Solana 开发 【1】 ：基础概念解析

[SpaceStation09]

Solana 是一条高性能的，与其前辈Ethereum以及 Bitcoin 都完全不同的一条区块链。这样的不同，不止反映在其底层构造（PoH的共识机制），同样也反映在其上的应用开发环境中。因此，我作为evm系的开发者，是时候放下一些evm系开发的固有思路，从solana基础概念/术语 开始，从头学习Solana的开发。

本篇将不会详细描述Solana的环境搭建等工程导向的东西，如有需要，请查看：Solana 的文档。

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Solana上的账户模型

solana上所有的的数据都存储在“账户”中，其存储方式类似于键值存储。

先睹为快

• 账户主要分为三类：
  • 数据账户：用于存储和管理程序状态及相关数据
  • 程序账户：用于存储可执行的代码。听起来这个很像是EVM中常说的智能合约账户，但他们是有区别的，所以它有自己的名字: Program 而非Contract。
  • 原生账户：solana的内置程序，一些系统级程序，后续会详细介绍（例如System Program和 Token Program）。
• 程序账户是无状态的，其所有的"state variable"，都会交由数据账户处理。 这可能就是它叫Program 的原因吧（猜测）。
• 每一个账户都有一个程序“所有者”，只有所有者才能更改其数据或者扣除余额。

深入探索

每个账户都有以下基本信息：

我们可以基于以上的图来深入研究三种账户类型：

原生账户

正常情况下，所有新账户都属于System Program，只有它可以创建新账户，根据具体应用场景，也可以出现首先由System Program 创建账户，然后将新账户的所有权转移给另一个程序。自定义的程序账户就是这样获得其下数据账户的权限的。

还有一个关键的支持solana程序开发的重要原生账户：BPF Loader。它是网络上所有其他程序（不包含原生程序）的“所有者”。主要负责部署，升级和执行自定义程序（执行入口）。

自定义程序：

当一个自定义的程序账户被部时，实际上是有这么一个程序链条被部署了：

数据账户

程序账户可以创建数据账户来保存其必要数据：

小例子

假如，我们想在solana上做一个计数器的功能，我们需要：

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PDA （Program Derived Address) 程序派生地址

PDA是solana中一个比较重要的概念，它启用了程序签名这样的操作。在我们讨论签名时，我们时常会想到“私钥”这一概念。而PDA的设计使得程序可以通过编程的方式，为一些地址生成签名，而无需私钥。

此处我们还需要明晰一个概念，究其根本，相比起我们说“创建”一个PDA，其实本质我们更像是“找到”一个PDA。

如何找到？

PDAs 是 我们使用用户定义的seed，一个bump种子 以及一个程序ID 这样一个三元的的组合确定性计算出的地址。

摘自《solana秘籍》：在程序id和种子上运行哈希函数时，有大约50%的概率会得到在一个落在椭圆曲线上有效的公钥。这种情况下，我们需要向输入当中加点扰动，略微改变输入，再进行重试。 这个扰动的技术名称叫bump（跳跃）。在Solana中，我们一开始指定bump = 255，然后向下迭代bump，到254，253等等。知道我们能够找到一个不在椭圆曲线上的地址为止。 这个看起来简陋的办法可以让我们每次生成PDA的时候都能够得到唯一确定的结果。

这样一个PDA（在Ed25519之外的点）就没有有效的对应私钥。

交互

生成PDA的时候，findProgramAddressSync 会把得到的地址和bump种子返回出来。 有了这个bump，程序就可以对任何需要这个PDA地址的指令进行签名。签名时，程序调用invoke_signed函数，传入必要参数和找到PDA的两个种子（seed & bump）， 就可以完成对该指令的签名，实现对PDA相关操作的交互。用例：转出PDA中的token。

注意！

PDA的签名权限隶属于派生出它的Program，但并不意味着该Program一定拥有PDA的修改权限：

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代币体系 - SPL Token

小抄在此

其核心运行设计在于：

• Token Program：网络上所有token 交互可以用的指令逻辑都在这里
• Mint Account：代表一种特定类型的代币，其会声明代币的全局元数据，例如铸造权限，decimal，maxSupply等。相当于描述了代币的出现。
• Token Account：描述了某个特定地址拥有的特定代币的情况。

Dive Deep

Token Program

其提供以下几个常用指令：

• InitializeMint: 创建一个Mint Account （新代币的概念的诞生）
• InitializeAccount: 创建一个Token Account （某地址持有某代币的记录的出现）
• MintTo: 铸造特定类型代币的新单位并添加到接收地址所持有的Token Account中。注意，这个铸造会增加代币的总量，且只能有Mint Account调用执行
• Transfer：一个Token Account 到另一个Token Account。

查询全指令

ATA （Associated Token Account）关联代币账户

关联代币账户是使用所有者地址和铸造账户地址确定性派生的代币账户。 你可以将关联代 币账户视为特定铸造和所有者的“默认”代币账户。它不是一种什么特殊的Token Account，而是一个有固定地址的Token Account。就像你网购东西设置的默认接受地址一样。

ATA的作用在于，方便管理和检索用户的Token Account，以下是一些简单对比：

特性	普通 Token Account	Associated Token Account (ATA)
地址生成	手动生成	自动计算（基于所有者和 Token Mint）
是否唯一	不唯一	唯一
使用复杂度	高	低
开发者需要管理的参数	地址、权限、所有者等	Token Mint 和所有者地址即可
权限控制	手动管理	自动绑定到所有者
自动化支持	需要手动检查和管理	自动检查和自动创建

小例子

假设我现在有一个program，它需要实现一个功能：mint一个已经存在的token 并转给另一个地址，他需要做以下几件事：

• 派生一个PDA用于管理ATA
• 使用上述PDA 自动创建一个ATA：

   #[account(
      init_if_needed,
      payer = signer, 
      token::mint = mint,
      token::authority = program_pda
   )]
   pub program_ata: Account<'info, TokenAccount>,

• 调用Token Program 的MintTo铸造token到program_ata。
• 使用program 生成PDA的签名然后将PDA管理的token 转出给dest_ata。