エーテルとソラナ、Aptosの取引ライフサイクルにおける技術的な違いを深く解析

異なるパブリックチェーンの技術的特徴を比較することは、観察の視点によっては複雑に見えるかもしれません。Aptosと他のパブリックチェーンの違いを正確に理解するために、取引のライフサイクルを切り口として選ぶことができます。取引の作成から最終状態の更新までの完全なプロセスを分析することで、作成と発起、ブロードキャスト、ソート、実行、状態の更新を含むことで、各パブリックチェーンの設計思想と技術的選択を明確に把握することができます。

すべてのブロックチェーン取引はこの5つのステップを中心に展開されます。本稿ではAptosを中心に、その独自の設計を分析し、イーサリアムおよびソラナと比較します。

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Aptos: 楽観的並列 & 高性能設計

Aptosは高性能に重点を置いたパブリックチェーンであり、その取引ライフサイクルはイーサリアムに似ていますが、独自の楽観的並行実行とメモリプールの最適化により、著しいパフォーマンス向上を実現しています。

創造と開始

Aptosネットワークは、軽ノード、全ノード、そしてバリデーターで構成されています。ユーザーは軽ノード（ウォレットやアプリなど）を通じて取引を開始し、軽ノードはその取引を近くの全ノードに転送し、全ノードはさらにバリデーターに同期します。

ブロードキャスト

Aptosはメモリプールを保持していますが、QuorumStore以降はメモリプール間で共有されません。イーサリアムとは異なり、そのメモリプールは単なる取引バッファではありません。取引がメモリプールに入ると、システムはルール（FIFOやガス料金など）に基づいて事前にソートし、後続の並行実行時に取引の衝突がないようにします。この設計により、事前に読み書きの集合を宣言する必要がなく、高いハードウェア要件を回避しています。

ソート

AptosはAptosBFTコンセンサスを採用しており、提案者は原則として取引を自由に並べ替えることができません。メモリプールの事前ソートは衝突回避のために事前に完了しており、ブロック生成は提案者主導ではなく、検証者間の協力によりより依存しています。

###実行

AptosはBlock-STM技術を使用して楽観的並行実行を実現しています。取引は衝突がないと仮定され、同時に処理されますが、実行後に衝突が発生した場合、影響を受けた取引は再実行されます。この方法はマルチコアプロセッサを利用して効率を向上させ、TPSは最大160,000に達します。

ステータスの更新

バリデーターの同期状態は、最終性がチェックポイントの確認によって行われ、イーサリアムのエポック機構に似ていますが、効率はより高いです。

Aptosのコアの利点は、楽観的並行性とメモリプールの事前ソートの組み合わせにあり、ノードの性能要求を削減し、スループットを大幅に向上させています。

イーサリアム：シリアル実行のベンチマーク

イーサリアムはスマートコントラクトの創始者として、パブリックチェーン技術の原点であり、その取引ライフサイクルはAptosを理解するための基礎フレームワークを提供します。

イーサリアム取引ライフサイクル

• 作成と開始：ユーザーはウォレットを通じて中継ゲートウェイまたはRPCインターフェースを介して取引を開始します。
• ブロードキャスト：取引は公共メモリプールに入り、パッケージングを待っています。
• ソート：PoSのアップグレード後、ブロックビルダーは利益最大化の原則に従ってトランザクションをパッケージ化し、中継層が入札した後、提案者に提出します。
• 実行：EVMがトランザクションを直列処理し、シングルスレッドで状態を更新します。
• 状態更新：ブロックは2つのチェックポイントを通過して最終性を確認する必要があります。

イーサリアムの直列実行とメモリプールの設計は性能を制限し、ブロック時間は12秒/スロットで、TPSは比較的低いです。それに対して、Aptosは並列実行とメモリプールの最適化により質的な飛躍を実現しました。

Solana: 決定論的並列処理のための極限最適化

ソラナは高性能で知られており、その取引ライフサイクルはAptosとは顕著に異なり、特にメモリプールと実行方法において。

ソラナ取引ライフサイクル

• 作成と発起：ユーザーはウォレットを通じて取引を発起します。
• ブロードキャスト：パブリックメモリプールなし、トランザクションは現在および次の2人の提案者に直接送信されます。
• ソート：提案者はPoH（Proof of History）に基づいてブロックをパッケージ化し、ブロック時間はわずか400ミリ秒です。
• 実行：Sealevel仮想マシンは決定論的な並行実行を採用しており、競合を避けるために事前に読み書き集合を宣言する必要があります。
• ステータス更新：BFTコンセンサスの迅速な確認。

ソラナがメモリプールを使用しない理由は、メモリプールが性能のボトルネックになる可能性があるからです。メモリプールがないため、ソラナの独自のPoHコンセンサスにより、ノードは迅速に取引順序の合意に達することができ、取引がメモリプールで待機する必要がなく、取引はほぼ瞬時に成立します。しかし、これはネットワークが過負荷の場合、取引が待機するのではなく、破棄される可能性があることを意味し、ユーザーは再度提出する必要があります。

対照的に、Aptosの楽観的並行処理は読み書き集合を宣言する必要がなく、ノードの敷居が低いにもかかわらず、TPSはより高いです。

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并行実行の2つのパス：Aptos vs ソラナ

取引の実行はブロックの状態の更新を表し、取引の発起命令が最終的な状態に変換されるプロセスです。並列実行はマルチコアプロセッサがネットワークの状態を同時に計算するプロセスを指します。現在市場に出ている並列実行は主に決定論的並列実行と楽観的並列実行の2つの方法に分かれています。

• 確定的並行（ソラナ）：取引を放送する前に読み書きの集合を宣言する必要があり、Sealevelエンジンは宣言に基づいて無衝突取引を並行処理し、衝突取引は逐次実行されます。利点は効率的であること、欠点はハードウェアの要求が高いことです。

• 楽観的並行処理（Aptos）：取引が衝突しないと仮定し、Block-STMが並行実行した後に検証を行い、衝突が発生した場合は再試行します。メモリプールの事前ソートにより衝突リスクが低減され、ノードの負担が軽くなります。

例：アカウントAの残高100、トランザクション1で70をBに送信、トランザクション2で50をCに送信。ソラナは宣言により事前に競合を確認し、順序処理を行う；アプトスは並行実行の後に残高不足が発見されると、再調整を行う。アプトスの柔軟性は、より拡張性を持たせる。

楽観的並行処理によるメモリプールを通じて衝突確認を前倒しで完了する

楽観的並行処理の核心思想は、並行処理される取引が衝突しないと仮定することであり、そのため取引実行前にアプリケーション側は取引声明を提出する必要がありません。取引実行後の検証時に衝突が発見された場合、Block-STMは影響を受けた取引を再実行して一貫性を確保します。

Aptosでは、取引が公共メモリプールに入ると、一定のルール（FIFOやガス料金の高低など）に基づいて事前にソートされ、1つのブロック内の取引が並行して実行される際に衝突しないことが保証されます。この取引の事前ソートは、Aptosが楽観的な並行性を実現するための鍵です。ソラナが取引宣言を導入する必要があるのに対し、Aptosにはこのメカニズムが不要であるため、ノードの性能要件が大幅に低下します。取引の衝突を防ぐためのネットワークオーバーヘッドにおいて、Aptosのメモリプールへの追加は、ソラナが取引宣言を導入するコストに比べてTPSに与える影響は遥かに小さいです。そのため、AptosのTPSは160,000に達し、ソラナの2倍以上となります。

セキュリティに基づくストーリーはAptosの発展方向である

RWA (リアルワールドアセット)

RWA分野におけるAptosの利点:

• Block-STMは、ネットワークの混雑による権利確定の遅延を回避するために、複数の資産移転取引を並行して処理できます。
• メモリプールの事前ソートにより、トランザクションが順序通りに実行され、資産記録の信頼性が維持されます。
• Move言語のモジュール化設計と安全性は、複雑なRWAアプリケーションの構築に役立ちます。

RWA分野におけるAptosの進展:

• 2024年7月にOndo FinanceからUSDYが導入され、3月10日現在、USDYのAptosの時価総額は約1,500万ドルでした。
• 2024年10月、フランクリン・テンプルトンがAptosでBENJIトークンを発売します。
• Libreと提携して、Brevan Howard、BlackRock、Hamilton Laneの投資ファンドを巻き込んで、証券のトークン化を推進しました。

ステーブルコイン決済

Aptosのステーブルコイン決済分野における利点：

• Move言語のリソースモデルは二重支払いを防ぎ、ステーブルコインの送金の正確性を確保します。
• 低ガス料金により、小額決済シーンで非常に競争力があります。
• メモリプールの事前ソートとBlock-STMは、支払い取引の安定性と低遅延を保証します。
• AptosBFTの非中央集権的コンセンサスは中央集権的リスクを低減し、開発者がKYC/AMLチェックを組み込むことをサポートします。

将来の開発の方向性:

• ステーブルコインの大規模な採用を促進する
• クロスボーダー決済ネットワークを構築する
• 支払いの巨頭と連携してオンチェーン決済システムを開発する
• マイクロペイメントシーンをサポートし、コンテンツクリエイターへのリアルタイムの報酬を提供します。

まとめ：Aptosの技術的な違いと未来の物語

Aptosは取引ライフサイクルの重要な段階に安全性と効率性の考慮を組み込み、その設計は性能と安全性のバランスを達成しています。メモリプールの事前ソートとBlock-STMの楽観的並行処理を組み合わせることで、ノードのハードルを下げつつ高いスループットを実現しています。この「安定を求めて速さを追求する」という考え方に、Move言語のリソースモデルが加わり、Aptosにより高い安全性を与えています。

AptosはRWAおよびPayFi分野で巨大な潜在能力を示しています。RWAの面では、その高スループットが大規模な資産のオンチェーンをサポートします。PayFiとステーブルコイン決済においては、低コスト、高効率、そしてコンプライアンスがマイクロペイメントとクロスボーダー決済をサポートします。

未来、Aptosは「安全駆動の価値ネットワーク」のストーリーを通じて、従来の金融とブロックチェーンエコシステムを結びつけ、RWAやPayFiの分野で引き続き力を入れ、信頼と拡張性を兼ね備えた新しい公チェーンの構図を構築することが期待されています。