alto desempenho, especificamente projetado para resolver os problemas de crescimento do estado e baixa eficiência de I/O. Este motor de armazenamento de dados inovador é projetado para suportar armazenamento de estado versionado verificado. O sistema emprega duas tecnologias principais: codificação Delta de árvore Merkle de múltiplas versões (DMM-Tree) e armazenamento de páginas versionadas estruturadas em log (LSVPS), eliminando efetivamente os problemas de eficiência presentes em sistemas tradicionais baseados em Merkle Patricia Trie.

Comparado ao modelo de armazenamento trie do Ethereum, o Pharos Store pode alcançar uma recuperação de estado mais rápida, suporta processamento Merkle paralelo e reduz a sobrecarga de armazenamento geral em 80%. O sistema reduz significativamente a amplificação de gravação, armazenando apenas dados incrementais de estado modificados e utilizando um mecanismo de indexação baseado em versões, resultando em um aumento de até 15,8 vezes na taxa de I/O.

A Pharos Store adota um modelo de armazenamento apenas para acréscimos, o que garante a segurança dos dados durante gravações concorrentes e permite uma recuperação rápida após falhas de nós. Além disso, o sistema é capaz de gerar provas de verificação eficientes para clientes leves e suporta uma gestão de armazenamento hierárquica inteligente para dados quentes e frios.

Principais características:

• Tecnologia de árvore Merkle de múltiplas versões com codificação Delta (DMM-Tree)
• Solução de Armazenamento de Página com Versionamento de Estrutura de Log (LSVPS)
• Protocolo de Transferência de Ativos SPN Leve

Pharos Pipeline

O pipeline Pharos adota uma arquitetura de execução paralela em múltiplas etapas, abordando efetivamente os gargalos de desempenho causados pela execução de estado síncrona e validação de bloco sequencial em sistemas de blockchain tradicionais. Ao paralelizar processos chave como execução, Merkleização e confirmação de estado, melhora a eficiência de utilização dos recursos de CPU, I/O de disco e rede.

Fase Principal de Processamento:

• Processamento de Blocos Paralelos:

- Execução de processamento concorrente, Merkleização e atualizações de estado

• Agendamento Dinâmico de Recursos:

- Alocar recursos de CPU, I/O e rede com base na demanda em tempo real

• Mecanismo de Confirmação Flexível:

- Implementar ordenação, negociação e finalização de blocos em diferentes profundidades.

Cada etapa de processamento do pipeline Pharos suporta a alocação dinâmica de recursos com base na demanda de throughput em tempo real. O sistema projeta de forma inovadora uma camada de confirmação final flexível, permitindo que dApps e clientes obtenham confirmação antecipada da ordenação de transações e dos resultados de execução antes que o bloco seja totalmente confirmado. Esta funcionalidade é particularmente importante para trading de alta frequência, DeFi e outras aplicações com altas exigências em tempo real.

Através do seu algoritmo de agendamento adaptativo inteligente e do mecanismo de coordenação de recursos eficiente, o pipeline Pharos pode alcançar um throughput de mais de 200.000 TPS sob um quadro de execução de 64 núcleos, enquanto reduz a latência em 30%-50% em comparação com os modelos de pipeline de blockchain padrão.

Arquitetura Pharos SPN

Pharos SPN (Rede de Processamento Especial) é um ambiente de execução adaptado para aplicações específicas, que estão profundamente integradas na arquitetura da mainnet Pharos, mantendo ao mesmo tempo uma lógica operacional e um sistema de configuração independentes. Cada SPN possui um motor de execução completamente independente, um cluster de nós de validação, um mecanismo de incentivo de re-staking e um quadro de regras de governança.

Arquitetura SPN

• Gestor de SPN:

- Manter a gestão do ciclo de vida, o registo de nós e a execução das regras de governação.

• Adaptador SPN:

- Promover a comunicação e verificação de mensagens entre SPNs

• Re-staking e segurança de validator compartilhado:

- Permitir que os validadores re-stake ativos em múltiplos SPNs.

SPN é muito adequado para tarefas que exigem intenso poder de computação, como provas de aprendizado de máquina de conhecimento zero (provas zkML), computação segura multipartidária (SMPC), treinamento de modelos de IA e derivados DeFi. Eles suportam inclusão obrigatória e mecanismos de emergência, garantindo que as transações sejam irrevisáveis enquanto protegem a autonomia dos ativos dos usuários.

Em termos de Interoperabilidade, o SPN também interage através do protocolo de interoperabilidade cross-SPN, permitindo a execução atómica e o compartilhamento de dados entre o SPN e a cadeia principal. Os validadores podem re-stake $stPHRS em qualquer SPN e receber os correspondentes tokens $rstPHRS, que podem ser usados para governança, delegação e mineração de liquidez.

Interoperabilidade Cross-SPN

• Protocolo de Mensagens Cross-SPN:

- Alcançar uma execução colaborativa sem costura em múltiplas camadas de blockchain

• Resistência à censura e mecanismos de emergência:

- Proteger os utilizadores de revisões de negociação obrigatórias

Interoperabilidade e comunicação entre cadeias

A Pharos Network suporta nativamente aplicações cross-chain desde o início, proporcionando dois principais protocolos de comunicação—interno (interações dentro do SPN) e comunicação cross-chain (conectando com blockchains externas). A estrutura de mensagens cross-SPN garante a transmissão de mensagens sem confiança entre os SPNs, utilizando provas e assinaturas de consenso para verificar a autenticidade.

Principais características:

• Passagem de mensagens entre cadeias
• Sincronização de Dados Cross-SPN
• Interação de Contratos Inteligentes em Múltiplas VMs

Essas funcionalidades oferecem suporte fundamental para aplicações como DeFi entre cadeias, liquidação de ativos do mundo real (RWA), redes oraculares e colaboração de modelos de IA em diferentes ambientes de execução.

No geral, a Pharos Network redefine o padrão de infraestrutura de blockchain Layer-1 ao integrar design modular, processamento de alto desempenho, computação paralela e composabilidade em todos os níveis de nossa arquitetura. A combinação de um mecanismo de consenso adaptativo único, um motor de execução paralela, uma arquitetura de múltiplas máquinas virtuais, um sistema de armazenamento de alta velocidade e uma estrutura modular SPN permite que os desenvolvedores construam aplicações com alta escalabilidade, resistência à censura e segurança.

A Pharos Network está dedicada a conectar de forma fluida as finanças tradicionais (TradFi) com as finanças descentralizadas (DeFi), oferecendo suporte de infraestrutura em blockchain de nível institucional para aplicações descentralizadas impulsionadas por IA, transações financeiras privadas e ecossistemas DeFi escaláveis.

Declaração:

1. Este artigo é reproduzido de [TechFlow] O copyright pertence ao autor original [TechFlow] Se tiver alguma objeção à reimpressão, por favor contacte Equipe Gate LearnA equipe irá processá-lo o mais rápido possível de acordo com os procedimentos relevantes.
2. Aviso: As opiniões e pontos de vista expressos neste artigo são apenas do autor e não constituem qualquer aconselhamento de investimento.
3. Outras versões em língua do artigo são traduzidas pela equipe do Gate Learn, a menos que indicado de outra forma.GateNessas circunstâncias, é proibido copiar, disseminar ou plagiar artigos traduzidos.