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

Порівняння відмінностей у технології блокчейн може здаватися нудним через різні кути аналізу. Щоб швидко і точно зрозуміти відмінності між різними публічними блокчейнами, вибір відповідної точки входу є надзвичайно важливим. У цій статті ми проаналізуємо повний процес життєвого циклу транзакції від створення до оновлення фінального стану, включаючи створення та ініціювання, трансляцію, сортування, виконання та оновлення стану, щоб зрозуміти дизайн та технічні компроміси кожного публічного блокчейну.

Усі транзакції в блокчейні відбуваються навколо цих п'яти кроків. У цій статті буде зосереджено увагу на Aptos, розглянуто його унікальний дизайн та порівняно ключові відмінності з Ethereum та Solana.

Aptos: Оптимістичний паралелізм та висока продуктивність

Aptos є публічною блокчейном, який акцентує увагу на високій продуктивності, його життєвий цикл транзакцій подібний до Ethereum, але досягає значного покращення завдяки унікальному оптимістичному паралельному виконанню та оптимізації пулу пам'яті. Нижче наведені ключові етапи життєвого циклу транзакцій на Aptos:

Створення та ініціювання

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

трансляція

Aptos зберігає пам'ятковий пул, однак після QuorumStore пам'яткові пули не діляться. На відміну від Ethereum, його пам'ятковий пул не лише буфер для транзакцій. Після того як транзакція потрапляє в пам'ятковий пул, система попередньо сортує її відповідно до правил (, таких як FIFO або витрати на газ ), щоб забезпечити відсутність конфліктів під час наступного паралельного виконання. Такий дизайн запобігає високим вимогам до апаратного забезпечення, які вимагає Solana через необхідність заздалегідь оголошувати набори читання та запису.

сортування

Aptos використовує консенсус AptosBFT, пропоненту принципово заборонено вільно сортувати транзакції, aip-68 надає пропоненту додаткове право заповнювати затримані транзакції. Передсортування в мемпулі було завершено заздалегідь для уникнення конфліктів, генерація блоків більше залежить від співпраці між валідаторами, а не від домінування пропонента.

виконати

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

Оновлення статусу

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

Основна перевага Aptos полягає в поєднанні оптимістичного паралелізму та попереднього сортування в пулі пам'яті, що не лише знижує вимоги до продуктивності вузлів, але й значно підвищує пропускну здатність.

Ethereum: базове виконання в послідовному режимі

Ethereum як творець смарт-контрактів є відправною точкою технології публічних ланцюгів, а його життєвий цикл угод забезпечує базову структуру для розуміння Aptos.

життєвий цикл транзакцій Ethereum

• Створення та ініціювання: користувачі ініціюють транзакцію через гаманець за допомогою релейного шлюзу або RPC-інтерфейсу.

• Трансляція: Транзакція потрапила до загального пулу пам'яті, чекає на упакування.

• Сортування: Після оновлення PoS, побудовники блоків пакують транзакції відповідно до принципу максимізації прибутку, а потім подають їх пропонувальнику після аукціону на релейному рівні.

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

• Оновлення статусу: блок повинен пройти через дві контрольні точки для підтвердження остаточності.

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

Solana: максимальна оптимізація з гарантованою паралельністю

Solana відома своєю високою продуктивністю, її життєвий цикл транзакцій суттєво відрізняється від Aptos, особливо в пулі пам'яті та способах 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 пропозиціонерам.

• 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 набори читання та запису, щоб уникнути конфліктів.

• Оновлення статусу: Швидке підтвердження BFT-консенсусу.

Причиною, чому Solana не використовує мемпул, є те, що мемпул може стати вузьким місцем продуктивності. Оскільки немає мемпулу, і завдяки унікальному консенсусу PoH Solana, вузли можуть швидко досягати консенсусу щодо порядку транзакцій, що усуває потребу в черзі транзакцій у мемпулі, транзакції можуть майже миттєво виконуватись. Проте це також означає, що під час перевантаження мережі транзакції можуть бути відкинуті, а не чекати, тому користувачам потрібно повторно надсилати їх.

На відміну від цього, оптимістичне паралельне виконання Aptos не вимагає оголошення наборів читання та запису, поріг для вузлів є нижчим, але TPS вищий.

Два шляхи паралельного виконання: Aptos проти Solana

Виконання угоди є оновленням стану блоку, це процес перетворення команди ініціювання угоди в стан з остаточністю. Як слід розуміти цю зміну? Вузол припускає, що угода пройшла успішно, обчислює її вплив на стан мережі, і цей обчислювальний процес є виконанням.

Отже, паралельне виконання в блокчейні відноситься до процесу одночасного обчислення стану мережі багатоядерними процесорами. У сучасному ринку паралельне виконання поділяється на два типи: детерміноване паралельне виконання та оптимістичне паралельне виконання. Різниця між цими двома напрямками розвитку корениться в тому, як забезпечити відсутність конфліктів між паралельними транзакціями — тобто, чи існує залежність між транзакціями.

Отже, видно, що визначення моменту конфлікту залежностей паралельних транзакцій у життєвому циклі транзакцій — це те, що призвело до розмежування двох напрямків розробки: детермінованого паралельного виконання та оптимістичного паралельного виконання. Aptos та Solana обрали різні напрямки:

• Визначена паралельність ( Solana ): перед трансляцією транзакцій необхідно оголосити набір на читання та запис, двигун Sealevel обробляє безконфліктні транзакції паралельно на основі оголошення, конфліктні транзакції виконуються послідовно. Перевага в ефективності, недолік в високих вимогах до обладнання.

• Оптимістичний паралелізм ( Aptos ): припускаючи, що транзакції не конфліктують, Block-STM виконує паралельну перевірку, якщо є конфлікт, то повторна спроба. Попереднє сортування в пам'яті знижує ризик конфліктів, навантаження на вузли менше.

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

Оптимістичне паралельне завершення підтвердження конфлікту через пул пам'яті

Основна ідея оптимістичного паралелізму полягає в припущенні, що паралельно оброблювані транзакції не будуть конфліктувати, тому перед виконанням транзакцій на стороні додатку не потрібно подавати заяву про транзакцію. Якщо під час перевірки після виконання транзакцій буде виявлено конфлікт, Block-STM повторно виконає транзакції, що постраждали, щоб забезпечити узгодженість.

Проте на практиці, якщо заздалегідь не підтвердити, чи є конфлікти в залежностях транзакцій, під час фактичного виконання може виникнути безліч помилок, що призведе до затримок у роботі публічної блокчейн-мережі. Тому оптимістичне паралельне виконання не є простою гіпотезою, що транзакції не конфліктують, а є етапом, на якому заздалегідь уникнули ризиків, цей етап — це етап трансляції транзакцій.

На Aptos, після того як транзакції потрапляють до загального пулу пам'яті, вони попередньо сортуються згідно з певними правилами (, такими як FIFO та вартість газу ), щоб забезпечити, що транзакції в одному блоці не конфліктують під час паралельного виконання. Як видно, пропоненти Aptos насправді не мають можливості сортування транзакцій, і в мережі немає будівельників блоків. Це попереднє сортування транзакцій є ключовим для реалізації оптимістичного паралелізму Aptos. На відміну від Solana, яка повинна впроваджувати заяви про транзакції, Aptos не потребує цього механізму, що значно знижує вимоги до продуктивності вузлів. Щодо мережевих витрат на забезпечення відсутності конфліктів транзакцій, вплив пулу пам'яті Aptos на TPS значно менший, ніж витрати Solana на впровадження заяв про транзакції. Тому TPS Aptos може досягати 160 000, що більш ніж у два рази перевищує Solana.

Наратив, оснований на безпеці, є напрямом розвитку Aptos

RWA

Aptos активно просуває токенізацію реальних активів та фінансові рішення для установ. У порівнянні з Ethereum, Block-STM Aptos може паралельно обробляти кілька транзакцій з передачею активів, уникаючи затримок у підтвердженні прав власності, спричинених перевантаженням мережі. На деяких публічних блокчейнах, хоча швидкість транзакцій висока, відсутність дизайну пам'яті може призвести до скидання транзакцій під час перевантаження мережі, що вплине на стабільність підтвердження прав власності RWA. Попереднє упорядкування пам'яті Aptos забезпечує виконання транзакцій у порядку, навіть у години пік, зберігаючи надійність записів активів. RWA вимагає складної підтримки смарт-контрактів, таких як поділ активів, розподіл доходів та перевірка відповідності. Модульний дизайн та безпека мови Move дозволяють розробникам легше створювати надійні додатки RWA. У порівнянні, складність програмування та ризики вразливостей інших публічних блокчейнів збільшують витрати на розробку або вимагають високих вимог до навчальної кривої для розробників. Екологічна дружелюбність Aptos має надію залучити більше проектів RWA, створюючи позитивний цикл. Потенціал Aptos у сфері RWA полягає в поєднанні безпеки та продуктивності. У майбутньому він може зосередитися на співпраці з традиційними фінансовими установами, щоб перенести на ланцюг високовартісні активи, такі як облігації та акції, використовуючи мову Move для створення стандартів токенізації з високою відповідністю. Ця наратив "безпечно + ефективно" дозволить Aptos виділитися на ринку RWA.

У липні 2024 року Aptos офіційно оголосив про інтеграцію USDY від Ondo Finance в свою екосистему, а також про інтеграцію на основних DEX та кредитних додатках. Станом на 10 березня, ринкова капіталізація USDY на Aptos становила приблизно 15 мільйонів доларів, що складає близько 2,5% від загальної ринкової капіталізації USDY. У жовтні 2024 року Aptos оголосив, що Franklin Templeton запустив на Aptos Network фонд грошового ринку США, представлений токеном BENJI (FOBXX). Крім того, Aptos співпрацює з Libre для просування токенізації цінних паперів, переводячи інвестиційні фонди Brevan Howard, BlackRock та Hamilton Lane на блокчейн, щоб покращити доступ для інституційних інвесторів.

Оплата стабільною монетою

Платежі в стабільних монетах повинні забезпечити остаточність транзакцій та безпеку активів. Мова Move Aptos запобігає подвійним витратам через модель ресурсів, гарантуючи точність кожного переказу стабільної монети. Наприклад, коли користувач платить USDC на Aptos, стан транзакції оновлюється під суворим захистом, щоб уникнути втрати коштів через вразливості в контракті. Крім того, низькі витрати на газ Aptos ( вигідно відрізняються завдяки високому TPS, що розподіляє витрати ), що робить їх надзвичайно конкурентоспроможними в сценаріях малих платежів. Високі витрати на газ Ethereum обмежують його платіжні застосування, тоді як деякі публічні блокчейни, хоча й мають низькі витрати, можуть піддавати ризику відкидання транзакцій під час перевантаження мережі, що може вплинути на досвід користувачів. Пре-сортування пам'яті Aptos і Block-STM забезпечують стабільність платіжних транзакцій та низьку затримку.

PayFi та стабільні монети повинні враховувати як децентралізацію, так і регуляторну відповідність. Децентралізований консенсус AptosBFT знижує ризики централізації, водночас його модульна архітектура підтримує вбудовування KYC/AML перевірок для розробників. Наприклад, емітент стабільної монети може розгорнути комплаєнс-контракт на Aptos, щоб забезпечити відповідність транзакцій місцевим нормам без шкоди для ефективності мережі. Це краще, ніж централізовані релейні моделі деяких публічних блокчейнів, а також компенсує потенційні недоліки відповідності, які можуть виникнути внаслідок домінування пропозицій інших публічних блокчейнів. Збалансований дизайн Aptos робить його більш придатним для виходу фінансових установ.

Потенціал Aptos у сфері платіжних фінансів та стабільних монет полягає в "безпеці, ефективності та відповідності" як триєдиній основі. У майбутньому буде продовжено сприяти масовому впровадженню стабільних монет, створенню мережі трансакцій через кордони або співпраці з платіжними гігантами для розробки системи розрахунків на блокчейні. Висока TPS та низькі витрати також підтримують мікроплатіжні сценарії, такі як миттєві підписки для контент-креаторів. Наратив Aptos може зосередитися на "інфраструктурі наступного покоління для платежів", приваблюючи двосторонній трафік бізнесу та користувачів.

Переваги Aptos у сфері безпеки — попередня сортування пулу пам'яті, Block-STM, AptosBFT та мова Move — не лише підвищили стійкість до атак, але й заклали міцний фундамент для наративу RWA та PayFi. У сфері RWA його висока безпека та пропускна здатність підтримують токенізацію активів та масштабні транзакції; у PayFi та платежах зі стейблкоїнами низькі витрати та ефективність сприяють впровадженню реальних застосувань. У порівнянні з іншими публічними блокчейнами, що відзначаються стабільністю.