Solana – eine hoch skalierbare Blockchain

Im folgenden Blog stellen wir Ihnen ein weiteres Krypto-Asset vor, das Teil unseres dynamischen Portfolios ist – die Blockchain-Plattform Solana. Solana ist eine hoch skalierbare programmierbare Blockchain, auf deren Grundlage eine breite Palette dezentraler Anwendungen aufgebaut werden kann. Das Hauptziel dieser Plattform besteht darin, ein skalierbares Netzwerk aufzubauen, das deutlich schneller ist als jede bisher existierende Blockchain.

Geschichte

Eine der größten Herausforderungen der Blockchain-Technologie ist zweifellos die Skalierbarkeit. Mit der zunehmenden Zahl von Nutzern stoßen verschiedene Blockchain-Netzwerke insbesondere bei der Transaktionsgeschwindigkeit und deren Validierung an ihre Grenzen. Das Hauptziel von Solana besteht darin, diese Einschränkungen zu beseitigen, ohne dabei auf Dezentralisierung oder Sicherheit verzichten zu müssen.

Die Ursprünge der Blockchain-Plattform Solana reichen bis ins Jahr 2017 zurück, als Anatoly Yakovenko, das Gesicht dieses Projekts, ein Whitepaper veröffentlichte, das den sogenannten Proof-of-History beschreibt. Proof-of-History ist eine Technik, die es ermöglicht, Zeitstempel zwischen Computern aufrechtzuerhalten, die sich gegenseitig nicht vertrauen, und zwar mithilfe einer dezentralen virtuellen Uhr.

Anatoly Yakovenko ist in der Technologiewelt ein angesehener Softwareingenieur mit umfangreicher Erfahrung. Bevor er an Solana arbeitete, war er bei weltweit bekannten Unternehmen wie Qualcomm, Dropbox und Mesosphere tätig. Darüber hinaus war Yakovenko an der Entwicklung der Betriebssysteme BREW und Firefox beteiligt.

Yakovenko arbeitete mit seinem ehemaligen Qualcomm-Kollegen Greg Fitzgerald zusammen, der heute Chief Technology Officer von Solana ist, um bereits 2018 gemeinsam ein Testnetzwerk auf Basis von Proof-of-History zu entwickeln.

Nach erfolgreichen Tests erhielt das Entwicklerteam in seiner ersten privaten Finanzierungsrunde mehr als 20 Millionen US-Dollar für die Weiterentwicklung des Projekts. Nach dem offiziellen Start des Netzwerks im März 2020 sammelte Solana weitere 1,76 Millionen US-Dollar über ein Initial Coin Offering (ICO) ein. Während des ICO wurde ein $SOL-Token für 0,20 USD verkauft.

Das Entwicklungskonzept von Solana basiert von Anfang an auf der Lösung der sogenannten „dreifachen Bedrohung“, mit der beispielsweise Ethereum zu kämpfen hat: hohe Gebühren, geringe Skalierbarkeit und Sicherheitsbedenken.

Die Solana-Blockchain wird derzeit von Solana Labs entwickelt und von der Solana Foundation unterstützt, einer Schweizer Non-Profit-Organisation, die sich auf die Entwicklung der Community und die Finanzierung des Projekts konzentriert.

Was ist Solana?

Solana ist eine dezentrale Open-Source-Web-Blockchain auf Basis von Proof-of-Stake, die Entwickler und Institutionen weltweit bei der Erstellung dezentraler Anwendungen und dezentraler Börsen unterstützt. Derzeit gehört Solana zu den am besten skalierbaren programmierbaren Blockchains, weshalb sie als einer der größten Konkurrenten von Ethereum gilt.

Generationsmäßig gehört Solana zu den Blockchains der dritten Generation, die jedoch zusätzlich die Technik eines vertrauenswürdigen Systems durch die exakte Zeitbestimmung von Transaktionen mittels Proof-of-History implementiert hat.

Proof-of-History

Im Gegensatz zu den Konsenslösungen der bekanntesten Kryptowährungen auf dem Markt brachte die Solana-Blockchain eine Innovation hervor, die bis dahin unbekannt war.

Während Bitcoin beispielsweise alle 10 Minuten neue Blöcke erzeugt, Ethereum alle 15 Sekunden und Polkadot alle 6 Sekunden, konnte Solana diesen Zeitraum durch die Lösung Proof-of-History weiter verkürzen. Dadurch erfolgt die Erstellung neuer Blöcke alle 400 Millisekunden, was im Vergleich zu anderen Blockchains der dritten Generation deutlich häufiger ist.

Transaktionen innerhalb der Solana-Blockchain werden mithilfe der SHA-256-Hashfunktion codiert. Diese Funktion ist dafür bekannt, dass sie jede Eingabe in eine einzigartige Ausgabe umwandelt, die praktisch nicht vorhersehbar ist.

Solana verwendet jede Transaktionsausgabe als Eingabe für die nächste Hashfunktion.

Dadurch wird die Reihenfolge der Transaktionen in jede einzelne Hash-Ausgabe integriert.

Quelle: Medium

Durch diesen Ansatz stellten die Solana-Entwickler fest, dass sich „virtuelle Uhren“ in den Konsensalgorithmus integrieren lassen, die Transaktionen bei allen Netzwerkvalidatoren exakt zur gleichen Zeit verifizieren. Diese Uhren sind bei allen Validatoren synchronisiert, sodass sich die Netzwerkknoten auf die zeitliche Reihenfolge einer Transaktion einigen können, ohne miteinander kommunizieren zu müssen – denn jeder Knoten verfügt über seine eigene synchronisierte Uhr.

In der Praxis bedeutet dies eine massive Zeitersparnis, da nicht auf jeden einzelnen Validator gewartet werden muss, der die Gültigkeit einer Transaktion normalerweise mithilfe eines Zeitstempels überprüft.

Es ist jedoch wichtig zu verstehen, dass Proof-of-History allein kein Konsensmechanismus ist. Es handelt sich vielmehr um eine Technik, die die Zeitnutzung bei der Bestätigung der Reihenfolge von Transaktionen optimiert. In Kombination mit dem Proof-of-Stake-Algorithmus wird dadurch die Auswahl des nächsten Validators schneller und einfacher. Dies sorgt insgesamt dafür, dass die Knoten nur minimale Zeit benötigen, um die Reihenfolge von Transaktionen zu verifizieren.

Die wichtigsten Innovationen der Solana-Blockchain

Neben der Proof-of-History-Technologie verfügt Solana über weitere Innovationen, die sie zu einer fortschrittlichen Web-Blockchain machen.

• Tower BFT – Tower BFT ist eine Implementierung von pBFT (Practical Byzantine Fault Tolerance), die für Proof-of-History optimiert wurde. Es handelt sich im Wesentlichen um eine Technologie, die die Vorteile der virtuellen Uhr nutzt und dadurch einen schnellen Konsens ohne Kommunikation zwischen den Knoten ermöglicht, was die hohe Geschwindigkeit jeder Transaktion sicherstellt.
• Gulf Stream Protocol – Das Gulf Stream-Protokoll spielt eine wichtige Rolle bei der Weiterleitung von Transaktionen und deren Zwischenspeicherung. Dank Gulf Stream kann Solana bis zu 50.000 Transaktionen pro Sekunde skalieren. Im Wesentlichen definiert dieses Protokoll, wann und wie Transaktionen ausgetauscht werden, wodurch die Bestätigungszeit drastisch verkürzt und der Speicherbedarf unbestätigter Transaktionen reduziert wird.
• Turbine – Dieses Protokoll erleichtert die Datenübertragung an einzelne Blockchain-Knoten. Turbine teilt Daten in kleinere Pakete auf und trägt dadurch zur Erhöhung der Transaktionsgeschwindigkeit bei.
• Sealevel – Sealevel ist eine parallelisierte Transaktionsverarbeitungs-Engine, die Solana horizontale Skalierung über GPUs und SSDs ermöglicht. Vereinfacht gesagt erlaubt Sealevel die gleichzeitige Verarbeitung von Transaktionen innerhalb derselben Blockchain und verbessert so die Gesamtfunktionalität des Netzwerks.
• Pipelining – Ein Prozess, bei dem Dateneingaben verschiedenen Einheiten zugewiesen werden, die anschließend dafür verantwortlich sind. Dieser Mechanismus ermöglicht die schnelle Validierung und Replikation von Transaktionsinformationen über alle Knoten des Netzwerks hinweg.
• Cloudbreak – Cloudbreak ist eine Datenstruktur, die für gleichzeitige Lese- und Schreibvorgänge optimiert ist. Diese Datenstruktur unterstützt die effiziente Skalierbarkeit des Solana-Netzwerks.
• Archivers – Archiver übernehmen die Funktion von Knoten und speichern die gesamte Historie der Blockchain.

Solanas delegierter Proof-of-Stake-Konsens

Zur Absicherung seiner Blockchain entwickelte Solana einen Konsensmechanismus namens Tower BFT, der einen delegierten Proof-of-Stake (DPoS) enthält.

DPoS verwendet ein Abstimmungs- und Reputationssystem, um das Netzwerk zu sichern, Transaktionen zu validieren und neu ausgegebene SOL-Token zu verteilen. Dadurch kann sich jeder, der SOL-Token besitzt, am Betrieb des Netzwerks beteiligen.

Jeder SOL-Token kann von Netzwerkteilnehmern im Rahmen des Stakings gesperrt werden, wofür sie Belohnungen erhalten. Teilnehmer können ihre SOL-Token auch an andere Validatoren delegieren, wodurch die Wahrscheinlichkeit steigt, einen Block zu validieren und die entsprechende Belohnung zu erhalten.

Der native Token des Netzwerks – SOL

Der native Token des Solana-Netzwerks ist die Kryptowährung $SOL, die als Treibstoff des Netzwerks dient. Nutzer des Solana-Ökosystems benötigen SOL für die Bezahlung von Transaktionsgebühren bei Transaktionen oder bei der Interaktion mit Smart Contracts.

Das Solana-Netzwerk verbrennt einen Teil der SOL-Token im Rahmen seines deflationären Geldmodells. Bei der Einführung des Projekts wurden 500.000.000 SOL-Token geschaffen, von denen sich derzeit nur etwa 291.000.000 im Umlauf befinden. Zum Zeitpunkt der Veröffentlichung wird ein SOL-Token für mehr als 120 USD gehandelt.

Der native SOL-Token wird hauptsächlich für drei Zwecke verwendet:

• Belohnungen für Teilnehmer am Staking.
• Zahlung von Gebühren im Zusammenhang mit Transaktionen und Smart-Contract-Interaktionen.
• Governance – Nutzung der Token als Bestandteil von Entscheidungsprozessen.

Das Solana-Ökosystem

Das Solana-Ökosystem gehört derzeit zu den am schnellsten wachsenden Krypto-Ökosystemen, in dem täglich zahlreiche interessante Projekte entstehen. Zu den bekanntesten Projekten auf der Solana-Blockchain gehören derzeit:

• Serum – Eine dezentrale Börse mit der Möglichkeit von Cross-Chain-Swaps zwischen mehreren Blockchains.
• Raydium – Ein automatisierter Market Maker und Liquiditätsanbieter auf der Solana-Blockchain für die dezentrale Börse Serum.
• Oxygen – Ein Brokerage-Protokoll, das sich auf die Bereitstellung von Liquidität, Kreditvergabe und die Bereitstellung von Hebelwirkung für den Handel mit Vermögensportfolios konzentriert.
• Audius – Eine Musik-Streaming-Plattform mit mittlerweile mehr als 1 Million aktiven Nutzern. Audius ist vor Kurzem eine Partnerschaft mit dem beliebten sozialen Netzwerk TikTok eingegangen.

Quelle: Solanians

Fazit

Solana konnte als relativ neues Blockchain-Projekt innerhalb kurzer Zeit viele Probleme traditioneller Blockchain-Plattformen lösen. Solana brachte eine neue Struktur zur Transaktionsvalidierung sowie einen noch effizienteren Konsensalgorithmus in den Kryptobereich.

Das Hauptziel dieser Plattform ist die Lösung des sogenannten Blockchain-Trilemmas, das besagt, dass ein dezentrales Netzwerk nur zwei von drei Haupteigenschaften gleichzeitig erfüllen kann – Dezentralisierung, Sicherheit und Skalierbarkeit. Solana behauptet, dieses Trilemma mit seinen acht grundlegenden Innovationen gelöst zu haben. Ob dies tatsächlich für die Massenadoption der Blockchain-Technologie ausreicht, wird jedoch erst die Zukunft zeigen.

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