Análisis en profundidad del ciclo de vida de las transacciones: diferencias técnicas entre Ethereum, Solana y Aptos

Comparar las diferencias en la tecnología blockchain puede parecer aburrido debido a las diferentes perspectivas de análisis. Para entender rápida y precisamente las diferencias entre las diversas cadenas públicas, es crucial elegir el punto de entrada adecuado. Este artículo tomará como referencia el ciclo de vida de una transacción, analizando los pasos completos desde la creación hasta la actualización del estado final, incluyendo la creación e inicio, difusión, ordenamiento, ejecución y actualización del estado, con el fin de comprender las ideas de diseño y las decisiones técnicas de cada cadena pública.

Todas las transacciones de blockchain giran en torno a estos cinco pasos. Este artículo se centrará en Aptos, analizará su diseño único y comparará las diferencias clave entre Ethereum y Solana.

Aptos: Diseño optimista y de alto rendimiento en paralelo

Aptos es una cadena pública que enfatiza el alto rendimiento, su ciclo de vida de transacciones es similar al de Ethereum, pero logra mejoras significativas a través de una ejecución optimista en paralelo y optimización de la memoria. A continuación se presentan los pasos clave del ciclo de vida de las transacciones en Aptos:

Crear e iniciar

La red Aptos consta de nodos ligeros, nodos completos y validadores. Los usuarios inician transacciones a través de nodos ligeros ( como billeteras o aplicaciones ), los nodos ligeros reenvían las transacciones a nodos completos cercanos, y los nodos completos luego sincronizan con los validadores.

transmisión

Aptos mantiene el pool de memoria, pero no se comparte entre pools de memoria después de QuorumStore. A diferencia de Ethereum, su pool de memoria no es solo un búfer de transacciones. Después de que una transacción entra en el pool de memoria, el sistema la preordena según las reglas ( como FIFO o tarifas de Gas ), asegurando que no haya conflictos en la ejecución paralela posterior. Este diseño evita los altos requisitos de hardware que necesita Solana para declarar anticipadamente el conjunto de lectura/escritura.

orden

Aptos utiliza el consenso AptosBFT, donde el proponente no puede ordenar libremente las transacciones. La aip-68 otorga al proponente el derecho adicional de llenar las transacciones que han sido retrasadas. La preordenación del grupo de memoria se ha completado anticipadamente para evitar conflictos, y la generación de bloques depende más de la cooperación entre los validadores que del liderazgo del proponente.

ejecutar

Aptos utiliza la tecnología Block-STM para lograr la ejecución paralela optimista. Las transacciones se asumen sin conflictos y se procesan simultáneamente; si se detecta un conflicto después de la ejecución, las transacciones afectadas se volverán a ejecutar. Este enfoque aprovecha los procesadores multinúcleo para mejorar la eficiencia, con un TPS de hasta 160,000.

actualización de estado

Estado de sincronización del validador, la finalización se confirma mediante puntos de control, similar al mecanismo de Epoch de Ethereum, pero con mayor eficiencia.

La ventaja principal de Aptos radica en la combinación de la paralelización optimista y la preordenación del pool de memoria, lo que reduce los requisitos de rendimiento de los nodos y aumenta significativamente el rendimiento.

Ethereum: Referencia de ejecución serial

Ethereum, como pionero de los contratos inteligentes, es el punto de partida de la tecnología de cadenas públicas, y su ciclo de vida de transacciones proporciona un marco básico para entender Aptos.

ciclo de vida de las transacciones de Ethereum

• Crear e iniciar: los usuarios inician transacciones a través de una billetera mediante una puerta de enlace de retransmisión o una interfaz RPC.

• Transmisión: la transacción entra en el pool de memoria pública, esperando ser empaquetada.

• Ordenación: Después de la actualización de PoS, los constructores de bloques empaquetan las transacciones según el principio de maximización de beneficios y las presentan al proponente después de la subasta de la capa de retransmisión.

• Ejecución: procesamiento de transacciones en serie EVM, actualización de estado en un solo hilo.

• Actualización de estado: El bloque debe ser confirmado por dos puntos de control para asegurar su finalización.

La ejecución serial de Ethereum y el diseño del pool de memoria limitan el rendimiento, con un tiempo de bloque de 12 segundos/slot y un TPS bajo. En comparación, Aptos ha logrado un salto cualitativo mediante la ejecución paralela y la optimización del pool de memoria.

Solana: optimización extrema de paralelismo determinista

Solana es conocida por su alto rendimiento, y su ciclo de vida de transacciones difiere significativamente del de Aptos, especialmente en la piscina de memoria y en la forma de ejecución.

ciclo de vida de las transacciones de Solana

• Crear e iniciar: los usuarios inician transacciones a través de la billetera.

• Broadcast: Sin un pool de memoria pública, las transacciones se envían directamente a los proponentes actuales y a los dos siguientes.

• Orden: Los proponentes empaquetan bloques basados en PoH(Prueba de Historia), el tiempo de bloque es de solo 400 milisegundos.

• Ejecución: La máquina virtual Sealevel utiliza ejecución paralela determinista, se deben declarar previamente los conjuntos de lectura y escritura para evitar conflictos.

• Actualización de estado: Confirmación rápida de consenso BFT.

La razón por la que Solana no utiliza un pool de memoria es que el pool de memoria podría convertirse en un cuello de botella de rendimiento. Debido a la ausencia de un pool de memoria, y a la única consenso PoH de Solana, los nodos pueden llegar rápidamente a un consenso sobre el orden de las transacciones, evitando la necesidad de que las transacciones hagan cola en el pool de memoria, permitiendo que las transacciones se realicen casi de inmediato. Sin embargo, esto también significa que en caso de sobrecarga de la red, las transacciones pueden ser descartadas en lugar de esperar, y los usuarios deben volver a enviarlas.

En comparación, la paralelización optimista de Aptos no requiere declarar conjuntos de lectura y escritura, tiene un umbral de nodo más bajo, pero su TPS es más alto.

Dos caminos de ejecución paralela: Aptos vs Solana

La ejecución de la transacción representa una actualización del estado del bloque, es el proceso en el cual la instrucción de inicio de la transacción se convierte en un estado final. ¿Cómo se entiende este cambio? El nodo asume que la transacción fue exitosa y calcula su impacto en el estado de la red, este proceso de cálculo es la ejecución.

Por lo tanto, la ejecución paralela en la blockchain se refiere al proceso en el que procesadores multinúcleo calculan simultáneamente el estado de la red. En el mercado actual, la ejecución paralela se divide en dos formas: ejecución paralela determinista y ejecución paralela optimista. La diferencia entre estas dos direcciones de desarrollo radica en cómo asegurar que las transacciones paralelas no entren en conflicto, es decir, si existe una relación de dependencia entre las transacciones.

De esto se deduce que el momento de determinar los conflictos de dependencias de transacciones paralelas en el ciclo de vida de las transacciones —decide la diferenciación entre las dos direcciones de desarrollo de ejecución paralela determinista y ejecución paralela optimista, Aptos y Solana eligieron diferentes direcciones:

• Paralelismo determinista ( Solana ): Antes de difundir la transacción, es necesario declarar el conjunto de lectura y escritura. El motor Sealevel procesa las transacciones sin conflicto en paralelo según la declaración, mientras que las transacciones en conflicto se ejecutan de manera secuencial. La ventaja es la eficiencia, y la desventaja son los altos requisitos de hardware.

• Optimismo en paralelo ( Aptos ): Se supone que las transacciones no tienen conflictos, la ejecución en paralelo de Block-STM se verifica después, si hay conflictos se reintenta. La preordenación del pool de memoria reduce el riesgo de conflictos, aliviando la carga de los nodos.

Ejemplo: Saldo de la cuenta A 100, transacción 1 transfiere 70 a B, transacción 2 transfiere 50 a C. Solana confirma conflictos anticipadamente mediante declaraciones y los procesa en orden; Aptos, si encuentra saldo insuficiente después de la ejecución paralela, ajusta nuevamente. La flexibilidad de Aptos lo hace más escalable.

Confirmación de conflictos anticipada a través de la memoria en paralelo optimista

La idea central de la paralelización optimista es suponer que las transacciones procesadas en paralelo no entrarán en conflicto, por lo que antes de la ejecución de la transacción, la aplicación no necesita enviar una declaración de transacción. Si se detecta un conflicto al validar después de la ejecución de la transacción, Block-STM volverá a ejecutar las transacciones afectadas para garantizar la consistencia.

Sin embargo, en la práctica, si no se confirma previamente si hay conflictos en las dependencias de las transacciones, durante la ejecución real pueden surgir numerosos errores, lo que puede causar que la cadena de bloques pública funcione de manera ineficiente. Por lo tanto, la paralelización optimista no es simplemente suponer que las transacciones no tienen conflictos, sino que en una cierta etapa se evitan riesgos por adelantado, y esta etapa es la etapa de difusión de transacciones.

En Aptos, una vez que una transacción entra en el pool de memoria pública, se pre-ordena según ciertas reglas ( como FIFO y el costo de Gas ), asegurando que las transacciones dentro de un bloque no entren en conflicto durante la ejecución paralela. De esto se puede ver que los proponentes de Aptos en realidad no tienen la capacidad de ordenar transacciones, y no existen constructores de bloques en la red. Esta pre-ordenación de transacciones es clave para que Aptos logre la paralelización optimista. A diferencia de Solana, que necesita introducir declaraciones de transacciones, Aptos no requiere este mecanismo, lo que reduce considerablemente los requisitos de rendimiento de los nodos. En cuanto al costo de la red para asegurar que las transacciones no entren en conflicto, la influencia de Aptos al agregar el pool de memoria sobre el TPS es mucho menor que el costo de introducir declaraciones de transacciones en Solana. Por lo tanto, el TPS de Aptos puede alcanzar 160,000, más del doble que el de Solana.

La narrativa basada en la seguridad es la dirección de desarrollo de Aptos

RWA

Aptos está avanzando activamente en la tokenización de activos reales y soluciones de finanzas institucionales. En comparación con Ethereum, el Block-STM de Aptos puede procesar en paralelo múltiples transacciones de transferencia de activos, evitando retrasos en la verificación de derechos causados por la congestión de la red. En ciertas cadenas públicas, a pesar de que la velocidad de transacción es rápida, el diseño sin memoria puede resultar en la pérdida de transacciones durante la sobrecarga de la red, afectando la estabilidad de la verificación de derechos de los activos reales (RWA). El preordenamiento de la memoria de Aptos garantiza que las transacciones ingresen a la ejecución en orden, manteniendo la fiabilidad de los registros de activos incluso en períodos de alta demanda. Los RWA requieren el apoyo de contratos inteligentes complejos, como la división de activos, la distribución de ingresos y la verificación de cumplimiento. El diseño modular y la seguridad del lenguaje Move permiten a los desarrolladores construir aplicaciones RWA confiables con mayor facilidad. En comparación, la complejidad del lenguaje de programación y los riesgos de vulnerabilidad de otras cadenas públicas aumentan los costos de desarrollo o requieren una curva de aprendizaje más alta para los desarrolladores. La sostenibilidad ecológica de Aptos tiene el potencial de atraer más proyectos RWA, formando un ciclo positivo. El potencial de Aptos en el ámbito de los RWA radica en la combinación de seguridad y rendimiento. En el futuro, puede centrarse en colaborar con instituciones financieras tradicionales para llevar activos de alto valor como bonos y acciones a la cadena, utilizando el lenguaje Move para crear estándares de tokenización con un fuerte cumplimiento. Esta narrativa de "seguridad + eficiencia" puede permitir que Aptos se destaque en el mercado de RWA.

En julio de 2024, Aptos anunció oficialmente la incorporación de USDY de Ondo Finance a su ecosistema, y se integrará en los principales DEX y aplicaciones de préstamos. Hasta el 10 de marzo, la capitalización de mercado de USDY en Aptos era de aproximadamente 15 millones de dólares, lo que representa aproximadamente el 2.5% de la capitalización total de USDY. En octubre de 2024, Aptos anunció que Franklin Templeton había lanzado el fondo de mercado monetario del gobierno de EE. UU. en la red Aptos, representado por el token BENJI (FOBXX). Además, Aptos está colaborando con Libre para promover la tokenización de valores, llevando los fondos de inversión de Brevan Howard, BlackRock y Hamilton Lane a la cadena, mejorando el acceso para los inversores institucionales.

pago de stablecoin

El pago con stablecoins debe garantizar la finalización de las transacciones y la seguridad de los activos. El lenguaje Move de Aptos previene el doble gasto a través de un modelo de recursos, asegurando la precisión de cada transferencia de stablecoin. Por ejemplo, cuando los usuarios pagan con USDC en Aptos, el estado de la transacción está estrictamente protegido, evitando la pérdida de fondos debido a vulnerabilidades en el contrato. Además, las bajas tarifas de Gas de Aptos ( se benefician de la alta TPS que distribuye costos ), lo que lo hace muy competitivo en escenarios de pagos pequeños. Las altas tarifas de Gas de Ethereum limitan sus aplicaciones de pago, mientras que algunas cadenas públicas, aunque tienen costos bajos, pueden experimentar riesgos de abandono de transacciones durante la congestión de la red, lo que podría afectar la experiencia del usuario. El preordenamiento de la memoria en la piscina de Aptos y Block-STM garantizan la estabilidad y baja latencia de las transacciones de pago.

PayFi y los pagos con stablecoins deben equilibrar la descentralización y la conformidad regulatoria. El consenso descentralizado de AptosBFT reduce el riesgo de centralización, mientras que su arquitectura modular permite a los desarrolladores integrar controles KYC/AML. Por ejemplo, un emisor de stablecoins puede desplegar un contrato de conformidad en Aptos, asegurando que las transacciones cumplan con las regulaciones locales sin sacrificar la eficiencia de la red. Esto es superior al modelo de retransmisión centralizada de algunas cadenas públicas y también compensa las posibles debilidades de conformidad dominadas por proponentes en otras cadenas públicas. El diseño equilibrado de Aptos lo hace más adecuado para la entrada de instituciones financieras.

El potencial de Aptos en el ámbito de PayFi y los pagos con stablecoins radica en la tríada de "seguridad, eficiencia y cumplimiento". En el futuro, se continuará impulsando la adopción masiva de stablecoins, creando una red de pagos transfronterizos o colaborando con gigantes de los pagos para desarrollar sistemas de liquidación en la cadena. Un alto TPS y bajos costos también pueden apoyar escenarios de micropagos, como las recompensas en tiempo real para creadores de contenido. La narrativa de Aptos puede centrarse en "infraestructura de pago de próxima generación", atrayendo flujos de usuarios y empresas en ambas direcciones.

Las ventajas de Aptos en seguridad—preordenamiento del grupo de memoria, Block-STM, AptosBFT y el lenguaje Move—no solo mejoran la capacidad de resistencia a ataques, sino que también establecen una base sólida para las narrativas RWA y PayFi. En el ámbito de RWA, su alta seguridad y capacidad de procesamiento soportan la tokenización de activos y transacciones a gran escala; en PayFi y pagos con stablecoins, el bajo costo y la eficiencia impulsan la implementación de aplicaciones en el mundo real. En comparación con otras cadenas de bloques, su robustez.