Pharos Networkは、高性能なモジュラーLayer 1パブリックブロックチェーンであり、スケーラビリティ、相互運用性、セキュリティにおいて核心的な利点を持っています。Pharosは、次世代ブロックチェーンに対して効率的な実行、コンセンサス、およびカスタマイズされたサポートを提供することに専念しており、1秒間に50,000トランザクション（50K TPS）の処理能力、2ギガガスのスループット、およびDPレベル5のパフォーマンス（現在のEVM互換チェーンの中で最も高い基準）を誇っています。

この記事では、以下の次元からPharos Networkのアーキテクチャ設計を深く分析します：コンセンサスメカニズム、実行モデル、ストレージ革新、ネットワーク層の最適化、パイプライン効率、およびモジュール式SPNフレームワーク。

ファロスネットワークアーキテクチャ分析

Pharos Networkは、モジュール式でカスタマイズ可能なレイヤーアーキテクチャ設計を採用しており、実行レイヤー、コンセンサスレイヤー、決済レイヤー、データ可用性レイヤーのデカップリングを通じて、高性能と柔軟なアップグレードという二重の目標を達成しています。以下では、コア技術設計をレイヤーごとに分析します。

• ネットワーク層

- 最適化されたP2Pゴシッププロトコルを使用して、低遅延メッセージ伝送を実現。- 組み込みのクロスSPN（特別処理ネットワーク）通信チャネル

• コンセンサスレイヤ

- 適応型非同期BFTコンセンサスプロトコルに基づき、高いフォールトトレランスと低遅延特性を組み合わせています。- トランザクションソート最適化アルゴリズムにより、検証ノードの負担を軽減し、効率を向上させます。

• 実行層

- デュアル仮想マシンサポート: EVM互換レイヤー + WASM高性能実行環境- LLVMベースの実行エンジン、並列トランザクション処理、楽観的実行、およびSALI（スマートアクセスリスト推論）を備え、サポートしています

• 決済レイヤー

- ノードのクロスチェーン再ステーキングメカニズムを検証し、エコシステム内での共有セキュリティを実現します。
- マルチ実行環境におけるサブ秒のトランザクション最終確認

• データの可用性とストレージ層

- Pharos Store: 効率的なブロックチェーンストレージモデルであり、マルチバージョン管理をサポート- ADSプッシュ圧縮技術とデルタエンコーディング、動的I/O最適化を使用して、ディスクの読み取りおよび書き込みのオーバーヘッドを削減します。

• SPN (特別処理ネットワーク) フレームワーク

- SPNは開発者にブロックチェーン実行レイヤーをカスタマイズし、コンセンサスモデルを自由に設定できるようにします。- セミ独立運用モード：メインネットのセキュリティとデータを享受しながら、独立したスケーラビリティを維持します。

次に、さまざまなレベルでの重要な技術実装と革新的なデザインについて詳しく見ていきます。

ネットワーク層

ネットワーク層はシステム内のすべての通信の基盤であり、最適化されたP2Pゴシッププロトコルを利用してブロック、トランザクション、およびコンセンサスメッセージを効率的に配信します。このプロトコルは、リアルタイムのネットワーク負荷に基づいてリソースを動的に調整できる適応帯域幅割り当て機能を備えており、高圧条件下でも高速なトランザクションとデータ伝送を保証します。さらに、この層はクロスSPN通信チャネルをサポートしており、異なる実行環境に対して低遅延の相互運用性サポートを提供します。

ファロスコンセンサス機構

Pharos Networkは、BFTフォールトトレランスメカニズムを非同期実行および迅速なパスコミットプロトコルと組み合わせた革新的なコンセンサス設計を採用しており、システムのスループット、トランザクションの公正性、および最終確認速度を向上させています。従来のBFT実装とは異なり、Pharosは固定のリーダー役割やラウンドベースの通信を必要とせず、複数の検証ノードが並行してトランザクションを開始、検証、コミットできるようにし、単一のリーダーによって引き起こされるパフォーマンスボトルネックを効果的に回避しています。

このコンセンサス機構は動的トランザクションソーティングも実装しており、トランザクションの公平性を確保し、ブロック生成プロセスにおける偏差を減少させるだけでなく、重大なネットワークの変動がある場合でもグローバルトランザクション順序の一貫性を維持します。特に、ファストパス実行機構は、特定の条件を満たすトランザクションが完全なコンセンサスプロセスをバイパスし、直接確認ステージに入ることを可能にし、平均確認時間を短縮し、システム全体のスループットを向上させます。このよく設計されたコンセンサス機構により、Pharos Networkは高スループットと低レイテンシの安定運用をグローバル規模でサポートすることができます。

主な機能:

• 非同期実行アーキテクチャ
• ダイナミックトレーディングソーティング
• ファストパス実行
• 最適化されたリーダーのローテーションと投票メカニズム

ファロス実行レイヤー

Pharos実行レイヤーの核心は、その革新的な実行エンジンにあり、開発者にEVM + WASMのデュアル仮想マシン環境を通じて大きな柔軟性を提供します。この実行エンジンは、LLVMベースの中間表現（IR）変換と推測的並列処理技術を組み合わせており、オペコードの融合、レジスタの昇格、推測実行など、複数のパフォーマンス最適化手法を採用しています。これらの最適化技術により、スマートコントラクトは実行結果の決定論を保証しながら並行して実行されることが可能です。

実行効率をさらに高めるために、Pharosはスマートアクセスリスト推論（SALI）技術を導入しました。SALIは、静的または動的分析を通じて、契約がアクセスする状態エントリを予測できるため、実行エンジンは重複しない状態アクセスパターンを持つトランザクションをグループ化して並行実行を可能にし、状態アクセスの競合を回避します。さらに、この技術は契約状態オブジェクトを事前にロードして実行速度を加速することもできます。

Pharosは、ブロックチェーン専用に設計されたWASMランタイム環境であるPh-WASMも提供しています。Ph-WASMは、決定論的な高速実行をサポートするだけでなく、RustやGoなどのプログラミング言語をネイティブにサポートし、開発者が高性能でポータブルなdAppやAIモデルをチェーン上で直接構築できるようにします。

主な特徴:

• 楽観的実行とトランザクションバッチ処理のサポート
• スマートアクセスリスト推論(SALI)技術
• 多言語スマートコントラクトをサポートするPh-WASM環境

ファロスストアストレージシステム

Pharos Storeは、状態膨張と低I/O効率の問題に対処するために特別に設計されたスケーラブルで高性能なブロックチェーンストレージシステムです。この革新的なデータストレージエンジンは、検証済みのバージョン管理された状態ストレージをサポートするように設計されています。システムは、デルタエンコーディングマルチバージョンマークルツリー（DMM-Tree）とログ構造化バージョン管理ページストレージ（LSVPS）の2つのコア技術を採用しており、従来のマークルパトリシアトライに基づくシステムに存在する効率の問題を効果的に排除します。

Ethereumのトライストレージモデルと比較して、Pharos Storeはより高速な状態取得を実現し、並列Merkle処理をサポートし、全体的なストレージオーバーヘッドを80%削減します。このシステムは、変更された状態の増分データのみを保存し、バージョンベースのインデックス機構を使用することにより、書き込み増幅を大幅に削減し、I/Oスループットを最大15.8倍向上させます。

Pharos Storeは、追加専用ストレージモデルを採用しており、同時書き込み中のデータセキュリティを確保し、ノードクラッシュ後の迅速な復旧を可能にします。さらに、このシステムは、ライトクライアント向けの効率的な検証証明を生成する能力を持ち、ホットデータとコールドデータのためのインテリジェントな階層ストレージ管理をサポートしています。

主な機能:

• デルタエンコーディングマルチバージョンマークルツリー（DMM-Tree）技術
• ログ構造バージョニングページストレージ（LSVPS）ソリューション
• 軽量SPN資産移転プロトコル

ファロスパイプライン

Pharosパイプラインは、マルチステージの並列実行アーキテクチャを採用しており、従来のブロックチェーンシステムにおける同期状態実行と逐次ブロック検証によって引き起こされるパフォーマンスボトルネックに効果的に対処します。実行、マークル化、および状態確認などの重要なプロセスを並列化することにより、CPU、ディスクI/O、およびネットワークリソースの利用効率を向上させます。

主処理段階：

• 並列ブロック処理:

- 同時処理実行、マークル化、および状態更新

• 動的リソーススケジューリング:

- リアルタイムの需要に基づいてCPU、I/O、およびネットワークリソースを割り当てる

• 柔軟な確認メカニズム:

- 異なる深さでのソート、取引、およびブロックの確定を実装する。

Pharosパイプラインの各処理ステージは、リアルタイムのスループット需要に基づいてリソースの動的割り当てをサポートしています。このシステムは、ブロックが完全に確認される前にdAppsおよびクライアントが取引の順序と実行結果の早期確認を得ることを可能にする柔軟な最終確認層を革新的に設計しています。この機能は、高頻度取引、DeFi、およびその他の高いリアルタイム要件を持つアプリケーションにとって特に重要です。

その知能的な適応スケジューリングアルゴリズムと効率的なリソース調整メカニズムを通じて、Pharosパイプラインは64コアの実行フレームワークの下で20万TPSを超えるスループットを達成できると同時に、標準的なブロックチェーンパイプラインモデルと比較してレイテンシを30％-50％削減します。

Pharos SPNアーキテクチャ

Pharos SPN（特別処理ネットワーク）は、特定のアプリケーションに合わせて調整された実行環境であり、Pharosメインネットアーキテクチャに深く統合されつつ、独立した運用ロジックと構成システムを維持しています。各SPNは、完全に独立した実行エンジン、検証ノードクラスター、再ステーキングインセンティブメカニズム、およびガバナンスルールフレームワークを備えています。

SPNアーキテクチャ

• SPNマネージャー:

- ライフサイクル管理、ノードレジストリ、およびガバナンスルールの実行を維持します。

• SPNアダプター:

- クロスSPN通信およびメッセージ検証の促進

• 再ステーキングと共有バリデーターのセキュリティ:

- バリデーターが資産を複数のSPNに再ステークできるようにします。

SPNは、ゼロ知識機械学習証明（zkML証明）、安全な多者計算（SMPC）、AIモデルのトレーニング、DeFiデリバティブなど、計算集約型のタスクに非常に適しています。彼らは、取引がレビュー不可能でありながらユーザーの資産の自律性を保護することを保証する、強制的な包含と緊急メカニズムをサポートしています。

相互運用性に関して、SPNはクロスSPN相互運用性プロトコルを通じて相互作用し、SPNとメインチェーン間での原子的な実行とデータ共有を可能にします。バリデーターは、任意のSPNに$stPHRSを再ステークし、ガバナンス、デリゲーション、流動性マイニングに使用できる対応する$rstPHRSトークンを受け取ることができます。

Cross-SPN 相互運用性

• クロスSPNメッセージングプロトコル:

- 複数のブロックチェーン層にわたるシームレスな共同実行を達成する

• 検閲に対する抵抗と緊急メカニズム:

- ユーザーを強制トレーディングレビューから保護する

相互運用性とクロスチェーン通信

Pharos Networkは、最初からクロスチェーンアプリケーションをネイティブにサポートしており、内部（SPN内の相互作用）およびクロスチェーン通信（外部ブロックチェーンとの接続）の2つの主要な通信プロトコルを提供しています。クロス-SPNメッセージングフレームワークは、SPN間の信頼不要なメッセージ中継を保証し、証明と合意署名を使用して真正性を検証します。

主な機能:

• クロスチェーンメッセージパッシング
• クロスSPNデータ同期
• 複数のVMスマートコントラクトインタラクション

これらの機能は、クロスチェーンDeFi、実世界資産（RWA）の決済、オラクルネットワーク、及び実行環境におけるAIモデルの協力などのアプリケーションに対する重要なサポートを提供します。

全体として、Pharos Networkは、モジュラー設計、高性能処理、並列計算、及びアーキテクチャの各レベルでのコンポーザビリティを統合することによって、Layer-1ブロックチェーンインフラストラクチャの標準を再定義します。独自の適応型コンセンサスメカニズム、並列実行エンジン、マルチバーチャルマシンアーキテクチャ、高速ストレージシステム、モジュラーSPNフレームワークの組み合わせにより、開発者は高いスケーラビリティ、検閲抵抗、及びセキュリティを備えたアプリケーションを構築できます。

Pharos Networkは、従来の金融（TradFi）と分散型金融（DeFi）をシームレスに接続することに専念しており、AI駆動の分散型アプリケーション、プライベート金融取引、およびスケーラブルなDeFiエコシステムに対して、機関レベルのブロックチェーンインフラストラクチャサポートを提供しています。

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