新一代公链代表Solana（10） --- Solana的程序派生地址PDA

Solana 是一个备受欢迎的区块链平台，以其高吞吐量和低交易成本而闻名。然而，在 Solana 的生态系统中，有一项技术可能被忽视，但却是其去中心化金融（DeFi）和其他应用程序的关键组成部分：程序派生地址（Program Derived Addresses，简称 PDA）。

1.什么是程序派生地址（PDA）

程序派生地址是 Solana 区块链上的一种特殊账户类型，只有特定的程序（program_id）有权签名。这些地址采用与 Solana 公钥相同的格式，但确保不在 ed25519 曲线上存在对应的私钥。PDA 的设计目的是为了允许程序在调用其他程序时以编程方式生成签名，从而实现自动化的交易逻辑。

PDA的两个好处：

PDA 可以作为用户拥有的每个代币的身份代币帐户（相对于铸币厂Mint）
代币可以直接使用用户的 PDA 作为传输目的地发送给任何用户，例如Airdrop。

PDA 在 Solana 生态系统中具有广泛的应用，包括但不限于以下方面：

去中心化金融（DeFi）应用程序：PDA 可以用于托管资产、执行智能合约以及实现自动化的交易策略。
去中心化交易所：PDA 可以用于执行匹配买卖订单之间的资产转移，从而实现去中心化交易。
拍卖和游戏应用程序：PDA 可以用于收集奖品并将其重新分配给获胜者，实现公平和透明的游戏或拍卖。

2.PDA的生成方式

由于程序地址不能位于 ed25519 曲线上，因此可能存在无效的种子和程序 ID 组合。为了克服这一问题，会计算额外的种子（称为凹凸种子），以产生偏离曲线的点。寻找有效程序地址的过程是通过反复尝试实现的，即使在给定一组输入的情况下它是确定性的，但在不同的输入上成功需要不同的时间。这意味着当从链上调用程序时，可能会产生可变数量的程序计算预算。想要高性能的程序可能不愿使用此函数，因为它可能需要相当长的时间。已经面临超出计算预算风险的程序应谨慎调用此方法，因为程序的预算可能会偶尔且不可预测地超出。

由于链上 Solana 程序访问的所有账户地址都必须显式传递给该程序，因此 PDA 通常在链外客户端程序中派生，从而避免了生成链上地址的计算成本。一般的使用分成两种形式：

在链外创建PDA账户，然后传递给合约使用，例如ATA账户。

/**
* Async version of findProgramAddressSync
* For backwards compatibility
*
* @deprecated Use {@link findProgramAddressSync} instead
*/
static async findProgramAddress(
    seeds: Array<Buffer | Uint8Array>,
    programId: PublicKey,
): Promise<[PublicKey, number]> {
    
    
    return this.findProgramAddressSync(seeds, programId);
}

在合约内部创建PDA账户，只有该合约可以使用，例如存管NFT账户。

pub fn find_program_address(seeds: &[&[u8]], program_id: &Pubkey) -> (Pubkey, u8) {
    
    
    Self::try_find_program_address(seeds, program_id)
        .unwrap_or_else(|| panic!("Unable to find a viable program address bump seed"))
}

3.ATA账户案例

（1）创建代币

luca@LucadeMacBook-Air ionet % spl-token create-token 
Creating token vJELotX5KpAoPpCVPXB6QXpUkqMdA14me9JqSWEjJ1r under program TokenkegQfeZyiNwAJbNbGKPFXCWuBvf9Ss623VQ5DA

Address:  vJELotX5KpAoPpCVPXB6QXpUkqMdA14me9JqSWEjJ1r
Decimals:  9

Signature: 51YBgrs4xSragi9Mqc4AHtJMs1xfMxZr33a7DFhvy5AQvkdK1GxVXMzbTJNDEUjp3kWMHS9ry2JDU3HAaxKZ192u

（2）创建ATA账户

luca@LucadeMacBook-Air ionet % spl-token create-account vJELotX5KpAoPpCVPXB6QXpUkqMdA14me9JqSWEjJ1r
Creating account 3E4UDwxVrKULutSt6ckBsVmg8XHuRsm7MVAnDq4RY4t9

Signature: 3hFg8m1dg8K98aiCsVsyiV4bkkVWXZCsEg4WJF9t9Z4vhDzGa22NSvaEW93crJTqpQrvQ2X41g7cjFyM1x7DJ8YU

这里的3E4UDwxVrKULutSt6ckBsVmg8XHuRsm7MVAnDq4RY4t9账号就是我们的地址子在vJELotX5KpAoPpCVPXB6QXpUkqMdA14me9JqSWEjJ1r token下的ATA账号。

生成方式：
ATA账户地址是用 SOL钱包地址，目标代币地址以及SPL-Token地址作为Seed，在SPL-Token合约下生成的。

Pubkey::find_program_address(
    &[
        &wallet_address.to_bytes(),
        &token_program_id.to_bytes(),
        &token_mint_address.to_bytes(),
    ],
    program_id,
)

接下来，我们可以用一个Rust程序来验证一下生成方式：

use std::str::FromStr;
use solana_program::pubkey::Pubkey;

fn main() {
    
    
    
    // sol钱包地址
    let sol_addr: Pubkey = Pubkey::from_str("E3NAyseUZrgwSbYe2g47TuFJr5CxAeneK63mR4Ufbqhh").unwrap();
    // SPL Token官方地址
    let spl_token_addr : Pubkey= Pubkey::from_str("TokenkegQfeZyiNwAJbNbGKPFXCWuBvf9Ss623VQ5DA").unwrap();
    // 创建好的SPl Token代币Mint地址
    let token_addr: Pubkey = Pubkey::from_str("vJELotX5KpAoPpCVPXB6QXpUkqMdA14me9JqSWEjJ1r").unwrap();
    
    let ata_program_addr: Pubkey = Pubkey::from_str("ATokenGPvbdGVxr1b2hvZbsiqW5xWH25efTNsLJA8knL").unwrap();

    let seeds = [
        &sol_addr.to_bytes()[..],
        &spl_token_addr.to_bytes()[..],
        &token_addr.to_bytes()[..],
    ];
    let (ata_addr ,_seed )= Pubkey::find_program_address(&seeds[..], &ata_program_addr);


    println!("ata_addr is {}", ata_addr);
    println!("_seed is {}", _seed);
}

运行结果：

luca@LucadeMacBook-Air src % cargo run
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.37s
     Running `/Users/luca/dev/rust-workspace/helloworld/target/debug/helloworld`
     
ata_addr is 3E4UDwxVrKULutSt6ckBsVmg8XHuRsm7MVAnDq4RY4t9
_seed is 255