Análise aprofundada das diferenças técnicas entre Ethereum, Solana e Aptos no ciclo de vida das transações

Comparar as características técnicas de diferentes blockchains pode parecer complexo devido a diferentes ângulos de observação. Para entender com precisão as diferenças entre Aptos e outras blockchains, podemos escolher o ciclo de vida da transação como ponto de partida. Ao analisar o processo completo da transação, desde a criação até a atualização do estado final, incluindo criação e início, difusão, ordenação, execução e atualização de estado, podemos compreender claramente o raciocínio de design e as escolhas tecnológicas de cada blockchain.

Todas as transacções de blockchain giram em torno destes cinco passos. Este artigo irá centrar-se na Aptos, analisar o seu design único e comparar com o Ethereum e Solana.

Aptos: design otimista em paralelo e de alto desempenho

O Aptos é uma cadeia pública focada em alto desempenho com um ciclo de vida de transação semelhante ao do Ethereum, mas com ganhos de desempenho significativos por meio de execução paralela otimista exclusiva e otimização de mempool.

Criar e iniciar

A rede Aptos é composta por nós leves, nós completos e validadores. Os usuários iniciam transações através de nós leves (como carteiras ou aplicações), que encaminham as transações para nós completos próximos, que por sua vez sincronizam com os validadores.

transmissão

Aptos mantém o pool de memória, mas os pools de memória não são compartilhados após o QuorumStore. Ao contrário do Ethereum, seu pool de memória não é apenas um buffer de transações. Após a entrada no pool de memória, o sistema realiza uma pré-ordenação com base em regras (como FIFO ou taxas de Gas) para garantir que as transações não tenham conflitos durante a execução paralela subsequente. Este design evita a alta demanda de hardware necessária para declarar antecipadamente os conjuntos de leitura e escrita.

ordenação

Aptos utiliza o consenso AptosBFT, onde o proponente não pode, em princípio, classificar as transações livremente. A pré-ordenação do pool de memórias é realizada antecipadamente para evitar conflitos, e a geração de blocos depende mais da colaboração entre os validadores do que da liderança do proponente.

executar

Aptos utiliza a tecnologia Block-STM para implementar a execução paralela otimista. As transações são assumidas como sem conflitos e processadas simultaneamente; se uma colisão for detectada após a execução, as transações afetadas serão reexecutadas. Este método aproveita processadores multinúcleo para aumentar a eficiência, com um TPS que pode chegar a 160.000.

Atualização de estado

O estado de sincronização do validador, a finalização é confirmada por pontos de verificação, semelhante ao mecanismo de Época do Ethereum, mas com maior eficiência.

A principal vantagem do Aptos reside na combinação de paralelismo otimista e pré-ordenação do pool de memória, que reduz as exigências de desempenho dos nós e aumenta significativamente a capacidade de processamento.

Ethereum: referência de execução sequencial

Ethereum, como o criador dos contratos inteligentes, é o ponto de origem da tecnologia de blockchain pública, e seu ciclo de vida de transações fornece a estrutura básica para entender Aptos.

ciclo de vida da transação Ethereum

• Criar e iniciar: os usuários iniciam transações através de carteiras por meio de gateways de retransmissão ou interfaces RPC.
• Broadcast: A transação entra no pool de memória pública, aguardando ser empacotada.
• Ordenação: Após a atualização PoS, os construtores de blocos empacotam transações de acordo com o princípio de maximização do lucro, e após o leilão da camada de retransmissão, as enviam ao proponente.
• Execução: EVM processa transações em série, atualizando o estado em um único thread.
• Atualização de estado: Os blocos devem ser confirmados por dois pontos de verificação para garantir a sua finalização.

A execução serial e o design da memória do Ethereum limitam o desempenho, com um tempo de bloco de 12 segundos/slot e uma TPS baixa. Em contraste, o Aptos alcançou um salto qualitativo através da execução paralela e da otimização da memória.

Solana: Otimização extrema de paralelismo determinístico

Solana é conhecida pelo seu alto desempenho, e seu ciclo de vida de transações difere significativamente do Aptos, especialmente em termos de pool de memória e forma de execução.

Ciclo de vida da transação Solana

• Criar e iniciar: os usuários iniciam transações através da carteira.
• Broadcast: Sem pool de memória pública, as transações são enviadas diretamente aos atuais e aos dois próximos proponentes.
• Ordenação: Os proponentes empacotam blocos com base no PoH (Proof of History), com um tempo de bloco de apenas 400 milissegundos.
• Execução: A máquina virtual Sealevel adota execução paralela determinística, sendo necessário declarar antecipadamente os conjuntos de leitura e escrita para evitar conflitos.
• Atualização de estado: confirmação rápida do consenso BFT.

A razão pela qual Solana não utiliza pools de memória é que estes podem se tornar um gargalo de desempenho. Sem pools de memória, e com o consenso PoH único da Solana, os nós conseguem rapidamente chegar a um consenso sobre a ordem das transações, evitando a necessidade de as transações ficarem na fila dos pools de memória, permitindo que as transações sejam quase instantaneamente concluídas. No entanto, isso também significa que, durante períodos de sobrecarga na rede, as transações podem ser descartadas em vez de aguardarem, e os usuários precisam reenviar.

Em comparação, a paralelização otimista do Aptos não exige a declaração de conjuntos de leitura e escrita, o limiar para os nós é mais baixo, mas o TPS é mais alto.

Duas vias de execução paralela: Aptos vs Solana

A execução da transação representa a atualização do estado do bloco, sendo o processo de transformação de um comando de transação em um estado final. A execução paralela refere-se ao processo em que processadores multicores calculam simultaneamente o estado da rede. Atualmente, a execução paralela no mercado divide-se principalmente em duas abordagens: execução paralela determinística e execução paralela otimista.

• Paralelismo determinístico (Solana): antes da transmissão da transação, é necessário declarar o conjunto de leitura e escrita, o motor Sealevel processa em paralelo as transações sem conflitos com base nas declarações, enquanto as transações em conflito são executadas de forma serial. A vantagem é a eficiência, a desvantagem é a alta demanda por hardware.

• Execução paralela otimista (Aptos): assume que as transações não têm conflitos, a execução paralela do Block-STM é validada após a execução, e se houver conflitos, será feita uma nova tentativa. A pré-ordenção da memória reduz o risco de conflitos, aliviando a carga dos nós.

Exemplo: Conta A com saldo 100, transação 1 transfere 70 para B, transação 2 transfere 50 para C. Solana confirma conflitos antecipadamente através de declarações, processando em ordem; Aptos ajusta novamente se descobrir saldo insuficiente após execução paralela. A flexibilidade do Aptos torna-o mais escalável.

Confirmação de conflitos antecipada através de um pool de memória otimista em paralelo

A ideia central do processamento otimista em paralelo é assumir que as transações processadas em paralelo não entrarão em conflito, portanto, antes da execução das transações, a aplicação não precisa submeter uma declaração de transação. Se, após a execução da transação, for detectado um conflito durante a verificação, o Block-STM reexecutará as transações afetadas para garantir a consistência.

No Aptos, após as transações entrarem no pool de memória pública, elas são pré-ordenadas de acordo com certas regras (como FIFO e taxas de Gas) para garantir que as transações em um bloco não entrem em conflito durante a execução paralela. Essa pré-ordenamento de transações é a chave para a implementação da paralelização otimista no Aptos. Ao contrário do Solana, que precisa introduzir declarações de transações, o Aptos não requer esse mecanismo, reduzindo assim significativamente as exigências de desempenho dos nós. Em termos de sobrecarga de rede para garantir que as transações não entrem em conflito, a adição do pool de memória no Aptos tem um impacto muito menor no TPS em comparação com o custo das declarações de transações introduzidas pelo Solana. Assim, o TPS do Aptos pode atingir 160.000, mais do que o dobro do Solana.

A narrativa baseada na segurança é a direção do desenvolvimento da Aptos

RWA (Ativos do Mundo Real)

Vantagens da Aptos no campo RWA:

• Block-STM pode processar transações de transferência de múltiplos ativos em paralelo, evitando atrasos na verificação de direitos devido à congestão da rede.
• A pré-organização do pool de memória garante que as transações entrem em execução na ordem, mantendo a confiabilidade dos registros de ativos.
• O design modular e a segurança da linguagem Move são benéficos para a construção de aplicações RWA complexas.

Progresso da Aptos no campo de RWA:

• Em julho de 2024, será introduzido o USDY da Ondo Finance, e até 10 de março, o valor de mercado do USDY na Aptos é de aproximadamente 15 milhões de dólares.
• Em outubro de 2024, a Franklin Templeton lançará o token BENJI na Aptos.
• Colaborar com a Libre para promover a tokenização de ativos, envolvendo fundos de investimento da Brevan Howard, BlackRock e Hamilton Lane.

pagamento com stablecoin

As vantagens do Aptos no campo dos pagamentos em stablecoins:

• O modelo de recursos da linguagem Move previne o gasto duplo e garante a precisão das transferências de stablecoins.
• Baixos custos de Gas tornam-no altamente competitivo em cenários de pagamentos de baixo valor.
• A pré-ordenção do pool de memória e o Block-STM garantem a estabilidade e baixa latência das transações de pagamento.
• O consenso descentralizado do AptosBFT reduz o risco de centralização, ao mesmo tempo que suporta os desenvolvedores na incorporação de verificações KYC/AML.

Futuras direções de desenvolvimento:

• Promover a adoção em massa de stablecoins
• Criar uma rede de pagamentos transfronteiriços
• Desenvolver um sistema de liquidação em cadeia em colaboração com gigantes de pagamentos
• Suporte a cenários de micropagamento, como gratificações em tempo real para criadores de conteúdo

Resumo: As diferenças tecnológicas da Aptos e a narrativa futura

Aptos integrou considerações de segurança e eficiência nas etapas críticas do ciclo de vida da transação, conseguindo um equilíbrio entre desempenho e segurança no seu design. A pré-ordenação do pool de memória, combinada com a paralelização otimista do Block-STM, reduz o limiar de entrada para os nós e alcança alta capacidade de processamento. Essa abordagem de "estabilidade com rapidez", aliada ao modelo de recursos da linguagem Move, confere à Aptos uma maior segurança.

Aptos demonstra um enorme potencial nas áreas de RWA e PayFi. No que diz respeito a RWA, sua alta capacidade de processamento suporta a tokenização de ativos em larga escala; em PayFi e pagamentos com stablecoins, o baixo custo, alta eficiência e conformidade apoiam micropagamentos e liquidações transfronteiriças.

No futuro, a Aptos espera conectar as finanças tradicionais com o ecossistema blockchain através da narrativa de "rede de valor impulsionada pela segurança", continuando a se esforçar nas áreas de RWA e PayFi, construindo uma nova estrutura de blockchain pública que combina confiança e escalabilidade.