Solana 如何改进才能实现链上纳斯达克的愿景？

原标题： 《The Path to Decentralized Nasdaq》

作者 ： Max Resnick（Anza）& Anatoly Yakovenko（Solana Labs）

编译 ： GaryMa 吴说区块链

Solana 旨在打造比纳斯达克高效的去中心化交易网络，但现有区块链设计未达预期，当前 Solana 做市商在取消订单竞赛中胜率低（远低于中心化交易所的 13%），Jito 拍卖加剧单一领导者对状态访问的控制，导致点差扩大。对此，其提出从共识机制重构，引入多并行领导者（Concurrent Leaders）以优化订单排序，降低做市商的逆向选择成本，提升价格效率。

Solana 最初的创建目标是构建一个足够快速、足够便宜的区块链，以便能在其上运行一个可用的中央限价订单簿。Solana 主网测试版于 2020 年 3 月上线 — — 如今已经五年过去了，尽管我们取得了不少成就，但越来越明显的是，我们还没有实现这个目标。

现有的区块链基础架构并不是为交易而设计的。如果我们想要实现 Solana 最初的使命，就必须回到原点，从最基本的原则出发，彻底重新设计共识机制，最终构建出一个具备与纽约证券交易所竞争能力的去中心化网络。

我们所说的与纽约证券交易所竞争，是指 Solana 上的交易所需要能够提供比中心化交易所更好的价格。在市场世界中，价格是通过“价差”定义的：即某人愿意买入资产的最高价与某人愿意卖出资产的最低价之间的差额。

价差越小，交易者获得的价格就越好，市场的效率也就越高。

价差的公式很简单。价差是这样设定的：做市商从与非信息型交易者交易中获得的预期收益等于他们与信息型交易者交易所产生的预期亏损。当做市商的信息多于对手方时，他们就赚钱；当信息少于对手方时，他们就亏钱。做市商通常在每次与散户交易中赚一点钱，但在价格剧烈跳动（希望是不频繁的）时，如果被反方向套住，则会亏很多。这就是“做市商捡了芝麻丢了西瓜”这句话的由来。

为了更好地理解逆向选择，我们需要理解做市商在玩的是什么游戏。做市商会根据一个随时间随机变化的“公平价格”（fair）进行判断。当公平价格处于买卖价差范围内时，做市商的报价是安全的，因为对手方通过吃掉该报价是无法盈利的。但一旦公平价格超出买卖价差，一场竞速便开始了：做市商会尽快试图取消订单，而对手方（taker）则试图在做市商取消前抢下这个过时订单。成功的 taker 期望中赚取的是公平价格与过时报价之间的差额。减少逆向选择摩擦的关键，是尽可能让做市商在这场竞速中获胜。

来自某中心化交易所的数据表明，在价格跳动后，做市商只有 13% 的概率能抢先取消订单。

中心化交易所的做市商在取消竞速中获胜的概率不高，但在 Solana 上更低。Jito 拍卖机制 — — 它是由一个单一提议者在较长时间内控制状态访问权限所导致的副作用 — — 使得做市商几乎无法赢得取消竞速。即使做市商更快，真正决定胜负的是谁在 Jito 拍卖中出价更高。这让做市商处于进退两难的境地：要么花大价钱取消订单，要么任由他人出高价将他们狙击。无论哪种方式，他们都在亏钱，因此不得不扩大价差。

在实际操作中，当前链上市场微结构等于在逆向选择方面给了 taker 先发优势。要解决这个问题，我们需要给予应用更大的交易排序灵活性。如果我们想降低价差，应用就必须能在取消订单竞速中给做市商以先手。一种办法是引入“先取消后成交”的排序策略。我们查看区块，并在处理所有成交交易（takes）之前先处理所有取消交易（cancels）。

我们可以在 Solana 上立即实施这一策略，只需将当前的重放排序从由领导者决定的模式改为优先处理取消的策略。但这并不能彻底解决问题。如果仍由单一领导者控制，他仍然可以选择忽略取消交易，那我们就又回到了起点 — — 做市商仍处于取消竞速的不利地位。

解决此问题的唯一办法是引入多位并行领导者（Concurrent Leaders）。这样一来，如果某位领导者屏蔽取消交易，你可以转而提交给另一位领导者。

关于多位并行领导者，大家最大的疑问是：当存在冲突时，我们如何合并各自的交易区块？答案其实很简单：我们将费用分为两类：包含费（inclusion fee）和排序费（ordering fee）。包含费支付给包含该交易的验证者，排序费则支付给协议（销毁）。当我们要合并各领导者的区块时，只需对某个 slot 中所有区块的所有交易取并集，并根据其排序费用排序后执行。

仅有这一措施还不够。我们真正想实现的，是让应用可以更灵活地控制交易排序。再加一个要素：`get_transaction_metadata` 系统调用，它允许程序读取与其交互交易的排序费用，从而为应用提供了一个强大的排序控制工具。

我们的共识机制设计目标包括：

1. 绑定与盲化（Binding & Blinding） ：并行领导者不能在自己区块中包含其他领导者区块中的信息（如夹击私有交易），也不能根据其他领导者区块内容取消自己的区块（例如，在看到其他投标后取消自己的投标）。

2. 时钟公平性（Wallclock Fairness） ：并行领导者必须在大致相同的真实时间内提交区块。

以下是我们与 a16z Research 的 Pranav Garimidi 和 Joachim Neu 合作开发的最有效方案概要：

1. 每位领导者将其区块转换为纠删码碎片（shreds）。一旦恢复出足够数量（高于编码率）的碎片，就能恢复区块。部分恢复是不可能的。

2. 领导者将碎片发送至 Turbine 树第一层的中继节点。每位领导者将其第一片发给中继1，第二片发给中继2，以此类推。若一切顺利，每个中继会收到来自所有领导者的碎片。

3. 超时后，中继向单一共识领导者发送已签名的 IHAVE 消息，告知其收到的碎片。

4. 共识领导者随后构造一个包含这些 IHAVE 消息的区块；如果未包含足够比例的 IHAVE 消息，该区块将无效。

5. 共识领导者将该区块广播给验证者，验证者开始就此区块达成共识。

该方案在高概率下满足绑定与盲化属性，并具备良好的时钟公平性，尽管未来可能还会出现更优的方案。

Solana 的创建目标是超越纳斯达克。要做到这一点，我们必须提供比纳斯达克更好的价格。要做到这一点，我们必须赋予应用在成交前优先排序取消操作的能力。要赋予应用这种能力，我们必须防止领导者单方面审查订单。而要做到这一点，我们必须引入多个并行的领导者。