Глубокий анализ жизненного цикла транзакций: технические различия между Ethereum, Solana и Aptos

Сравнение технических характеристик различных публичных блокчейнов может показаться скучным или односторонним в зависимости от точки зрения. Чтобы быстро и точно понять различия между Aptos и другими публичными блокчейнами, крайне важно выбрать подходящую точку входа.

Жизненный цикл транзакции является идеальной аналитической перспективой. Изучая полный процесс транзакции от создания до окончательного обновления состояния, включая создание и инициирование, распространение, сортировку, выполнение и обновление состояния, мы можем четко понять концепцию дизайна и технические компромиссы различных публичных блокчейнов. Исходя из этого, можно понять основное повествование публичных блокчейнов, а в будущем исследовать, как разрабатывать привлекательные для рынка приложения на Aptos.

Все сделки в блокчейне развиваются вокруг этих пяти шагов. В этой статье мы сосредоточимся на Aptos, проанализируем его уникальный дизайн и сравним ключевые различия между Ethereum и Solana.

Aptos: Оптимистичный параллелизм и высокопроизводительный дизайн

Aptos является публичной цепочкой, ориентированной на высокую производительность, жизненный цикл сделок которой схож с Ethereum, но благодаря уникальному оптимистичному параллельному исполнению и оптимизации пула памяти достигнута значительная производительность. Ниже приведены ключевые этапы жизненного цикла сделок на Aptos:

Создание и инициирование

Сеть Aptos состоит из легких узлов, полных узлов и валидаторов. Пользователи инициируют транзакции через легкие узлы (, такие как кошельки или приложения ), легкие узлы передают транзакции ближайшим полным узлам, которые затем синхронизируются с валидаторами.

трансляция

Aptos сохранил пул памяти, но после QuorumStore пулы памяти не взаимодействуют друг с другом. В отличие от Ethereum, его пул памяти не просто буфер для транзакций. После того как транзакции попадают в пул памяти, система выполняет предварительную сортировку по правилам (, таким как FIFO или плата за газ ), чтобы обеспечить отсутствие конфликтов при последующем параллельном выполнении транзакций. Эта концепция избегает высоких требований к аппаратному обеспечению, которые необходимы Solana для предварительного объявления наборов чтения и записи.

сортировка

Aptos использует консенсус AptosBFT, при этом предлагающий принципиально не может свободно сортировать транзакции, aip-68 предоставляет предлагающему дополнительные права на заполнение задержанных транзакций. Предварительная сортировка в памяти заранее завершена для избежания конфликтов, генерация блоков больше зависит от сотрудничества между валидаторами, а не от ведущего предлагающего.

выполнить

Aptos использует технологию Block-STM для реализации оптимистичного параллельного выполнения. Транзакции предполагаются без конфликтов и обрабатываются одновременно; если после выполнения обнаруживаются конфликты, затронутые транзакции будут повторно выполнены. Этот подход в полной мере использует многоядерные процессоры для повышения эффективности, TPS может достигать 160 000.

обновление состояния

Состояние синхронизации валидаторов, финализация подтверждается через контрольные точки, аналогично механизму эпохи в Эфире, но с более высокой эффективностью.

Основное преимущество Aptos заключается в сочетании оптимистичного параллелизма и предварительной сортировки в пуле памяти, что снижает требования к производительности узлов и значительно увеличивает пропускную способность. Сетевая архитектура Aptos четко поддерживает этот дизайн.

Ethereum: Бенчмарк последовательного выполнения

Ethereum, как создатель смарт-контрактов, является отправной точкой технологии публичных цепей, а его жизненный цикл транзакций предоставляет основную структуру для понимания Aptos.

Жизненный цикл транзакций Ethereum

• Создание и инициирование: Пользователь инициирует транзакцию через кошелек через релейный шлюз или RPC интерфейс.

• Трансляция: Сделка попадает в общую память, ожидая упаковки.

• Сортировка: После обновления PoS строители блоков упаковывают транзакции в соответствии с принципом максимизации прибыли и представляют их предложителю после аукциона на промежуточном уровне.

• Исполнение: EVM последовательно обрабатывает транзакции, обновляет состояние в одном потоке.

• Обновление статуса: Блок должен пройти два контрольных пункта для подтверждения окончательности.

Ограничения производительности, связанные с последовательным выполнением и дизайном пула памяти Ethereum, приводят к времени блока в 12 секунд/слот и низкому TPS. В отличие от этого, Aptos достиг качественного прорыва благодаря параллельному выполнению и оптимизации пула памяти.

Solana: крайняя оптимизация с определенной параллельностью

Solana известен высокой производительностью, его жизненный цикл транзакций значительно отличается от Aptos, особенно в области пула памяти и способов выполнения.

Жизненный цикл сделки Solana

• Создание и инициирование: пользователи инициируют транзакцию через кошелек.

• Бродкаст: нет публичного пула памяти, транзакции отправляются напрямую текущему и двум следующим предложителям.

• Сортировка: Предложитель на основе PoH(Доказательство Истории) упаковывает блоки, время блока всего 400 миллисекунд.

• Исполнение: Виртуальная машина Sealevel использует детерминированное параллельное выполнение, требуется заранее заявить о наборах чтения и записи, чтобы избежать конфликтов.

• Обновление статуса: Быстрое подтверждение консенсуса BFT.

Solana не использует память пула, потому что память пула может стать узким местом в производительности. Из-за отсутствия памяти пула и уникального согласия PoH Solana, узлы могут быстро достигать консенсуса по порядку транзакций, избегая необходимости ставить транзакции в очередь в памяти пула, и транзакции могут почти мгновенно завершаться. Однако это также означает, что при перегрузке сети транзакции могут быть отклонены, а не ждать, и пользователям необходимо повторно отправлять их.

В сравнении с этим, оптимистичное параллельное выполнение Aptos не требует объявления наборов чтения и записи, порог для узлов ниже, а TPS выше.

Два пути параллельного выполнения: Aptos против Solana

Исполнение транзакции представляет собой обновление состояния блока, это процесс преобразования инициирующей команды транзакции в окончательное состояние. Узел предполагает, что транзакция успешна, и вычисляет ее влияние на состояние сети, этот вычислительный процесс и есть исполнение.

Параллельное выполнение в блокчейне относится к процессу одновременного вычисления состояния сети с помощью многоядерных процессоров. В текущем рынке параллельное выполнение делится на два типа: детерминированное параллельное выполнение и оптимистичное параллельное выполнение. Различия между этими двумя направлениями разработки коренятся в том, как гарантировать, что параллельные транзакции не конфликтуют ------ то есть существует ли зависимость между транзакциями.

В жизненном цикле транзакций момент определения конфликтов зависимостей параллельных транзакций определяет различие между детерминированным параллельным выполнением и оптимистичным параллельным выполнением. Aptos и Solana выбрали разные направления:

• Детерминированный параллелизм ( Solana ): перед трансакцией необходимо объявить наборы на чтение и запись, движок Sealevel обрабатывает параллельные транзакции без конфликтов на основе объявления, конфликтующие транзакции выполняются последовательно. Преимущество в эффективности, недостаток в высоких требованиях к оборудованию.

• Оптимистичное параллельное выполнение ( Aptos ): Предполагается, что при отсутствии конфликтов транзакции проверяются после параллельного выполнения Block-STM, если есть конфликты, то выполняется повторная попытка. Предварительная сортировка в памяти снижает риск конфликтов, нагрузка на узлы становится легче.

Пример: баланс счета A 100, транзакция 1 переводит 70 B, транзакция 2 переводит 50 C. Solana предварительно подтверждает конфликты через декларации и обрабатывает их по порядку; Aptos, если обнаружит недостаток баланса после параллельного выполнения, пересчитывает. Гибкость Aptos делает его более масштабируемым.

Оптимистичное параллельное завершение подтверждения конфликтов через пул памяти

Оптимистичная параллельная обработка основывается на предположении, что параллельно обрабатываемые транзакции не будут конфликтовать, поэтому на стороне приложения нет необходимости отправлять заявление о транзакции перед выполнением. Если при верификации после выполнения транзакции обнаруживается конфликт, Block-STM повторно выполняет затронутые транзакции для обеспечения согласованности.

Однако на практике, если заранее не подтвердить, нет ли конфликтов в зависимостях транзакций, то во время фактического выполнения может возникнуть множество ошибок, что приведет к задержкам в работе публичной цепи. Поэтому оптимистичное параллельное выполнение не является простой гипотезой о том, что транзакции не конфликтуют, а на определенном этапе заранее избегает рисков, и этот этап — это этап широковещательной передачи транзакций.

На Aptos, после того как транзакция попадает в общий пул памяти, она предварительно сортируется в соответствии с определенными правилами (, такими как FIFO и уровни Gas-стоимости ), чтобы обеспечить отсутствие конфликтов при параллельном выполнении транзакций в одном блоке. Таким образом, видно, что предложители Aptos фактически не имеют возможности сортировки транзакций, и в сети нет строителей блоков. Эта предварительная сортировка транзакций является ключом к реализации оптимистичной параллельности в Aptos. В отличие от Solana, которая требует введения декларации транзакций, Aptos не нуждается в этом механизме, что значительно снижает требования к производительности узлов. В плане сетевых затрат на обеспечение отсутствия конфликтов транзакций, влияние добавления пула памяти на TPS в Aptos намного меньше, чем затраты на введение деклараций транзакций в Solana. Поэтому TPS Aptos может достигать 160 000, что более чем в два раза превышает Solana. Влияние предварительной сортировки транзакций увеличивает сложность захвата MEV на Aptos, что имеет как плюсы, так и минусы для пользователей.

Наратив, основанный на безопасности, является направлением развития Aptos

RWA

Aptos активно продвигает токенизацию реальных активов и решения для институциональных финансов. По сравнению с Ethereum, Block-STM Aptos может параллельно обрабатывать несколько транзакций передачи активов, избегая задержек подтверждения прав собственности из-за перегрузки сети. На некоторых публичных блокчейнах, хотя скорость транзакций высокая, отсутствие дизайна памяти может привести к потере транзакций при перегрузке сети, что повлияет на стабильность подтверждения прав собственности на RWA. Предварительная сортировка в пуле памяти Aptos обеспечивает последовательное выполнение транзакций, даже в часы пик, сохраняя надежность записи активов.

RWA требует сложной поддержки смарт-контрактов, таких как разделение активов, распределение доходов и проверка соответствия. Модульный дизайн и безопасность языка Move позволяют разработчикам легче создавать надежные приложения RWA. В отличие от этого, сложность языков смарт-контрактов некоторых публичных цепей и риски уязвимостей увеличивают затраты на разработку, в то время как программные языки других публичных цепей, хотя и эффективны, требуют более высокой кривой обучения для разработчиков. Экологическая дружелюбность Aptos, вероятно, привлечет больше RWA проектов, создавая положительный цикл.

Потенциал Aptos в области RWA заключается в сочетании безопасности и производительности. В будущем он может сосредоточиться на сотрудничестве с традиционными финансовыми институтами, чтобы перевести на блокчейн высокоценные активы, такие как облигации и акции, используя язык Move для создания строгих стандартов токенизации. Эта нарратив "безопасность + эффективность" позволит Aptos выделиться на рынке RWA.

В июле 2024 года Aptos официально объявил о внедрении токена USDY от одной финансовой организации и его интеграции в основные DEX и приложения для кредитования. По состоянию на 10 марта, рыночная капитализация USDY на Aptos составляет около 15 миллионов долларов, что составляет около 2,5% от общей рыночной капитализации USDY. В октябре 2024 года Aptos объявил, что одна управляющая компания запустила на сети Aptos денежный фонд правительства США, представленный токеном BENJI. Кроме того, Aptos сотрудничает с одной компанией для продвижения токенизации ценных бумаг, переводя инвестиционные фонды нескольких инвестиционных компаний на блокчейн, чтобы улучшить доступ институциональных инвесторов.

Платежи с использованием стейблкоинов

Платежи стейблкоинами должны обеспечивать окончательность транзакций и безопасность активов. Язык Move от Aptos предотвращает двойные расходы благодаря модели ресурсов, обеспечивая точность каждой транзакции стейблкоинов. Например, когда пользователи оплачивают USDC на Aptos, статус транзакции обновляется с строгой защитой, что предотвращает потерю средств из-за уязвимостей контрактов. Кроме того, низкие комиссии за Gas Aptos ( обусловлены высоким TPS, распределяющим затраты ), что делает его крайне конкурентоспособным в сценариях мелких платежей. Высокие комиссии за Gas некоторых публичных блокчейнов ограничивают их платёжные приложения, в то время как другие публичные блокчейны, несмотря на низкие затраты, могут столкнуться с риском отказа транзакций при перегрузке сети, что может повлиять на пользовательский опыт. Предварительная сортировка в пуле памяти Aptos и Block-STM обеспечивают стабильность и низкую задержку платёжных транзакций.

PayFi и стабильные монеты должны учитывать как децентрализацию, так и соответствие нормативным требованиям. Децентрализованный консенсус AptosBFT снижает риски централизации, в то время как его модульная архитектура поддерживает разработчиков в интеграции проверок KYC/AML. Например, эмитент стабильной монеты может развернуть контракт на соответствие на Aptos, чтобы гарантировать, что транзакции соответствуют местным нормативам, не жертвуя сетевой эффективностью. Это лучше, чем централизованная релейная модель некоторых публичных цепей и компенсирует потенциальные недостатки соответствия, доминирующие у других публичных предложений. Сбалансированный дизайн Aptos делает его более подходящим для входа финансовых учреждений.

Потенциал Aptos в области PayFi и платежей стабильными монетами заключается в "безопасности, эффективности и соответствии" этой тройки. В будущем будет продолжаться продвижение массового использования стабильных монет, создание сети трансакций через границы или сотрудничество с платежными гигантами для разработки систем расчетов на блокчейне. Высокая пропускная способность и низкие затраты также поддержат сценарии микроплатежей, такие как мгновенные вознаграждения для создателей контента. Нарратив Aptos может сосредоточиться на "инфраструктуре платежей следующего поколения", привлекая двусторонний поток от предприятий и пользователей.

Преимущества Aptos в безопасности ------ предварительная сортировка пула памяти, Block-STM, AptosBFT и язык Move ------ не только повышают