Pharos Network 重新定義了Layer-1區(qū)塊鏈基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)。Pharos Network是一條高性能模塊化的Layer 1公鏈，其核心優(yōu)勢(shì)在于可擴(kuò)展性、互操作性與安全性。Pharos 致力于為下一代區(qū)塊鏈提供高效的執(zhí)行、共識(shí)及定制化支持，具備每秒5萬筆交易（50K TPS）的處理能力、2 Gigagas的吞吐量，以及DP 5級(jí)別性能（當(dāng)前EVM兼容鏈中的最高標(biāo)準(zhǔn)）。本文將從共識(shí)機(jī)制、執(zhí)行模型、存儲(chǔ)創(chuàng)新、網(wǎng)絡(luò)層優(yōu)化、流水線效率，以及模塊化SPN框架等多個(gè)維度深入解析Pharos Network的架構(gòu)設(shè)計(jì)。

Pharos Network架構(gòu)解析

Pharos Network采用模塊化、可定制化的分層架構(gòu)設(shè)計(jì)，通過執(zhí)行層、共識(shí)層、結(jié)算層與數(shù)據(jù)可用性層的解耦，實(shí)現(xiàn)高性能與靈活升級(jí)的雙重目標(biāo)。以下我們將逐層剖析核心技術(shù)設(shè)計(jì)。

網(wǎng)絡(luò)層

Pharos Network的網(wǎng)絡(luò)層采用優(yōu)化的P2P Gossip協(xié)議，實(shí)現(xiàn)低延遲消息傳輸，并內(nèi)置跨SPN（特殊處理網(wǎng)絡(luò)）通信通道，確保不同執(zhí)行環(huán)境之間的高效互操作性。

共識(shí)層

Pharos Network基于自適應(yīng)異步BFT共識(shí)協(xié)議，兼具高容錯(cuò)性與低延遲特性，并采用交易排序優(yōu)化算法，降低驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)負(fù)載并提升效率。

執(zhí)行層

Pharos Network的執(zhí)行層支持雙虛擬機(jī)環(huán)境：EVM兼容層 + WASM高性能執(zhí)行環(huán)境，配備及支持基于LLVM的執(zhí)行引擎、并行交易處理、樂觀執(zhí)行，以及SALI（智能訪問列表推斷）等創(chuàng)新技術(shù)。

結(jié)算層

Pharos Network的結(jié)算層采用驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)跨鏈再質(zhì)押機(jī)制，實(shí)現(xiàn)生態(tài)內(nèi)安全性共享，并支持多執(zhí)行環(huán)境下的亞秒級(jí)交易最終確認(rèn)。

數(shù)據(jù)可用性與存儲(chǔ)層

Pharos Network的數(shù)據(jù)可用性與存儲(chǔ)層采用Pharos Store，這是一個(gè)支持多版本控制的高效區(qū)塊鏈存儲(chǔ)模型，使用ADS下推壓縮技術(shù)和Delta編碼，動(dòng)態(tài)I/O優(yōu)化，降低磁盤讀寫開銷。

SPN（特殊處理網(wǎng)絡(luò)）框架

SPN允許開發(fā)者自定義區(qū)塊鏈執(zhí)行層，自由配置共識(shí)模型，并采用半獨(dú)立運(yùn)行模式，在享有主網(wǎng)安全性與數(shù)據(jù)的同時(shí)，保持獨(dú)立擴(kuò)展性。

接下來，我們將深入探討各層級(jí)的關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)與創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)層是系統(tǒng)所有通信的基礎(chǔ)，Pharos Network采用優(yōu)化的P2P Gossip協(xié)議高效傳播區(qū)塊、交易和共識(shí)消息。該協(xié)議具備自適應(yīng)帶寬分配能力，能根據(jù)實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載動(dòng)態(tài)調(diào)整資源，確保即使在高壓環(huán)境下仍能保持高速交易和數(shù)據(jù)傳輸。此外，該層還支持跨SPN通信通道，為不同執(zhí)行環(huán)境提供低延遲的互操作性支持。

Pharos共識(shí)機(jī)制

Pharos Network采用了一種創(chuàng)新的共識(shí)設(shè)計(jì)，將BFT容錯(cuò)機(jī)制與異步執(zhí)行和快速路徑提交協(xié)議相結(jié)合，提升了系統(tǒng)吞吐量、交易公平性和最終確認(rèn)速度。與傳統(tǒng)的BFT實(shí)現(xiàn)不同，Pharos不需要固定領(lǐng)導(dǎo)者角色和基于輪次的通信，而是允許多個(gè)驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)并行地發(fā)起、驗(yàn)證和提交交易，有效避免了單一領(lǐng)導(dǎo)者帶來的性能瓶頸。

該共識(shí)機(jī)制還實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)交易排序功能，不僅確保了交易的公平性，減少了區(qū)塊創(chuàng)建過程中的偏差，還能在網(wǎng)絡(luò)波動(dòng)較大的情況下維持全局交易順序的一致性。特別值得一提的是，快速路徑執(zhí)行機(jī)制允許滿足特定條件的交易繞過完整的共識(shí)流程，直接進(jìn)入確認(rèn)階段，從而降低交易的平均確認(rèn)時(shí)間，同時(shí)提高了系統(tǒng)整體吞吐量。這種精心設(shè)計(jì)的共識(shí)機(jī)制，使得Pharos Network能夠在全球范圍內(nèi)支持高吞吐、低延遲的穩(wěn)定運(yùn)行。

主要特點(diǎn)：

– 異步執(zhí)行架構(gòu)
– 動(dòng)態(tài)交易排序
– 快速路徑執(zhí)行
– 優(yōu)化的領(lǐng)導(dǎo)者輪換和投票機(jī)制

Pharos執(zhí)行層

Pharos執(zhí)行層的核心在于創(chuàng)新的執(zhí)行引擎，該引擎通過雙虛擬機(jī)環(huán)境（EVM + WASM）為開發(fā)者提供了極大的靈活性。執(zhí)行引擎結(jié)合了基于LLVM的中間表示（IR）轉(zhuǎn)換和推測(cè)性并行處理技術(shù)，并采用了多項(xiàng)性能優(yōu)化措施，包括操作碼融合、寄存器提升和推測(cè)性執(zhí)行。這些優(yōu)化技術(shù)使得智能合約能夠并行執(zhí)行，同時(shí)確保執(zhí)行結(jié)果的確定性。

為了進(jìn)一步提升執(zhí)行效率，Pharos引入了智能訪問列表推斷（SALI）技術(shù)。SALI能夠通過靜態(tài)或動(dòng)態(tài)分析預(yù)測(cè)合約將要訪問的狀態(tài)條目，使執(zhí)行引擎能夠?qū)顟B(tài)訪問模式不相交的交易分組并行執(zhí)行，從而避免狀態(tài)訪問沖突。此外，該技術(shù)還能預(yù)加載合約狀態(tài)對(duì)象，加快執(zhí)行速度。

Pharos還提供了Ph-WASM這一專為區(qū)塊鏈設(shè)計(jì)的WASM運(yùn)行時(shí)環(huán)境。Ph-WASM不僅支持確定性的高速執(zhí)行，還原生支持Rust和Go等編程語言，使開發(fā)者能夠直接在鏈上構(gòu)建高性能、可移植的dApp和AI模型。

主要特點(diǎn)：

– 支持樂觀執(zhí)行和交易分組
– 智能訪問列表推斷（SALI）技術(shù)
– 支持多語言智能合約的Ph-WASM環(huán)境

Pharos Store存儲(chǔ)系統(tǒng)

Pharos Store是一個(gè)可擴(kuò)展的高性能區(qū)塊鏈存儲(chǔ)系統(tǒng)，專門用于解決狀態(tài)膨脹和I/O效率低下的問題。這一創(chuàng)新性的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)引擎專為支持經(jīng)過驗(yàn)證的版本化狀態(tài)存儲(chǔ)而設(shè)計(jì)。系統(tǒng)采用了Delta編碼多版本Merkle樹（DMM-Tree）和日志結(jié)構(gòu)版本化頁面存儲(chǔ)（LSVPS）兩項(xiàng)核心技術(shù)，有效消除了基于Merkle Patricia Trie的傳統(tǒng)系統(tǒng)存在的效率問題。

與以太坊的trie存儲(chǔ)模型相比，Pharos Store能夠?qū)崿F(xiàn)更快速的狀態(tài)檢索，支持并行Merkle化處理，并將整體存儲(chǔ)開銷降低了80%。系統(tǒng)通過僅存儲(chǔ)修改后的狀態(tài)增量數(shù)據(jù)，并采用基于版本的索引機(jī)制，大大減少了寫放大效應(yīng)，使I/O吞吐量提升了高達(dá)15.8倍。

Pharos Store采用僅追加（append-only）的存儲(chǔ)模型，這一設(shè)計(jì)既確保了并發(fā)寫入時(shí)的數(shù)據(jù)安全性，也保證了節(jié)點(diǎn)崩潰后能夠快速恢復(fù)。此外，系統(tǒng)還具備為輕客戶端生成高效驗(yàn)證證明的能力，并支持冷熱數(shù)據(jù)的智能分層存儲(chǔ)管理。

主要特點(diǎn)：

– Delta編碼多版本Merkle樹（DMM-Tree）技術(shù)
– 日志結(jié)構(gòu)版本化頁面存儲(chǔ)（LSVPS）方案
– 輕量級(jí)SPN資產(chǎn)轉(zhuǎn)移協(xié)議

Pharos流水線

Pharos流水線采用多階段并行執(zhí)行架構(gòu)，有效解決了傳統(tǒng)區(qū)塊鏈系統(tǒng)中同步狀態(tài)執(zhí)行和順序區(qū)塊驗(yàn)證導(dǎo)致的性能瓶頸。通過并行化處理執(zhí)行、Merkle化和狀態(tài)確認(rèn)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，從而提升了CPU、磁盤I/O和網(wǎng)絡(luò)資源的利用效率。

主要處理階段：

– 并行區(qū)塊處理：并發(fā)處理執(zhí)行、Merkle化和狀態(tài)更新
– 動(dòng)態(tài)資源調(diào)度：根據(jù)實(shí)時(shí)需求分配CPU、I/O和網(wǎng)絡(luò)資源
– 靈活確認(rèn)機(jī)制：在不同層實(shí)施排序、交易和區(qū)塊最終確定

Pharos流水線的每個(gè)處理階段都支持根據(jù)實(shí)時(shí)吞吐量需求動(dòng)態(tài)分配資源。系統(tǒng)創(chuàng)新性地設(shè)計(jì)了靈活的最終確認(rèn)層，使得dApp和客戶端能夠在區(qū)塊完全確認(rèn)前就獲取交易排序和執(zhí)行結(jié)果的早期確認(rèn)，這一特性對(duì)高頻交易、DeFi等實(shí)時(shí)性要求高的應(yīng)用場(chǎng)景尤為重要。通過其智能自適應(yīng)調(diào)度算法和高效的資源協(xié)調(diào)機(jī)制，Pharos流水線在64核執(zhí)行框架下可以實(shí)現(xiàn)超過200,000 TPS的吞吐量，同時(shí)相比標(biāo)準(zhǔn)區(qū)塊鏈流水線模型，能夠?qū)⒀舆t降低30%-50%。

Pharos SPN架構(gòu)

Pharos SPN（特殊處理網(wǎng)絡(luò)）是為特定應(yīng)用程序量身打造的執(zhí)行環(huán)境，這些環(huán)境既深度集成于Pharos主網(wǎng)架構(gòu)，又保持獨(dú)立運(yùn)行的業(yè)務(wù)邏輯和配置體系。每個(gè)SPN都具備完整獨(dú)立的執(zhí)行引擎、驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)集群、再質(zhì)押激勵(lì)機(jī)制和治理規(guī)則框架。

SPN架構(gòu)

– SPN管理器：維護(hù)生命周期管理、節(jié)點(diǎn)注冊(cè)表和治理規(guī)則執(zhí)行
– SPN適配器：促進(jìn)跨SPN通信和消息驗(yàn)證
– 再質(zhì)押和共享驗(yàn)證者安全：允許驗(yàn)證者將資產(chǎn)重新質(zhì)押到多個(gè)SPN中

SPN非常適合計(jì)算密集型任務(wù)，如零知識(shí)機(jī)器學(xué)習(xí)證明（zkML證明）、安全多方計(jì)算（SMPC）、AI模型訓(xùn)練和DeFi衍生品。它們支持強(qiáng)制包含和應(yīng)急機(jī)制，確保交易不可被審查的同時(shí)保障用戶資產(chǎn)自主權(quán)。

互操作性方面，SPN還通過跨SPN互操作性協(xié)議進(jìn)行交互，從而實(shí)現(xiàn)跨SPN和主鏈的原子化執(zhí)行和數(shù)據(jù)共享。驗(yàn)證者可以將$stPHRS重新質(zhì)押到任何SPN中，并接收相應(yīng)的$rstPHRS代幣，這些代幣可用于治理、委托和流動(dòng)性挖礦。

跨SPN互操作性

– 跨SPN消息傳遞協(xié)議：實(shí)現(xiàn)多區(qū)塊鏈層間的無縫協(xié)同執(zhí)行
– 抗審查性和應(yīng)急機(jī)制：保護(hù)用戶免受強(qiáng)制交易審查
– 互操作性和跨鏈通信

Pharos Network在設(shè)計(jì)之初就原生支持跨鏈應(yīng)用，提供兩大通信協(xié)議——網(wǎng)絡(luò)內(nèi)（SPN間內(nèi)交互）和跨鏈通信（與外部區(qū)塊鏈互聯(lián)）?？鏢PN消息傳遞框架確保SPN之間的無信任消息中繼，使用證明和共識(shí)簽名來驗(yàn)證真實(shí)性。

主要特點(diǎn)：

– 跨鏈消息傳遞
– 跨SPN數(shù)據(jù)同步
– 多VM智能合約交互

這些功能為跨鏈DeFi、現(xiàn)實(shí)世界資產(chǎn)（RWA）結(jié)算、預(yù)言機(jī)網(wǎng)絡(luò)以及跨執(zhí)行環(huán)境的AI模型協(xié)同等應(yīng)用場(chǎng)景提供了關(guān)鍵支持。

總體而言，Pharos Network通過在我們架構(gòu)的每一層級(jí)集成模塊化設(shè)計(jì)、高性能處理、并行計(jì)算和可組合性等特性，重新定義了Layer-1區(qū)塊鏈基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)。獨(dú)特的自適應(yīng)共識(shí)機(jī)制、并行執(zhí)行引擎、多虛擬機(jī)架構(gòu)、高速存儲(chǔ)系統(tǒng)以及模塊化SPN框架的組合，使開發(fā)者能夠搭建具有高度可擴(kuò)展性、抗審查性和安全性的應(yīng)用程序。

Pharos Network致力于無縫連接傳統(tǒng)金融（TradFi）與去中心化金融（DeFi），為AI驅(qū)動(dòng)的去中心化應(yīng)用、私密金融交易以及可擴(kuò)展的DeFi生態(tài)系統(tǒng)提供機(jī)構(gòu)級(jí)的區(qū)塊鏈基礎(chǔ)設(shè)施支持。

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