A Pharos Network é uma blockchain pública modular de alto desempenho do Tipo 1, com vantagens centrais em escalabilidade, Interoperabilidade e segurança. A Pharos é dedicada 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 taxa de transferência de 2 Gigagas e desempenho de nível DP 5 (o padrão mais alto entre as atuais cadeias compatíveis com EVM).

Este artigo analisará profundamente o design arquitetônico da Pharos Network a partir das seguintes dimensões: mecanismo de consenso, modelo de execução, inovação em 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 dois objetivos de alto desempenho e upgrades flexíveis através do desacoplamento da camada de execução, camada de consenso, camada de liquidação e camada de disponibilidade de dados. Abaixo, analisaremos o design técnico central camada por camada.

• Camada de Rede

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

• 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 Máquinas Virtuais Duplas: Camada Compatível com EVM + Ambiente de Execução de Alto Desempenho WASM- Equipado com e suportando mecanismos de execução baseados em LLVM, processamento de transações em paralelo, execução otimista e SALI (Inferência de Lista de Acesso Inteligente)

• Camada de Liquidação

- Verifique 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 execução múltipla.

• 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 gravação em disco.

• SPN (Rede de Processamento Especial) Framework

- 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 escalabilidade independente.

Em seguida, iremos explorar as 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 de forma eficiente blocos, transações e mensagens de consenso. O protocolo apresenta capacidades de alocação de largura de banda adaptativa, permitindo que ajuste dinamicamente os recursos com base na carga da rede em tempo real, garantindo transações de alta velocidade e transmissão de dados mesmo em condições de alta pressão. Além disso, esta camada suporta canais de comunicação entre SPNs, fornecendo 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 tradicionais de BFT, a 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 apenas garante a equidade das transações e reduz as desvios 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 eficiência geral do sistema. Este mecanismo de consenso bem projetado permite que a Pharos Network suporte alta capacidade de processamento e operação estável de baixa latência em escala global.

Principais Características:

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

Camada de Execução Pharos

O núcleo da camada de execução Pharos reside em seu inovador motor de execução, que oferece aos desenvolvedores grande flexibilidade por meio de um ambiente de máquina virtual dupla (EVM + WASM). O motor de execução combina a 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 contratos inteligentes sejam executados em paralelo, garantindo a determinismo dos resultados de 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 acessará por meio de análise estática ou dinâmica, permitindo que o mecanismo de execução agrupe transações com padrões de acesso a estado não sobrepostos para execução paralela, evitando assim conflitos de acesso ao estado. Além disso, essa 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 apenas 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 cadeia.

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 de múltiplas linguagens

Sistema de Armazenamento Pharos Store

Pharos Store é um sistema de armazenamento em blockchain escalável e de alto desempenho, especificamente projetado para resolver os problemas de inchaço de estado e baixa eficiência de I/O. Este inovador mecanismo de armazenamento de dados é projetado para suportar o armazenamento de estado versionado verificado. O sistema emprega duas tecnologias principais: codificação Delta de árvore de Merkle de múltiplas versões (DMM-Tree) e armazenamento de página versionada estruturada 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 geral de armazenamento em 80%. O sistema reduz significativamente a amplificação de gravação, armazenando apenas dados incrementais de estado modificados e usando um mecanismo de indexação baseado em versão, resultando em um aumento de throughput de I/O de até 15,8 vezes.

A Pharos Store adota um modelo de armazenamento apenas para anexação, 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 gerenciamento inteligente de armazenamento hierárquico para dados quentes e frios.

Principais Recursos:

• 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 blocos sequencial em sistemas de blockchain tradicionais. Ao paralelizar processos-chave como execução, Merkleização e confirmação de estado, ele 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 estágio 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 flexível de confirmação final, permitindo que dApps e clientes obtenham confirmação antecipada da ordenação de transações e dos resultados de execução antes que o bloco seja totalmente confirmado. Esse recurso é particularmente importante para trading de alta frequência, DeFi e outras aplicações com altas exigências em tempo real.

Através de seu algoritmo de agendamento adaptativo inteligente e mecanismo eficiente de coordenação de recursos, o pipeline Pharos pode alcançar uma capacidade de processamento de mais de 200.000 TPS sob uma estrutura de execução de 64 núcleos, reduzindo a latência em 30%-50% em comparação com 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 à arquitetura da mainnet Pharos, mantendo uma lógica operacional independente e um sistema de configuração. Cada SPN possui um motor de execução completamente independente, um cluster de nós de validação, um mecanismo de incentivo de re-staking e um framework de regras de governança.

Arquitetura SPN

• Gerenciador SPN:

- Manter a gestão do ciclo de vida, registro de nós e execução das regras de governança.

• Adaptador SPN:

- Promover a comunicação e verificação de mensagens entre SPNs

• Re-staking e segurança de validador compartilhado:

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

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

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

Interoperabilidade Cross-SPN

• Protocolo de Mensagens Cross-SPN:

- Alcance uma execução colaborativa perfeita em várias camadas de blockchain

• Resistência à censura e mecanismos de emergência:

- Proteger os usuários de avaliações de negociação obrigatórias

Interoperabilidade e comunicação entre cadeias

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

Principais características:

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

Esses recursos fornecem suporte essencial para aplicações como DeFi entre cadeias, liquidação de ativos do mundo real (RWA), redes de oráculos e colaboração de modelos de IA em diferentes ambientes de execução.

No geral, a Pharos Network redefine o padrão de infraestrutura de blockchain de 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 mecanismo 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 é dedicada a conectar perfeitamente as finanças tradicionais (TradFi) com as finanças descentralizadas (DeFi), fornecendo suporte de infraestrutura blockchain de nível institucional para aplicações descentralizadas impulsionadas por IA, transações financeiras privadas e ecossistemas DeFi escaláveis.

Declaração:

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