Analyse approfondie des différences techniques entre Ethereum, Solana et Aptos dans le cycle de vie des transactions

Comparer les caractéristiques techniques de différentes blockchains peut sembler complexe en raison de différents angles d'observation. Pour comprendre précisément la différence entre Aptos et d'autres blockchains, nous pouvons choisir le cycle de vie des transactions comme point d'entrée. En analysant le processus complet d'une transaction, de sa création à la mise à jour finale de son état, y compris la création et l'initiation, la diffusion, le tri, l'exécution et la mise à jour de l'état, nous pouvons clairement saisir la pensée de conception et les choix techniques de chaque blockchain.

Toutes les transactions blockchain s'articulent autour de ces cinq étapes. Cet article se concentrera sur Aptos, analysera son design unique et le comparera à Ethereum et Solana.

Aptos : conception optimiste et haute performance en parallèle

Aptos est une blockchain publique axée sur la haute performance, dont le cycle de vie des transactions est similaire à celui d'Ethereum, mais qui a réalisé des améliorations de performance significatives grâce à une exécution parallèle optimiste unique et à une optimisation du pool de mémoire.

Créer et lancer

Le réseau Aptos est composé de nœuds légers, de nœuds complets et de validateurs. Les utilisateurs initient des transactions via des nœuds légers (comme des portefeuilles ou des applications), les nœuds légers transmettent les transactions aux nœuds complets à proximité, puis les nœuds complets se synchronisent avec les validateurs.

diffusion

Aptos a conservé le pool de mémoire, mais les pools de mémoire ne sont pas partagés après QuorumStore. Contrairement à Ethereum, son pool de mémoire n'est pas seulement un tampon de transaction. Une fois qu'une transaction entre dans le pool de mémoire, le système effectue un pré-sélection selon des règles (comme FIFO ou les frais de Gas) pour s'assurer qu'il n'y a pas de conflit lors de l'exécution parallèle ultérieure. Ce design évite les exigences matérielles élevées liées à la nécessité de déclarer à l'avance les ensembles de lecture/écriture.

tri

Aptos utilise le consensus AptosBFT, où les proposeurs ne peuvent en principe pas trier librement les transactions. Le prétriage du pool de mémoire est effectué à l'avance pour éviter les conflits, et la génération de blocs repose davantage sur la collaboration entre les validateurs, plutôt que sur le leadership des proposeurs.

exécuter

Aptos utilise la technologie Block-STM pour réaliser une exécution parallèle optimiste. Les transactions sont supposées sans conflit et traitées simultanément. Si un conflit est découvert après l'exécution, les transactions affectées seront réexécutées. Cette méthode tire parti des processeurs multicœurs pour améliorer l'efficacité, avec un TPS pouvant atteindre 160 000.

mise à jour de l'état

État de synchronisation des validateurs, finalité confirmée par des points de contrôle, similaire au mécanisme Epoch d'Ethereum, mais avec une efficacité supérieure.

L'avantage principal d'Aptos réside dans la combinaison du parallélisme optimiste et du pré-tri des pools de mémoire, ce qui réduit à la fois les exigences de performance des nœuds et augmente considérablement le débit.

Ethereum : référence d'exécution en série

Ethereum, en tant que pionnier des contrats intelligents, est le point de départ de la technologie des blockchains publiques, et son cycle de vie des transactions fournit un cadre de base pour comprendre Aptos.

Cycle de vie des transactions Ethereum

• Création et initiation : Les utilisateurs lancent des transactions via leur portefeuille en utilisant le réseau de relais ou l'interface RPC.
• Diffusion : La transaction entre dans la mémoire publique, en attente d'être empaquetée.
• Tri : Après la mise à niveau PoS, les constructeurs de blocs emballent les transactions en fonction du principe de maximisation des profits, puis soumettent après enchères au niveau de relais au proposeur.
• Exécution : traitement des transactions EVM en série, mise à jour de l'état en mono-thread.
• Mise à jour de l'état : Les blocs doivent être confirmés par deux points de contrôle pour leur finalité.

La conception d'exécution séquentielle et de pool de mémoire d'Ethereum limite les performances, avec un temps de bloc de 12 secondes/par créneau, et un TPS relativement bas. En revanche, Aptos a réalisé un saut qualitatif grâce à l'exécution parallèle et à l'optimisation du pool de mémoire.

Solana : optimisation extrême par parallélisme déterministe

Solana est réputé pour sa haute performance, et son cycle de vie des transactions diffère considérablement de celui d'Aptos, en particulier en ce qui concerne le pool de mémoire et la manière d'exécuter.

cycle de vie des transactions Solana

• Créer et initier : l'utilisateur initie une transaction via son portefeuille.
• Diffusion : Pas de pool de mémoire publique, les transactions sont envoyées directement aux proposeurs actuels et aux deux suivants.
• Tri : Les proposeurs empaquettent des blocs basés sur PoH (Proof of History), le temps de bloc n'est que de 400 millisecondes.
• Exécution : La machine virtuelle Sealevel utilise une exécution parallèle déterministe, nécessitant la déclaration préalable des ensembles de lecture et d'écriture pour éviter les conflits.
• Mise à jour de l'état : confirmation rapide du consensus BFT.

La raison pour laquelle Solana n'utilise pas de pool de mémoire est que le pool de mémoire peut devenir un goulot d'étranglement en termes de performance. En l'absence de pool de mémoire, et grâce au consensus PoH unique de Solana, les nœuds peuvent rapidement parvenir à un consensus sur l'ordre des transactions, évitant ainsi la nécessité d'attendre dans un pool de mémoire. Les transactions peuvent presque être finalisées instantanément. Cependant, cela signifie également que lors d'une surcharge du réseau, les transactions peuvent être rejetées plutôt qu'attendre, et les utilisateurs doivent les soumettre à nouveau.

En comparaison, l'optimisme parallèle d'Aptos n'exige pas de déclarer les ensembles de lecture et d'écriture, le seuil d'entrée pour les nœuds est plus bas, mais le TPS est plus élevé.

Deux voies d'exécution parallèle : Aptos vs Solana

L'exécution des transactions représente la mise à jour de l'état du bloc, c'est le processus de transformation des instructions d'initiation de transaction en un état final. L'exécution parallèle fait référence au processus de calcul simultané de l'état du réseau par des processeurs multicœurs. Actuellement, l'exécution parallèle sur le marché se divise principalement en deux types : l'exécution parallèle déterministe et l'exécution parallèle optimiste.

• Parallèle déterministe (Solana) : Avant de diffuser une transaction, il est nécessaire de déclarer les ensembles de lecture et d'écriture. Le moteur Sealevel traite en parallèle les transactions sans conflit en fonction des déclarations, tandis que les transactions conflictuelles sont exécutées en série. L'avantage est l'efficacité, l'inconvénient est des besoins matériels élevés.

• Optimisme parallèle (Aptos) : en supposant qu'il n'y ait pas de conflit de transaction, Block-STM exécute en parallèle et vérifie ensuite. En cas de conflit, une nouvelle tentative est effectuée. Le pré-tri du pool de mémoire réduit le risque de conflit, ce qui allège la charge des nœuds.

Exemple : Compte A avec un solde de 100, transaction 1 transfère 70 à B, transaction 2 transfère 50 à C. Solana confirme les conflits à l'avance par déclaration et traite les transactions dans l'ordre ; Aptos, après exécution en parallèle, ajuste à nouveau si le solde est insuffisant. La flexibilité d'Aptos le rend plus évolutif.

Confirmation de conflit anticipée par le biais de la mémoire tampon en parallèle optimiste

L'idée principale de l'optimisme parallèle est de supposer que les transactions traitées en parallèle ne vont pas entrer en conflit, donc avant l'exécution des transactions, l'application n'a pas besoin de soumettre de déclaration de transaction. Si un conflit est découvert lors de la vérification après l'exécution de la transaction, Block-STM réexécutera les transactions affectées pour garantir la cohérence.

Sur Aptos, une fois que les transactions entrent dans le pool de mémoire publique, elles sont préclassées selon certaines règles (comme FIFO et les frais de gaz) pour s'assurer que les transactions dans un bloc n'entrent pas en conflit lors de l'exécution parallèle. Ce préclassement des transactions est la clé de la parallélisation optimiste d'Aptos. Contrairement à Solana qui doit introduire des déclarations de transaction, Aptos n'a pas besoin de ce mécanisme, ce qui réduit considérablement les exigences en matière de performance des nœuds. En ce qui concerne les frais de réseau pour garantir qu'il n'y a pas de conflit entre les transactions, l'impact de l'ajout du pool de mémoire sur le TPS d'Aptos est bien moindre que le coût de l'introduction des déclarations de transaction par Solana. Ainsi, le TPS d'Aptos peut atteindre 160 000, soit plus du double de celui de Solana.

Le récit basé sur la sécurité est la direction de développement d'Aptos

RWA (Actifs du Monde Réel)

Les avantages d'Aptos dans le domaine des RWA :

• Block-STM peut traiter en parallèle plusieurs transactions de transfert d'actifs, évitant ainsi les retards de confirmation dus à la congestion du réseau.
• Le pré-tri des pools de mémoire garantit que les transactions entrent dans l'exécution dans l'ordre, maintenant ainsi la fiabilité des enregistrements d'actifs.
• La conception modulaire et la sécurité du langage Move facilitent la construction d'applications RWA complexes.

Progrès d'Aptos dans le domaine des RWA :

• En juillet 2024, introduction de l'USDY d'Ondo Finance, à la date du 10 mars, la capitalisation boursière de l'USDY sur Aptos est d'environ 15 millions de dollars.
• En octobre 2024, Franklin Templeton lancera le jeton BENJI sur Aptos.
• Collaborer avec Libre pour promouvoir la tokenisation des titres, impliquant des fonds d'investissement de Brevan Howard, BlackRock et Hamilton Lane.

paiement en stablecoin

Les avantages d'Aptos dans le domaine des paiements en stablecoins :

• Le modèle de ressources du langage Move empêche les doubles dépenses et garantit l'exactitude des transferts de stablecoins.
• Des frais de Gas bas le rendent extrêmement compétitif dans les scénarios de paiements de faible montant.
• Le pré-tri de la mémoire tampon et Block-STM garantissent la stabilité et la faible latence des transactions de paiement.
• Le consensus décentralisé d'AptosBFT réduit les risques de centralisation tout en permettant aux développeurs d'intégrer des vérifications KYC/AML.

Direction de développement futur :

• Promouvoir l'adoption à grande échelle des stablecoins
• Créer un réseau de paiement transfrontalier
• Collaborer avec des géants du paiement pour développer un système de règlement sur la chaîne
• Prise en charge des scénarios de micropaiement, tels que les récompenses en temps réel pour les créateurs de contenu

Résumé : Les différences technologiques d'Aptos et le récit futur

Aptos intègre des considérations de sécurité et d'efficacité dans les étapes clés du cycle de vie des transactions, son design atteignant un équilibre entre performance et sécurité. Le pré-tri des pools de mémoire combiné à la parallélisation optimiste de Block-STM réduit le seuil d'entrée pour les nœuds tout en réalisant un haut débit. Cette approche de "chercher la rapidité dans la stabilité", associée au modèle de ressources du langage Move, confère à Aptos une sécurité accrue.

Aptos montre un immense potentiel dans le domaine des RWA et du PayFi. En ce qui concerne les RWA, son haut débit permet l'intégration à grande échelle d'actifs sur la blockchain ; dans le domaine des paiements PayFi et des paiements en stablecoins, son faible coût, sa haute efficacité et sa conformité soutiennent les micropaiements et les règlements transfrontaliers.

À l'avenir, Aptos devrait réussir à connecter la finance traditionnelle et l'écosystème blockchain grâce à son récit de "réseau de valeur axé sur la sécurité", en continuant à se concentrer sur les domaines RWA et PayFi, et en construisant un nouveau modèle de chaîne publique alliant confiance et extensibilité.