Перспектива жизненного цикла транзакций: анализ технических различий между Ethereum, Solana и Aptos

Сравнение технических характеристик различных публичных блокчейнов может показаться скучным и неинтересным. Чтобы быстро и точно понять различия между Aptos и другими публичными блокчейнами, в данной статье выбрана точка зрения жизненного цикла транзакции, и проанализирован полный процесс транзакции от создания до обновления окончательного состояния, включая пять шагов: создание и инициирование, трансляция, сортировка, выполнение и обновление состояния.

Все блокчейн-транзакции строятся вокруг этих пяти шагов. В этой статье мы сосредоточимся на Aptos, проанализируем его уникальный дизайн и сравним ключевые различия с Ethereum и Solana.

Aptos: Оптимистичное параллельное выполнение и высокопроизводительный дизайн

Aptos — это публичная цепочка, ориентированная на высокую производительность, чей жизненный цикл транзакций схож с Ethereum, но благодаря уникальному оптимистичному параллельному исполнению и оптимизации пула памяти достигла значительного увеличения.

Создание и инициирование

Сеть Aptos состоит из легких узлов, полных узлов и валидаторов. Пользователи инициируют транзакции через легкие узлы, которые пересылают транзакции ближайшим полным узлам, после чего полные узлы синхронизируются с валидаторами.

Радио

Aptos сохранил пул памяти, но после QuorumStore пулы памяти не обмениваются данными. В отличие от Ethereum, его пул памяти не только буфер для транзакций. После того как транзакция попадает в пул памяти, система выполняет предварительную сортировку на основе правил, чтобы гарантировать отсутствие конфликтов транзакций при последующем параллельном выполнении. Этот дизайн избегает высоких аппаратных требований, которые необходимы Solana для предварительного объявления наборов на чтение и запись.

сортировка

Aptos использует консенсус AptosBFT, где инициатор в принципе не может произвольно упорядочивать транзакции. aip-68 предоставляет инициатору дополнительные права на заполнение отложенных транзакций. Предварительная сортировка в пуле памяти уже завершена для предотвращения конфликтов, а создание блоков больше зависит от сотрудничества между валидаторами.

Выполнить

Aptos использует технологию Block-STM для реализации оптимистичного параллельного выполнения. Транзакции предполагаются без конфликтов и обрабатываются одновременно; если после выполнения обнаруживается конфликт, затронутые транзакции будут переисполнены. Этот метод использует многопроцессорные системы для повышения эффективности, TPS может достигать 160 000.

Обновление статуса

Состояние синхронизации валидаторов, финализация подтверждается контрольной точкой, аналогично механизму Epoch в Эфире, но с большей эффективностью.

Ключевое преимущество Aptos заключается в сочетании оптимистичного параллелизма и предварительной сортировки в пуле памяти, что снижает требования к производительности узлов и значительно увеличивает пропускную способность.

Ethereum: Бенчмарк последовательного выполнения

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

Жизненный цикл транзакций Ethereum

• Создание и инициирование: Пользователь инициирует транзакцию через кошелек, используя шлюз реле или RPC-интерфейс.
• Трансляция: Сделка попадает в публичный мемпул и ожидает упаковки.
• Сортировка: После обновления PoS строители блоков упаковывают транзакции по принципу максимизации прибыли, после чего слой ретрансляции делает ставку и передает их предложителю.
• Исполнение: EVM последовательно обрабатывает транзакции, обновляет состояние в однопоточном режиме.
• Обновление статуса: Блок должен пройти два контрольных пункта для подтверждения окончательности.

Серийное выполнение и проектирование пула памяти Ethereum ограничивают производительность, время блока составляет 12 секунд/слот, TPS низкий. В отличие от этого, Aptos достиг качественного скачка благодаря параллельному выполнению и оптимизации пула памяти.

Solana: предельная оптимизация с детерминированным параллелизмом

Solana известен высокой производительностью, его жизненный цикл транзакций значительно отличается от Aptos, особенно в пуле памяти и способах выполнения.

Жизненный цикл сделки Solana

• Создание и инициирование: пользователи инициируют транзакцию через кошелек.
• Трансляция: нет общего пула памяти, транзакции отправляются непосредственно текущему и двум следующим предложителям.
• Сортировка: Предложители упаковывают блоки на основе PoH (Proof of History), время блока составляет всего 400 миллисекунд.
• Исполнение: виртуальная машина Sealevel использует детерминированное параллельное выполнение, необходимо заранее объявить наборы чтения и записи, чтобы избежать конфликтов.
• Обновление статуса: Быстрое подтверждение BFT-консенсуса.

Причина, по которой Solana не использует пул памяти, заключается в том, что пул памяти может стать узким местом в производительности. Из-за отсутствия пула памяти и уникального консенсуса PoH Solana узлы могут быстро достигать консенсуса по порядку транзакций, избегая необходимости ожидания транзакций в пуле памяти, что позволяет почти мгновенно завершать транзакции. Однако это также означает, что в случае перегрузки сети транзакции могут быть отклонены, а не ожидать, и пользователям придется повторно отправлять их.

В сравнении, оптимистичный параллелизм Aptos не требует объявления наборов на чтение и запись, порог для узлов ниже, а TPS выше.

Два пути параллельного выполнения: Aptos против Solana

Исполнение транзакции представляет собой обновление состояния блока, процесс преобразования команды инициирования транзакции в состояние с окончательным статусом. Параллельное исполнение в блокчейне относится к процессу одновременного вычисления состояния сети с использованием многопроцессорных систем. В настоящее время параллельное исполнение на рынке делится на два типа: детерминированное параллельное исполнение и оптимистичное параллельное исполнение.

Aptos и Solana выбрали разные направления:

• Детерминированный параллелизм (Solana): перед трансляцией транзакции необходимо объявить наборы чтения и записи, движок Sealevel обрабатывает параллельные транзакции без конфликтов в соответствии с объявлением, конфликтующие транзакции выполняются последовательно. Преимущества: высокая эффективность, недостатки: высокие требования к оборудованию.

• Оптимистичное параллельное выполнение (Aptos): предполагается, что транзакции не конфликтуют, Block-STM выполняет параллельную проверку, а в случае конфликта происходит повторная попытка. Предварительная сортировка в памяти снижает риск конфликтов, что облегчает нагрузку на узлы.

Оптимистичное параллельное завершение подтверждения конфликтов через пул памяти

Основная идея оптимистичного параллелизма заключается в предположении, что транзакции, обрабатываемые параллельно, не будут конфликтовать, поэтому на стороне приложения нет необходимости отправлять заявление о транзакции перед ее выполнением. Если во время проверки после выполнения транзакции обнаружен конфликт, Block-STM повторно выполнит затронутые транзакции для обеспечения согласованности.

На Aptos после того, как транзакция попадает в общую память, она проходит предварительную сортировку по определенным правилам, чтобы гарантировать, что транзакции в одном блоке не будут конфликтовать при параллельном выполнении. Эта предварительная сортировка транзакций является ключом к реализации оптимистичного параллелизма в Aptos. В отличие от Solana, которая требует введения деклараций транзакций, Aptos не нуждается в этом механизме, что значительно снижает требования к производительности узлов. Что касается сетевых затрат на обеспечение отсутствия конфликтов транзакций, влияние памяти на TPS в Aptos гораздо меньше, чем затраты, связанные с введением деклараций транзакций в Solana. Поэтому TPS Aptos может достигать 160,000, что более чем в два раза превышает Solana.

Наратив, основанный на безопасности, является направлением развития Aptos

RWA

Aptos активно продвигает токенизацию реальных активов и решения для институциональных финансов. В отличие от Ethereum, Block-STM Aptos может обрабатывать несколько транзакций по передаче активов параллельно, что позволяет избежать задержек в подтверждении прав из-за перегрузки сети. Предварительная сортировка в памяти Aptos гарантирует последовательное выполнение транзакций, даже в пиковые часы, что обеспечивает надежность учета активов.

Модульный дизайн и безопасность языка Move позволяют разработчикам легче создавать надежные приложения RWA. Потенциал Aptos в области RWA заключается в сочетании безопасности и производительности. В будущем он может сосредоточиться на сотрудничестве с традиционными финансовыми учреждениями для токенизации высокоценного актива, такого как облигации и акции, с помощью языка Move для создания стандартов токенизации с высокой степенью соблюдения.

В июле 2024 года Aptos официально объявил о внедрении USDY от Ondo Finance в свою экосистему и интеграции с основными DEX и кредитными приложениями. 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 Franklin Templeton запустил на Aptos Network фонд денежного рынка правительства США (FOBXX), представленный токеном BENJI. Кроме того, Aptos сотрудничает с Libre для продвижения токенизации ценных бумаг, переводя инвестиционные фонды Brevan Howard, BlackRock и Hamilton Lane на блокчейн, что усиливает доступ институциональных инвесторов.

платежи в стейблкоинах

Платежи в стабильных монетах требуют обеспечения окончательности транзакций и безопасности активов. Язык Move от Aptos предотвращает двойные расходы благодаря модели ресурсов, обеспечивая точность каждой транзакции со стабильной монетой. Низкие комиссии за газ от Aptos делают его очень конкурентоспособным в сценариях малых платежей. Предварительная сортировка пулов памяти Aptos и Block-STM обеспечивают стабильность платежных транзакций и низкую задержку.

PayFi и стабильные монеты должны сочетать децентрализацию и соответствие нормативным требованиям. Децентрализованный консенсус AptosBFT снижает риски централизации, в то время как его модульная архитектура поддерживает внедрение проверок KYC/AML для разработчиков. Сбалансированный дизайн Aptos делает его более подходящим для входа финансовых учреждений.

Потенциал Aptos в области PayFi и платежей со стабильными монетами заключается в триаде "безопасность, эффективность, соответствие". В будущем будет продолжаться продвижение широкого использования стабильных монет, создание сети трансакций между странами или сотрудничество с платежными гигантами для разработки систем расчета на блокчейне. Высокая пропускная способность и низкие затраты также могут поддерживать сценарии микроплатежей, такие как моментальные вознаграждения для создателей контента.

Итог: Технические различия Aptos и будущая нарратив

Дизайн Aptos достигает тонкого баланса между производительностью и безопасностью. Его предварительная сортировка в пуле памяти, объединенная с оптимистичным параллелизмом Block-STM, снижает порог ввода для узлов и обеспечивает высокую пропускную способность в 160,000 TPS, превосходя детерминированный параллелизм Solana и объектный параллелизм Sui. В отличие от последовательного выполнения Ethereum, параллельные возможности Aptos обеспечивают качественный скачок; в то время как Solana и Sui радикально оптимизируют за счет отказа от пула памяти, Aptos сохраняет механизм предварительной сортировки, что обеспечивает стабильность сети при высоких нагрузках.

Именно на основе этого сочетания безопасности и производительности Aptos демонстрирует огромный потенциал в нарративах RWA и PayFi. В области RWA высокая пропускная способность Aptos поддерживает массовую токенизацию активов, недавние сотрудничества с Ondo Finance, Franklin Templeton и Libre уже показывают результаты. В PayFi и платежах с использованием стейблкоинов низкие затраты, высокая эффективность и соблюдение норм Aptos поддерживают микроплатежи и трансакции между странами, что делает его сильным кандидатом на "инфраструктуру следующего поколения для платежей".

В будущем Aptos сможет связать традиционные финансы и блокчейн-экосистему с помощью нарратива "ценностной сети, ориентированной на безопасность", продолжая активно развиваться в области RWA и PayFi, создавая новую структуру публичной цепочки, сочетающую доверие и масштабируемость.