Pharos Network es una blockchain pública modular de alto rendimiento de Capa 1, con ventajas fundamentales en escalabilidad, Interoperabilidad y seguridad. Pharos se dedica a proporcionar ejecución eficiente, consenso y soporte personalizado para la próxima generación de blockchains, con una capacidad de procesamiento de 50,000 transacciones por segundo (50K TPS), un rendimiento de 2 Gigagas y un rendimiento de nivel 5 DP (el estándar más alto entre las cadenas compatibles con EVM actuales).

Este artículo analizará en profundidad el diseño arquitectónico de Pharos Network desde las siguientes dimensiones: mecanismo de consenso, modelo de ejecución, innovación en el almacenamiento, optimización de la capa de red, eficiencia de tuberías y marco modular SPN.

Análisis de la Arquitectura de la Red Pharos

La red Pharos adopta un diseño de arquitectura modular y personalizable en capas, logrando los objetivos duales de alto rendimiento y actualizaciones flexibles mediante el desacoplamiento de la capa de ejecución, la capa de consenso, la capa de liquidación y la capa de disponibilidad de datos. A continuación, analizaremos el diseño técnico central capa por capa.

• Capa de red

- Usando un protocolo Gossip P2P optimizado para la transmisión de mensajes de baja latencia.- Canal de comunicación incorporado entre SPN (Red de Procesamiento Especial)

• Capa de Consenso

- Basado en el protocolo de consenso BFT asíncrono adaptativo, combina alta tolerancia a fallos con características de baja latencia.- Algoritmo de optimización de ordenación de transacciones, reduciendo la carga en los nodos de validación y mejorando la eficiencia.

• Capa de Ejecución

- Soporte Dual de Máquinas Virtuales: Capa Compatible con EVM + Entorno de Ejecución de Alto Rendimiento WASM- Equipado y soportando motores de ejecución basados en LLVM, procesamiento paralelo de transacciones, ejecución optimista y SALI (Inferencia de Lista de Acceso Inteligente)

• Capa de Liquidación

- Verificar el mecanismo de re-staking cruzado de nodos para lograr una seguridad compartida dentro del ecosistema.- Confirmación final de transacción en menos de un segundo en entornos de multi-ejecución.

• Capa de Disponibilidad y Almacenamiento de Datos

- Pharos Store: Un modelo de almacenamiento blockchain eficiente que soporta el control de múltiples versiones- Usando tecnología de compresión ADS y codificación Delta, optimización dinámica de I/O, para reducir la sobrecarga de lectura y escritura en disco.

• Marco de SPN (Red de Procesamiento Especial)

- SPN permite a los desarrolladores personalizar la capa de ejecución de blockchain y configurar libremente el modelo de consenso.- Modo de operación semi-independiente: mientras se disfruta de la seguridad y los datos de la mainnet, se mantiene la escalabilidad independiente.

A continuación, profundizaremos en las principales implementaciones tecnológicas y diseños innovadores a varios niveles.

Capa de red

La capa de red es la base de todas las comunicaciones en el sistema, utilizando un protocolo P2P Gossip optimizado para diseminar de manera eficiente bloques, transacciones y mensajes de consenso. El protocolo cuenta con capacidades de asignación de ancho de banda adaptativa, lo que le permite ajustar dinámicamente los recursos según la carga de la red en tiempo real, asegurando transacciones y transmisión de datos a alta velocidad incluso en condiciones de alta presión. Además, esta capa admite canales de comunicación cruzados de SPN, proporcionando soporte de interoperabilidad de baja latencia para diferentes entornos de ejecución.

Mecanismo de Consenso Pharos

La red Pharos adopta un diseño de consenso innovador que combina mecanismos de tolerancia a fallos BFT con ejecución asíncrona y protocolos de compromiso de ruta rápida, mejorando el rendimiento del sistema, la equidad en las transacciones y la velocidad de confirmación final. A diferencia de las implementaciones BFT tradicionales, Pharos no requiere un rol de líder fijo ni comunicación por rondas, sino que permite que múltiples nodos validadores inicien, verifiquen y comprometan transacciones en paralelo, evitando efectivamente el cuello de botella de rendimiento causado por un único líder.

Este mecanismo de consenso también implementa un ordenamiento dinámico de transacciones, que no solo garantiza la equidad de las transacciones y reduce las desviaciones en el proceso de creación de bloques, sino que también mantiene la consistencia del orden global de las transacciones en casos de fluctuaciones significativas en la red. Notablemente, el mecanismo de ejecución de ruta rápida permite que las transacciones que cumplen con condiciones específicas eviten el proceso completo de consenso y entren directamente en la etapa de confirmación, reduciendo así el tiempo medio de confirmación y mejorando el rendimiento general del sistema. Este bien diseñado mecanismo de consenso permite a la Red Pharos apoyar una operación estable de alto rendimiento y baja latencia a escala global.

Características principales:

• Arquitectura de ejecución asincrónica
• Clasificación de Trading Dinámico
• Ejecución de Ruta Rápida
• Mecanismo de rotación de líderes y votación optimizado

Capa de Ejecución Pharos

El núcleo de la capa de ejecución de Pharos radica en su innovador motor de ejecución, que proporciona a los desarrolladores una gran flexibilidad a través de un entorno de máquina virtual dual (EVM + WASM). El motor de ejecución combina la conversión de representación intermedia (IR) basada en LLVM y la tecnología de procesamiento paralelo especulativo, empleando múltiples medidas de optimización de rendimiento, incluyendo la fusión de opcode, la promoción de registros y la ejecución especulativa. Estas técnicas de optimización permiten que los contratos inteligentes se ejecuten en paralelo mientras garantizan la determinación de los resultados de ejecución.

Para mejorar aún más la eficiencia de ejecución, Pharos ha introducido la tecnología de Inferencia de Lista de Acceso Inteligente (SALI). SALI puede predecir las entradas de estado a las que accederá un contrato mediante análisis estático o dinámico, lo que permite al motor de ejecución agrupar transacciones con patrones de acceso a estados no superpuestos para una ejecución paralela, evitando así conflictos de acceso al estado. Además, esta tecnología puede precargar objetos de estado de contrato para acelerar la velocidad de ejecución.

Pharos también ofrece Ph-WASM, un entorno de ejecución WASM diseñado específicamente para blockchain. Ph-WASM no solo admite la ejecución determinista a alta velocidad, sino que también admite de forma nativa lenguajes de programación como Rust y Go, lo que permite a los desarrolladores crear dApps y modelos de IA de alto rendimiento y portátiles directamente en la cadena.

Características Principales:

• Soporte para ejecución optimista y agrupamiento de transacciones
• Tecnología de Inferencia de Lista de Acceso Inteligente (SALI)
• Entorno Ph-WASM que soporta contratos inteligentes multilenguaje

Sistema de Almacenamiento Pharos Store

Pharos Store es un sistema de almacenamiento blockchain escalable y de alto rendimiento, diseñado específicamente para abordar los problemas de hinchazón del estado y baja eficiencia de I/O. Este innovador motor de almacenamiento de datos está diseñado para soportar el almacenamiento de estado versionado verificado. El sistema emplea dos tecnologías centrales: codificación Delta de árbol de Merkle multi-versión (DMM-Tree) y almacenamiento de páginas versionadas estructurado en registros (LSVPS), eliminando efectivamente los problemas de eficiencia presentes en los sistemas tradicionales basados en Merkle Patricia Trie.

En comparación con el modelo de almacenamiento trie de Ethereum, Pharos Store puede lograr una recuperación de estado más rápida, admite procesamiento Merkle paralelo y reduce el sobrecosto de almacenamiento general en un 80%. El sistema reduce significativamente la amplificación de escritura al almacenar solo datos incrementales de estado modificados y utilizar un mecanismo de indexación basado en versiones, lo que resulta en un aumento del rendimiento de E/S de hasta 15.8 veces.

Pharos Store adopta un modelo de almacenamiento de solo anexado, que garantiza la seguridad de los datos durante las escrituras concurrentes y permite una rápida recuperación después de fallos en los nodos. Además, el sistema es capaz de generar pruebas de verificación eficientes para clientes ligeros y soporta una gestión inteligente de almacenamiento jerárquico para datos calientes y fríos.

Características principales:

• Tecnología de árbol de Merkle de múltiples versiones con codificación Delta (DMM-Tree)
• Solución de Almacenamiento de Páginas con Versionado de Estructura de Registro (LSVPS)
• Protocolo de Transferencia de Activos SPN Ligero

Pharos Pipeline

El pipeline Pharos adopta una arquitectura de ejecución paralela de múltiples etapas, abordando eficazmente los cuellos de botella de rendimiento causados por la ejecución de estado síncrona y la validación secuencial de bloques en los sistemas de blockchain tradicionales. Al paralelizar procesos clave como la ejecución, la Merkleización y la confirmación de estado, mejora la eficiencia de utilización de los recursos de CPU, I/O de disco y red.

Etapa de Procesamiento Principal:

• Procesamiento de Bloques en Paralelo:

- Ejecución de procesamiento concurrente, Merkleización y actualizaciones de estado

• Programación Dinámica de Recursos:

- Asignar recursos de CPU, I/O y red según la demanda en tiempo real

• Mecanismo de Confirmación Flexible:

- Implementar la clasificación, el comercio y la finalización de bloques a diferentes profundidades.

Cada etapa de procesamiento del pipeline de Pharos soporta la asignación dinámica de recursos basada en la demanda de rendimiento en tiempo real. El sistema diseña de manera innovadora una capa de confirmación final flexible, permitiendo que las dApps y los clientes obtengan una confirmación temprana del orden de las transacciones y de los resultados de ejecución antes de que el bloque esté completamente confirmado. Esta característica es particularmente importante para el comercio de alta frecuencia, DeFi y otras aplicaciones con altos requisitos en tiempo real.

A través de su algoritmo de programación adaptativa inteligente y un mecanismo eficiente de coordinación de recursos, el pipeline Pharos puede lograr un rendimiento de más de 200,000 TPS bajo un marco de ejecución de 64 núcleos, mientras reduce la latencia en un 30%-50% en comparación con los modelos de pipeline de blockchain estándar.

Arquitectura de Pharos SPN

Pharos SPN (Red de Procesamiento Especial) es un entorno de ejecución diseñado para aplicaciones específicas, que están profundamente integradas en la arquitectura de la red principal de Pharos, mientras mantienen una lógica operativa y un sistema de configuración independientes. Cada SPN tiene un motor de ejecución completamente independiente, un clúster de nodos de validación, un mecanismo de incentivos de re-staking y un marco de reglas de gobernanza.

arquitectura SPN

• SPN Manager:

- Mantener la gestión del ciclo de vida, el registro de nodos y la ejecución de las reglas de gobernanza.

• Adaptador SPN:

- Promover la comunicación entre SPN y la verificación de mensajes

• Re-staking y seguridad compartida de validadores:

- Permitir a los validadores volver a apostar activos en múltiples SPNs.

SPN es muy adecuado para tareas que requieren intensivo computacional, como pruebas de aprendizaje automático de conocimiento cero (pruebas zkML), computación segura multiparte (SMPC), entrenamiento de modelos de IA y derivados de DeFi. Soportan inclusión obligatoria y mecanismos de emergencia, asegurando que las transacciones no sean revisables mientras protegen la autonomía de los activos de los usuarios.

En términos de Interoperabilidad, SPN también interactúa a través del protocolo de interoperabilidad cruzada de SPN, lo que permite la ejecución atómica y el intercambio de datos entre SPN y la cadena principal. Los validadores pueden volver a apostar $stPHRS en cualquier SPN y recibir los correspondientes tokens $rstPHRS, que se pueden utilizar para gobernanza, delegación y minería de liquidez.

Interoperabilidad Cross-SPN

• Protocolo de Mensajería Cross-SPN:

- Lograr una ejecución colaborativa sin problemas a través de múltiples capas de blockchain

• Resistencia a la censura y mecanismos de emergencia:

- Proteger a los usuarios de revisiones de trading obligatorias

Interoperabilidad y comunicación entre cadenas

Pharos Network admite nativamente aplicaciones entre cadenas desde el principio, proporcionando dos protocolos de comunicación principales: interno (interacciones dentro de SPN) y comunicación entre cadenas (conexión con blockchains externas). El marco de mensajería cross-SPN asegura el reenvío de mensajes sin confianza entre SPNs, utilizando pruebas y firmas de consenso para verificar la autenticidad.

Características principales:

• Interoperabilidad de mensajes entre cadenas
• Sincronización de Datos Cross-SPN
• Interacción de Contratos Inteligentes de Múltiples VM

Estas características proporcionan un apoyo clave para aplicaciones como DeFi entre cadenas, la liquidación de activos del mundo real (RWA), redes oracle y la colaboración de modelos de IA en diferentes entornos de ejecución.

En general, Pharos Network redefine el estándar de infraestructura blockchain de Capa 1 al integrar diseño modular, procesamiento de alto rendimiento, computación paralela y composabilidad en todos los niveles de nuestra arquitectura. La combinación de un mecanismo de consenso adaptativo único, un motor de ejecución paralela, una arquitectura de múltiples máquinas virtuales, un sistema de almacenamiento de alta velocidad y un marco SPN modular permite a los desarrolladores construir aplicaciones con alta escalabilidad, resistencia a la censura y seguridad.

Pharos Network está dedicado a conectar de manera fluida las finanzas tradicionales (TradFi) con las finanzas descentralizadas (DeFi), proporcionando soporte de infraestructura blockchain de grado institucional para aplicaciones descentralizadas impulsadas por IA, transacciones financieras privadas y ecosistemas DeFi escalables.

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