Глибокий аналіз життєвого циклу транзакцій: технічні відмінності між Ethereum, Solana та Aptos

Порівняння технічних характеристик різних публічних блокчейнів може здаватися нудним або однобоким через різні точки зору. Щоб всебічно зрозуміти відмінності Aptos від інших публічних блокчейнів, непоганим вибором є використання життєвого циклу транзакцій як точки входу. Аналізуючи повний процес транзакції від створення до оновлення фінального стану, включаючи створення та ініціювання, трансляцію, сортування, виконання та оновлення стану, ми можемо чітко зрозуміти дизайнерські ідеї та технологічні компроміси кожного публічного блокчейну.

Усі блокчейн-транзакції обертаються навколо цих п'яти кроків. У цій статті буде розглянуто Aptos, його унікальний дизайн та порівняння з Ethereum і Solana.

Aptos: Оптимістичний паралелізм та висока продуктивність дизайну

Aptos є публічною блокчейн-мережею, орієнтованою на високу продуктивність. Хоча життєвий цикл транзакцій подібний до Ethereum, проте значне підвищення продуктивності досягається завдяки унікальному оптимістичному паралельному виконанню та оптимізації пам'яті.

створення та ініціювання

Мережа Aptos складається з легких вузлів, повних вузлів і валідаторів. Користувачі ініціюють транзакції через легкі вузли (, такі як гаманці або додатки ), легкі вузли передають транзакції найближчим повним вузлам, а повні вузли синхронізуються з валідаторами.

трансляція

Aptos зберігає пул пам'яті, але після QuorumStore пули пам'яті більше не діляться. На відміну від Ethereum, пул пам'яті Aptos не лише є буфером для транзакцій. Після входження транзакцій у пул пам'яті система попередньо сортує їх за певними правилами (, такими як FIFO або витрати на газ ), щоб забезпечити відсутність конфліктів під час подальшого паралельного виконання. Такий дизайн уникає високих вимог до апаратного забезпечення, які вимагаються Solana для попереднього оголошення наборів читання та запису.

сортування

Aptos використовує консенсус AptosBFT, пропонувач принципово не може вільно сортувати транзакції, aip-68 надає пропонувальнику додаткові права щодо заповнення затриманих транзакцій. Попереднє сортування пулу пам'яті вже завершило уникнення конфліктів, створення блоків більше залежить від співпраці між валідаторами, а не від домінування пропонувальника.

виконати

Aptos використовує технологію Block-STM для реалізації оптимістичного паралельного виконання. Транзакції вважаються такими, що не конфліктують, і обробляються одночасно; якщо після виконання виявляється конфлікт, то транзакції, що підпали під вплив, будуть повторно виконані. Цей підхід повністю використовує багатоядерні процесори для підвищення ефективності, TPS може досягати 160,000.

оновлення статусу

Стан синхронізації валідаторів, фіналізація підтверджується контрольними точками, подібно до механізму Epoch в Ethereum, але з більшою ефективністю.

Основна перевага Aptos полягає в поєднанні оптимістичного паралелізму та попередньої сортировки пулу пам'яті, що знижує вимоги до продуктивності вузлів та значно підвищує пропускну здатність.

Ethereum: базовий тест послідовного виконання

Ethereum як засновник смарт-контрактів є відправною точкою технології публічних блокчейнів, а його життєвий цикл транзакцій забезпечує базову структуру для розуміння Aptos.

Життєвий цикл транзакцій Ethereum

• Створення та ініціювання: Користувачі ініціюють транзакції через гаманець за допомогою реле-системи або RPC інтерфейсу.

• Трансляція: Транзакція потрапила до публічного пулу пам'яті, чекає на упаковку.

• Сортування: Після оновлення PoS, будівельники блоків упаковують транзакції згідно з принципом максимізації прибутку, подаючи їх пропонувальнику після торгів на релейному рівні.

• Виконання: EVM послідовна обробка транзакцій, однониткове оновлення стану.

• Оновлення статусу: блок має бути підтверджений через дві контрольні точки для підтвердження фінальності.

Обмеження серійного виконання та дизайну пам'яті Ethereum зменшують продуктивність, час блоку становить 12 секунд на слот, TPS досить низький. У порівнянні, Aptos досяг якісного стрибка завдяки паралельному виконанню та оптимізації пам'яті.

Solana: максимальна оптимізація з визначеною паралельністю

Solana відома високою продуктивністю, її життєвий цикл транзакцій суттєво відрізняється від Aptos, особливо в частині мемпулу та способу виконання.

Життєвий цикл торгівлі Solana

• Створення та ініціювання: Користувач ініціює транзакцію через гаманець.

• Трансляція: немає загального пулу пам'яті, транзакції надсилаються безпосередньо поточному та двом наступним пропонентам.

• Сортування: пропоненти на основі PoH(Proof of History) пакують блоки, час блоку лише 400 мілісекунд.

• Виконання: віртуальна машина Sealevel використовує детерміноване паралельне виконання, необхідно заздалегідь оголосити колекції читання та запису, щоб уникнути конфліктів.

• Оновлення статусу: Швидке підтвердження BFT-консенсусу.

Solana не використовує пам'яті для пулу, щоб уникнути вузьких місць у продуктивності. Через відсутність пам'яті для пулу та унікальний консенсус PoH Solana, вузли можуть швидко досягати консенсусу щодо порядку транзакцій, уникаючи потреби в черзі транзакцій у пам'яті, що дозволяє транзакціям майже миттєво виконуватись. Однак це також означає, що під час перевантаження мережі транзакції можуть бути відкинуті, а не чекати, і користувачам потрібно буде повторно подавати їх.

На відміну від цього, оптимістичний паралелізм Aptos не вимагає оголошення наборів для читання та запису, поріг для вузлів є нижчим, а TPS вищим.

Два шляхи паралельного виконання: Aptos проти Solana

Виконання транзакцій є оновленням стану блоку, це процес перетворення команди транзакції в остаточний стан. Паралельне виконання означає одночасний розрахунок стану мережі на багатоядерних процесорах. Зараз на ринку паралельне виконання ділиться на два види: детерміністичне паралельне виконання та оптимістичне паралельне виконання, різниця полягає в тому, як забезпечити відсутність конфліктів між паралельними транзакціями.

• Детерміноване паралельне ( Solana ): перед трансакцією необхідно оголосити набір для читання та запису, двигун Sealevel обробляє безконфліктні трансакції паралельно згідно з оголошенням, конфліктні трансакції виконуються серійно. Перевага - висока ефективність, недолік - високі вимоги до апаратного забезпечення.

• Оптимістичний паралелізм ( Aptos ): Припустимо, що транзакції не конфліктують, паралельне виконання Block-STM перевіряється, якщо є конфлікт, то повторюється. Попереднє сортування в пам'яті знижує ризик конфліктів, навантаження на вузли менше.

Приклад: баланс рахунку A 100, транзакція 1 переказує 70 до B, транзакція 2 переказує 50 до C. Solana попередньо підтверджує конфлікти через декларацію та обробляє по порядку; якщо Aptos виявить недостатній баланс після паралельного виконання, він відкоригує. Гнучкість Aptos робить його більш масштабованим.

Оптимістичний паралелізм через пам'ятковий пул для попереднього завершення підтвердження конфлікту

Оптимістичне припущення, що транзакції не конфліктують, не вимагає попереднього оголошення. Але щоб уникнути великої кількості конфліктів, які можуть призвести до затримки публічної мережі, Aptos проводить попереднє сортування на етапі трансляції транзакцій.

На Aptos, після того як транзакція потрапляє в загальний пул пам’яті, вона попередньо сортується відповідно до правил (, таких як FIFO та комісія за газ ), щоб забезпечити паралельне виконання транзакцій у блоці без конфліктів. Це означає, що пропоненти Aptos насправді не мають можливості сортування транзакцій, і в мережі немає будівельників блоків. Це попереднє сортування є ключовим для реалізації оптимістичного паралелізму Aptos, без необхідності в заявках на транзакції, як у Solana, що значно знижує вимоги до продуктивності вузлів. Вплив пулу пам’яті Aptos на TPS значно менший, ніж витрати, пов’язані із запровадженням заявок на транзакції в Solana, тому TPS Aptos може досягати 160000, що вдвічі перевищує Solana.

Наратив, оснований на безпеці, є напрямком розвитку Aptos

RWA

Aptos активно просуває токенізацію реальних активів та рішення для інституційних фінансів. Його Block-STM може паралельно обробляти кілька транзакцій з передачі активів, запобігаючи заторам у мережі, що викликають затримки в підтвердженні прав власності. Попереднє сортування в пулі пам'яті забезпечує виконання транзакцій у правильному порядку, підтримуючи надійність записів активів. Модульний дизайн і безпека мови Move допомагають у створенні надійних застосунків для RWA.

У липні 2024 року Aptos впровадить USDY від Ondo Finance та інтегрує його в основні DEX і платформи кредитування. У жовтні 2024 року Franklin Templeton запустить токен BENJI на Aptos. Aptos також співпрацює з Libre для просування токенізації цінних паперів, переводячи кілька інвестиційних фондів на блокчейн, що покращує доступ інституційних інвесторів.

Платежі стейблкоїнами

Мова Move Aptos запобігає подвійним витратам через модель ресурсів, забезпечуючи точність переказів стейблкоїнів. Низькі витрати на газ роблять її конкурентоспроможною у випадках малих платежів. Попереднє сортування в пам'яті та Block-STM гарантують стабільність платіжних транзакцій і низьку затримку.

Децентралізований консенсус AptosBFT знижує ризики централізації, модульна архітектура підтримує вбудовані перевірки KYC/AML. Aptos може задовольнити вимоги регуляторів фінансових установ, забезпечуючи при цьому ефективність мережі.

Переваги Aptos в сфері PayFi та платіжних стабільних монет полягають у поєднанні "безпеки, ефективності та відповідності". У майбутньому це може сприяти масовому впровадженню стабільних монет, створенню мережі міжнародних платежів або співпраці з платіжними гігантами для розробки системи розрахунків на блокчейні. Високий TPS та низькі витрати також можуть підтримувати мікроплатіжні сценарії, такі як миттєві відшкодування для творців контенту.

Підсумок: Технічні відмінності Aptos та майбутні наративи

Дизайн Aptos досягає балансу між продуктивністю та безпекою. Попереднє сортування пулу пам'яті в поєднанні з оптимістичним паралелізмом Block-STM знижує поріг входження для вузлів і забезпечує високу пропускну здатність у 160 000 TPS. Збереження механізму попереднього сортування забезпечує стабільність мережі при високих навантаженнях. Модель ресурсів мови Move забезпечує вищу безпеку.

Aptos демонструє потенціал у наративі RWA та PayFi. Висока пропускна спроможність підтримує масштабне оцифрування активів, вже укладено партнерство з багатьма фінансовими установами. У сфері платежів низька вартість, висока ефективність та відповідність вимогам підтримують мікроплатежі та транскордонні розрахунки.

У майбутньому Aptos може завдяки наративу "ціннісної мережі на основі безпеки" з'єднати традиційні фінанси з екосистемою блокчейну, продовжуючи активно працювати в сферах RWA та PayFi, створюючи нову архітектуру публічних ланцюгів, що поєднує довіру та масштабованість.