Модель аккаунтов Solana

Зачем это блокчейну?

В Ethereum smart contract — это единый объект, содержащий и код, и данные. Когда вы вызываете counter.increment(), EVM загружает байткод контракта, находит storage slot и обновляет значение — всё внутри одного аккаунта.

Solana полностью переворачивает эту модель. Программа (код) и данные живут в разных аккаунтах. Программа не хранит ничего внутри себя — она получает аккаунты как аргументы и оперирует ими. Это разделение — не прихоть архитектора, а фундамент для параллельного выполнения транзакций: когда данные живут в отдельных аккаунтах, runtime точно знает, какие транзакции можно выполнять одновременно.

# Ethereum: контракт = объект со свойствами
# counter.sol: code + storage в одном аккаунте
contract Counter:
    count: uint256 = 0       # данные ВНУТРИ контракта
    def increment():         # код ВНУТРИ контракта
        self.count += 1

# Solana: программа = функция, данные = аргументы
# program: code в одном аккаунте, данные в другом
def increment(counter_account):    # код -- отдельный аккаунт
    counter_account.data.count += 1  # данные -- отдельный аккаунт

Интуитивное объяснение: программа как функция

Представьте два подхода к организации библиотеки:

Ethereum (объектный подход): Каждый шкаф — это “умный контракт”. Внутри шкафа хранятся и книги (данные), и инструкция по работе со шкафом (код). Чтобы взять книгу, вы обращаетесь к конкретному шкафу.

Solana (функциональный подход): Есть один библиотекарь (программа), который знает правила. Книги хранятся в отдельных ящиках (data accounts). Библиотекарь не хранит книги — вы приносите ему ящик, и он выполняет операцию по правилам.

Это означает: один библиотекарь (программа) может обслуживать миллионы ящиков (аккаунтов), а несколько посетителей могут работать с разными ящиками одновременно.

Структура аккаунта Solana: 5 полей

Каждый аккаунт Solana описывается ровно пятью полями. Наведите курсор на поле и переключайте между Data Account и Program Account.

5 полей аккаунта

# Структура аккаунта Solana (псевдокод)
class SolanaAccount:
    lamports: u64        # баланс (1 SOL = 10^9 lamports)
    data: bytes          # произвольные данные (Vec<u8>)
    owner: Pubkey        # программа-владелец
    executable: bool     # является ли программой
    rent_epoch: u64      # эпоха rent

# Пример data account:
counter_account = SolanaAccount(
    lamports=1_000_000_000,      # 1 SOL
    data=serialize(Counter(count=42, authority=alice)),
    owner=counter_program_id,     # программа Counter
    executable=False,
    rent_epoch=512,
)

# Пример program account:
counter_program = SolanaAccount(
    lamports=500_000,             # rent-exempt minimum
    data=bpf_bytecode,            # скомпилированный BPF код
    owner=BPF_LOADER_ID,          # BPF Loader
    executable=True,
    rent_epoch=512,
)

Rent: плата за хранение

В отличие от Ethereum, где данные хранятся “бесплатно” (оплачен только газ при записи), Solana требует rent — минимальный баланс для сохранения аккаунта:

# Формула rent-exempt minimum:
# min_balance = rent_rate * account_size * 2_years_in_epochs
# На практике: ~0.00089 SOL за 1 байт данных

# Пример: аккаунт Counter (8 bytes count + 32 bytes authority = 40 bytes)
# + 128 bytes системные метаданные = 168 bytes
# min_balance ≈ 168 * 6960 lamports/byte ≈ 1_169_280 lamports ≈ 0.00117 SOL

from solders.rpc.responses import GetMinimumBalanceForRentExemptionResp
# В коде: connection.getMinimumBalanceForRentExemption(data_size)

Разделение кода и данных: Ethereum vs Solana

Это самый важный концептуальный сдвиг при переходе от Ethereum к Solana.

Сравнение моделей

# === ETHEREUM: Code + Data = ONE account ===
# Контракт Counter.sol:
#   Storage slot 0: count (uint256)
#   Storage slot 1: owner (address)
# Всё хранится по адресу контракта

# Чтение: eth_getStorageAt(contract_address, slot=0)
# Запись: tx -> contract_address -> SSTORE(slot=0, new_value)

# === SOLANA: Code и Data = РАЗНЫЕ accounts ===
# Program account: содержит BPF bytecode (read-only)
# Data account(s): содержат состояние, принадлежат программе

# Чтение: getAccountInfo(counter_pda) -> account.data
# Запись: tx -> program_id, accounts=[counter_pda], data=[increment]
#         программа десериализует counter_pda.data, обновляет, сериализует обратно

Следствия разделения

Три правила владения

Solana runtime обеспечивает 3 строгих правила владения:

# Правило 1: Только owner может изменять data
assert account.owner == calling_program_id  # иначе AccessViolation

# Правило 2: Только owner может дебетовать lamports
assert account.owner == calling_program_id  # иначе AccessViolation
# Программа может уменьшить lamports своего аккаунта

# Правило 3: Любой может кредитовать lamports
# Не нужна проверка owner для зачисления
account.lamports += amount  # всегда разрешено

System Program: владелец по умолчанию

Когда вы создаете новый аккаунт, его owner — System Program (11111111111111111111111111111111). Чтобы передать аккаунт программе, вызывается system_program::create_account() или system_program::assign():

# Создание аккаунта и передача владения программе Counter
system_program.create_account(
    from_pubkey=payer,          # кто платит rent
    new_account_pubkey=counter,  # адрес нового аккаунта
    lamports=min_balance,        # rent-exempt minimum
    space=40,                    # размер data в байтах
    owner=counter_program_id,    # новый owner = программа Counter
)
# Теперь counter.owner == counter_program_id
# Только Counter program может изменять counter.data

PDA: Program Derived Address

PDA — это адреса, которые не лежат на кривой Ed25519. Это означает, что у PDA нет приватного ключа, и никто не может подписать транзакцию от его имени. Только программа-владелец может “подписать” за свой PDA через invoke_signed.

Зачем нужны PDA?

# Проблема: как программе "владеть" аккаунтом без приватного ключа?
# В Ethereum: контракт = адрес, msg.sender = контракт при внутреннем вызове
# В Solana: программа не может подписать транзакцию (нет приватного ключа)

# Решение: PDA -- детерминистический адрес, привязанный к программе
# PDA гарантированно НЕ на кривой Ed25519 -> нет приватного ключа
# Программа может "подписать" за PDA через invoke_signed
# Runtime проверяет: seeds + bump + program_id == PDA address

Derivation PDA: от seeds до адреса

PDA вычисляется из произвольных seeds и program_id. Bump перебирается с 255 вниз, пока результат хеширования не окажется ВНЕ кривой Ed25519.

Пройдите все шаги:

1. Определите seeds (произвольные байтовые массивы)
2. Сформируйте входные данные (seeds + bump + program_id + magic)
3. Вычислите хеш и проверьте: на кривой или нет?
4. Если на кривой — следующий bump. Если нет — PDA найден!

Алгоритм PDA derivation

# Псевдокод PDA derivation
def find_program_address(seeds: list[bytes], program_id: Pubkey) -> (Pubkey, int):
    for bump in range(255, -1, -1):  # 255, 254, 253, ...
        hash_input = b''.join(seeds) + bytes([bump]) + bytes(program_id) + b"ProgramDerivedAddress"
        candidate = sha256(hash_input)

        if not is_on_ed25519_curve(candidate):
            return (Pubkey(candidate), bump)  # canonical bump

    raise Exception("Could not find valid PDA")

# Использование:
counter_pda, bump = find_program_address(
    seeds=[b"counter", bytes(authority_pubkey)],
    program_id=counter_program_id,
)
# counter_pda -- детерминистический адрес, уникальный для этих seeds + program_id
# bump -- canonical bump (обычно 254 или 253, 255 попадает на кривую в ~50% случаев)

PDA vs Ethereum mappings

# Ethereum: storage slot для mapping(address => uint256)
# slot = keccak256(key . base_slot)
mapping_slot = keccak256(abi.encode(user_address, 0))  # slot 0 = mapping declaration
value = eth_getStorageAt(contract, mapping_slot)

# Solana: PDA-адрес для аналогичного хранилища
# address = SHA-256(seeds + bump + program_id)
balance_pda = find_program_address(
    seeds=[b"balance", bytes(user_pubkey)],
    program_id=token_program,
)
# balance_pda -- отдельный аккаунт с данными
# Программа создает этот аккаунт при первом обращении

Математическое определение

Ed25519 и PDA

Кривая Ed25519 определена уравнением:

-x^2 + y^2 = 1 + d * x^2 * y^2

где d = -121665/121666 (mod p), p = 2^255 - 19.

Точка (x, y) лежит на кривой, если удовлетворяет этому уравнению. PDA — это 32-байтное значение, которое НЕ декодируется в валидную точку Ed25519:

# Проверка: лежит ли 32-байтный хеш на кривой Ed25519
def is_on_ed25519_curve(candidate: bytes) -> bool:
    """
    Пытаемся декомпрессировать candidate как y-координату точки Ed25519.
    Если x^2 = (y^2 - 1) / (d * y^2 + 1) не имеет квадратного корня в GF(p),
    то точка НЕ на кривой -> валидный PDA.
    """
    p = 2**255 - 19
    y = int.from_bytes(candidate, 'little') % p
    d = -121665 * pow(121666, -1, p) % p

    # x^2 = (y^2 - 1) * inverse(d * y^2 + 1)
    numerator = (y * y - 1) % p
    denominator = (d * y * y + 1) % p
    x_squared = numerator * pow(denominator, -1, p) % p

    # Проверяем, существует ли квадратный корень
    # Критерий Эйлера: x^((p-1)/2) == 1 (mod p) <=> x -- квадратичный вычет
    return pow(x_squared, (p - 1) // 2, p) == 1

Модель аккаунтов формально

Account : Pubkey -> { lamports: u64, data: Vec<u8>, owner: Pubkey, executable: bool, rent_epoch: u64 }

Ownership rules:
  forall a in Accounts, p in Programs:
    modify(a.data, p)     iff a.owner == p.id
    debit(a.lamports, p)  iff a.owner == p.id
    credit(a.lamports, _) -- always allowed

PDA derivation:
  PDA(seeds, program_id) = SHA-256(seeds || [bump] || program_id || "ProgramDerivedAddress")
  where bump = max { b in [0, 255] | result not on Ed25519 }

Практика

# Работа с аккаунтами через solana-py
from solders.pubkey import Pubkey

# Вычисление PDA
program_id = Pubkey.from_string("CounterProgram111111111111111111111111111")
seeds = [b"counter", bytes(authority_pubkey)]
pda, bump = Pubkey.find_program_address(seeds, program_id)
print(f"PDA: {pda}, bump: {bump}")

# Получение информации об аккаунте
from solana.rpc.api import Client
client = Client("http://localhost:8899")

account_info = client.get_account_info(pda)
if account_info.value:
    acc = account_info.value
    print(f"Lamports: {acc.lamports}")
    print(f"Owner: {acc.owner}")
    print(f"Executable: {acc.executable}")
    print(f"Data length: {len(acc.data)} bytes")
    print(f"Rent epoch: {acc.rent_epoch}")

Что дальше?

В следующем уроке мы разберём программы и инструкции — как формируются транзакции, как Sealevel обеспечивает параллельное выполнение и как программы вызывают друг друга через CPI (Cross-Program Invocation). Вы увидите, как разделение кода и данных делает возможным то, что невозможно в Ethereum.