Solana的第一个区块于 2020 年 3 月 16 日创建，向世界展示了历史证明（ PoH ）的潜在优势和能力。PoH是一种新技术，据称可以大幅提高区块链网络的效率和可扩展性。该技术被称为“去中心化时钟”，最早由 Solana 创始人 Anatoly Yakovenko 于 2017 年 11 月在白皮书中提出。
什么是历史证明（PoH）？
历史证明（PoH）是区块链系统中使用的一种新技术，用于确保历史数据的准确性并且没有被（也不能被）篡改。
它通过使用哈希函数来创建一组数据（例如过去的交易）的唯一“指纹”来实现这一点。然后将其包含在区块链的一个区块中，并可由当前保护区块链的节点进行验证。这些节点可以将指纹与区块链数据的当前状态进行比较，以确认其有效性和准确性。
由于哈希函数是确定性的，对数据的任何更改都将导致不同的指纹，然后节点会将其检测为欺诈，并丢弃该块。
PoH 用于保护和分散区块链，防止双重支付，同时确保所有节点维护和托管区块链的相同副本。
注意：历史证明本身并不是一个共识机制，而是一种提高区块链系统效率的方法。
Solana：第一个使用历史证明的区块链
2020 年 3 月，Solana 成为第一个利用历史证明和权益证明的区块链。
作为一个旨在支持快速、可访问且可大规模扩展的智能合约和去中心化应用程序（DApps）的公共区块链平台，Solana 利用多种新技术和技巧来帮助其实现这一目标。
除此之外，它还利用一种称为 Gossip 的网络协议来确保交易在 Solana 网络上快速高效地传播，从而有助于最大限度地减少延迟。
通过将其与历史证明相结合以在恒定时间内处理交易，Solana 区块链能够每秒处理大约 65,000 笔交易（tps）。这使其非常适合区块链游戏、NFT市场和一般DeFi等高吞吐量应用程序。
工作量证明、权益证明、历史证明
所有去中心化的区块链都需要一种方式让节点就账本的当前状态达成共识。它们实现这一点的方式在不同的区块链之间有很大差异，但它们都使用某种形式的共识机制。
目前，工作量证明和权益证明是迄今为止使用最多的选项，而历史证明正在成为提高共识机制效率的解决方案。
下表简要概述了三个选项之间的主要区别：
什么是工作量证明（PoW）？
作为第一个共识机制，工作量证明使用被称为矿工的强大计算机网络来维护分散网络的安全，同时确保交易能够以点对点的方式处理和确认。
PoW最初用于保护比特币网络，但后来被以太坊（合并前）、狗狗币、莱特币和门罗币等新平台采用，目前是第二受欢迎的共识机制。
该系统旨在使验证新交易变得越来越困难，以确保即使总哈希率增加，网络仍然安全。
PoW 如何运作？
工作量证明( PoW ) 使区块链网络能够验证交易并将新区块添加到链中。它确保分布式系统可以就订单的当前状态达成共识，而无需依赖中央权威。
在当前的 PoW 系统中，“矿工”需要解决复杂的数学难题（哈希难题），以便将新区块添加到链中。基于加密哈希函数（通常为SHA-256），该函数接受输入（或“消息”）并返回固定大小的字符串，该字符串称为“哈希”。矿工必须找到与当前区块的目标哈希匹配的特定哈希值（随机数）。
第一个解决这个难题的矿工将获得奖励——这是区块奖励加上用户为将交易纳入区块而支付的所有费用的组合。该系统旨在使验证新交易变得越来越困难，以确保即使总哈希率增加，网络也能保持安全。
谜题的难度会进行调整（哈希率增加时难度增加，哈希率降低时难度降低），以便以一致的速率将区块添加到链中。目前，比特币网络上的目标区块时间为 10 分钟，莱特币网络上的目标区块时间为 2.5 分钟。
这个过程被称为“挖矿”，它会消耗大量的计算能力和能源。它旨在阻止恶意行为者试图通过同时创建多个区块来控制网络。
工作量证明（PoW）的优点和缺点
在撰写本文时，PoW 被认为是最安全的共识系统，因为大型矿工网络提供的安全性可以说尚未被竞争系统所匹敌。
同样，它也比竞争共识机制更具包容性，因为几乎任何人都可以作为矿工加入网络或托管节点。这使得 PoW 区块链成为最去中心化的网络之一。
这些限制已经导致主要的区块链平台放弃 PoW，转而采用更节能的共识系统——比如权益证明。
什么是权益证明（PoS）？
权益证明（PoS）是区块链技术中用于保护和验证网络上交易的一种共识机制。
PoS 并不像工作量证明那样使用计算能力，而是使用网络加密货币的权益（或所有权）来验证交易。
在 PoS 系统中，持有大量网络原生加密货币（在Solana中为SOL）的个人可以“质押”他们的代币成为验证者。这些验证者是随机选择的，以验证交易，他们的努力将获得奖励。用户质押的代币越多，通常被选为验证者的机会就越大。
如今，大多数区块链都采用 PoS 共识或其某种衍生共识，其中包括BNB Chain、NEAR Protocol和Aptos等流行链。
PoS 如何运作？
权益证明通过完全消除挖掘过程简化了交易验证和区块生产的过程，而是使用算法伪随机地选择哪个节点（称为验证器）来填充下一个区块并将其添加到区块链中。
要以验证者身份加入网络，用户需要“质押”一些原生代币，并且通常需要满足严格的硬件要求。这样他们就会被添加到验证者池中，并有可能被选中来处理下一个区块，并因此获得奖励。
PoS 网络用于选择下一个验证者的具体机制因实现方式而异，但大多数使用基于用户权益大小的随机块选择 — — 这样，权益约 10％ 的用户将验证约 10％ 的块。
PoS 网络对诚实行为的验证者给予奖励（通常是新铸造的硬币 + 交易费），对不诚实行为的验证者则施以惩罚。
权益证明（PoS）的优点和缺点
PoS 被广泛誉为更节能、更环保的共识机制。由于它完全摒弃了耗能的矿工，转而采用更经济的验证节点，因此区块链系统只需消耗极少的电量即可运行。
但许多权益证明区块链也面临较高的进入门槛，用户需要满足昂贵的最低权益和硬件要求。这通常从数千美元到数百万美元不等，例如以太坊需要 32 ETH，波场币需要 9,999+ TRX， Tezos需要 6,000 XTZ 。
一些人认为，这使得权益证明区块链变得更加富豪化和更加中心化，因为不那么富裕的个人基本上没有能力运营验证者，从而限制了池中潜在验证者的总数量。
PoS 区块链通常具有较低的延迟，并且能够比 PoW 区块链更快地生成和传播区块 - 这使得它们能够实现更高的交易吞吐量。
PoH 如何运作？
历史证明 (PoH) 是一种可扩展性解决方案，允许创建和保护具有可验证历史的紧凑区块链。
时间戳是前一个 PoH 和当前区块的哈希值。这会创建一个时间戳链，可用于证明某个区块是在某个时间点添加到区块链的。然后时间戳会广播到网络，所有节点都可以验证和存储它。
VDF 是一种加密函数，需要大量计算工作才能计算，但很容易验证。节点可以轻松验证时间戳是否在正确的时间内生成，而不是在将区块添加到链之前预先计算的。
使用 PoH，Solana 能够显著减少需要存储和验证的数据量，从而使网络能够处理更多交易并处理更多用户。
历史证明（PoH）的优点和缺点
Solana 的历史证明 (PoH) 技术为网络带来了诸多好处。主要好处是它极大地提高了区块链的可扩展性，因为可以有效地验证过去的交易，同时最大限度地减少数据存储要求。
它还非常节能，减少了支持 PoH 的区块链的碳足迹。
它的主要缺点是依赖于可信的第三方 PoH 生成器来生成包含在区块链中的哈希值。PoH 生成器在网络的安全性和可靠性方面发挥着重要作用，如果 PoH 生成器不可靠，整个网络可能会受到不利影响。
历史证明（PoH）可能存在的问题
虽然历史证明可以帮助实现极其快速和高效的区块链系统，但它也有其自身的局限性。
其中，最为重要的是中心化。PoH 系统的核心是 PoH 生成器，用于输出 PoH 序列。由于一次只有一个 PoH 生成器，因此这些生成器代表单点故障，有些人认为这会引入不可接受的中心化程度。
除此之外，生成历史证明哈希需要大量计算，这使得运行节点更加复杂且成本高昂。根据Solana 的官方文档，验证器节点需要满足严格的硬件要求，建议的规格如下：12 核（24 线程）+ CPU、128GB RAM 和 500GB-1TB+ 存储空间。
