Глубокий анализ технических различий между Ethereum, Solana и Aptos в жизненном цикле сделок

Сравнение технических характеристик различных публичных блокчейнов может показаться сложным из-за разных точек зрения. Чтобы точно понять различия между Aptos и другими публичными блокчейнами, мы можем выбрать жизненный цикл транзакции в качестве отправной точки. Анализируя полный процесс от создания до окончательного обновления состояния транзакции, включая создание и инициирование, распространение, сортировку, выполнение и обновление состояния, мы можем четко понять концепцию проектирования и технические компромиссы каждого публичного блокчейна.

Все блокчейн-транзакции разворачиваются вокруг этих пяти шагов. В этой статье будет сосредоточено внимание на Aptos, его уникальном дизайне и сравнении 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 пулов памяти достигает значительного увеличения производительности.

Создание и инициирование

Сеть Aptos состоит из легких узлов, полных узлов и валидаторов. Пользователи инициируют транзакции через легкие узлы (например, кошельки или приложения), легкие узлы передают транзакции ближайшим полным узлам, а полные узлы синхронизируются с валидаторами.

Вещание

Aptos сохраняет пул памяти, но не делится пулом памяти после QuorumStore. В отличие от Эфира, его пул памяти не является просто буфером для транзакций. После того как транзакция попадает в пул памяти, система проводит предварительную сортировку по правилам (например, FIFO или по стоимости газа), чтобы гарантировать отсутствие конфликтов при последующем параллельном выполнении транзакций. Это проектирование предотвращает высокие аппаратные требования, которые необходимы для предварительного объявления наборов чтения и записи.

сортировка

Aptos использует консенсус AptosBFT, и предложитель принципиально не может свободно упорядочивать транзакции. Предварительная сортировка в пуле памяти завершена заранее для избежания конфликтов, создание блоков больше зависит от сотрудничества между валидаторами, а не от ведущей роли предложителя.

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 повторно выполнены. Этот метод использует многоядерные процессоры для повышения эффективности, TPS может достигать 160,000.

Обновление статуса

Состояние синхронизации валидатора, финализация подтверждается контрольной точкой, аналогично механизму Эпохи в Ethereum, но с большей эффективностью.

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

Ethereum: Бенчмарк последовательного выполнения

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

Жизненный цикл транзакций Ethereum

• Создание и инициирование: Пользователи инициируют транзакции через кошелек с помощью шлюза релейной сети или интерфейса RPC.
• Трансляция: сделка попадает в публичный пул памяти и ожидает упаковки.
• Сортировка: После обновления PoS строители блоков упаковывают транзакции с максимизацией прибыли, а затем представляют их предложителю после торгов на уровне реле.
• Выполнение: EVM последовательно обрабатывает транзакции, обновляет состояние в одном потоке.
• Обновление состояния: Блок должен пройти два контрольных пункта для подтверждения окончательности.

Ограничения производительности, связанные с последовательным выполнением и проектированием пула памяти Ethereum, составляют 12 секунд/слот для времени блока и низкий TPS. В то время как Aptos достиг качественного скачка благодаря параллельному выполнению и оптимизации пула памяти.

Solana: крайняя оптимизация с определенной параллельностью

Solana известен своей высокой производительностью, его жизненный цикл транзакций значительно отличается от Aptos, особенно в отношении пула памяти и способов исполнения.

Жизненный цикл交易 Solana

• Создание и инициирование: Пользователи инициируют транзакцию через кошелек.
• Трансляция: нет общих пулов памяти, сделки отправляются напрямую текущему и двум следующим предложителям.
• Сортировка: Предложитель упаковывает блоки на основе PoH (Доказательство истории), время блока всего 400 миллисекунд.
• Выполнение: 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 мемпул, заключается в том, что мемпул может стать узким местом производительности. Из-за отсутствия мемпула и уникального механизма консенсуса PoH в Solana узлы могут быстро достигать согласия по порядку транзакций, избегая необходимости ставить транзакции в очередь в мемпуле, что позволяет транзакциям почти мгновенно исполняться. Однако это также означает, что при перегрузке сети транзакции могут быть отброшены, а не ожидать, что пользователи должны будут повторно отправить.

В сравнении с этим, 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, это процесс преобразования команды инициирования транзакции в состояние с окончательностью. Параллельное исполнение относится к процессу одновременного вычисления состояния сети на многопроцессорных системах. В настоящее время на рынке параллельное исполнение в основном делится на два типа: детерминированное параллельное исполнение и оптимистичное параллельное исполнение.

• Детерминированная параллельность (Solana): перед трансляцией транзакций необходимо объявить наборы для чтения и записи, движок Sealevel обрабатывает безконфликтные транзакции параллельно на основе объявления, конфликтующие транзакции выполняются последовательно. Преимущества: высокая эффективность, недостатки: высокие требования к оборудованию.

• Оптимистичное параллельное выполнение (Aptos): предполагается, что транзакции не конфликтуют, после параллельного выполнения Block-STM происходит проверка, если есть конфликт, то выполняется повторная попытка. Предварительная сортировка в памяти снижает риск конфликтов, нагрузка на узлы становится легче.

Пример: Баланс счета A 100, транзакция 1 переводит 70 B, транзакция 2 переводит 50 C. Solana заранее подтверждает конфликты через заявления и обрабатывает по порядку; Aptos выполняет параллельно, и если обнаруживает недостаток баланса, корректирует повторно. Гибкость Aptos делает его более масштабируемым.

Оптимистичное параллельное завершение подтверждения конфликтов через пул памяти

Оптимистичная параллельность основывается на предположении, что транзакции, обрабатываемые параллельно, не будут конфликтовать, поэтому на стороне приложения не требуется отправлять заявления о транзакциях до их выполнения. Если во время верификации после выполнения транзакции обнаруживается конфликт, Block-STM повторно выполнит затронутые транзакции для обеспечения согласованности.

На Aptos, после того как транзакции попадают в общий пул памяти, они предварительно сортируются согласно определенным правилам (таким как FIFO и уровень Gas-оплаты), что обеспечивает отсутствие конфликтов при параллельном выполнении транзакций в одном блоке. Эта предварительная сортировка транзакций является ключом к реализации оптимистичного параллелизма в Aptos. В отличие от Solana, где необходимо вводить декларацию транзакций, Aptos не требует этой механики, что значительно снижает требования к производительности узлов. В отношении сетевых затрат, обеспечивающих отсутствие конфликтов транзакций, влияние добавления пула памяти на TPS в Aptos гораздо меньше, чем затраты, связанные с введением деклараций транзакций в Solana. Таким образом, TPS в Aptos может достигать 160,000, что более чем в два раза превышает показатели Solana.

Нарратив, основанный на безопасности, является направлением развития Aptos

RWA ( Реальные мировые активы )

Преимущества Aptos в области RWA:

• Block-STM может параллельно обрабатывать множество транзакций по передаче активов, избегая задержек в праве собственности, вызванных перегрузкой сети.
• Предварительная сортировка в пуле памяти обеспечивает последовательное выполнение транзакций, поддерживая надежность записей активов.
• Модульный дизайн и безопасность языка Move способствуют созданию сложных приложений RWA.

Прогресс Aptos в области RWA:

• В июле 2024 года введен USDY от Ondo Finance, по состоянию на 10 марта рыночная стоимость USDY на Aptos составляет около 15 миллионов долларов.
• В октябре 2024 года Franklin Templeton запустит токен BENJI на Aptos.
• Сотрудничество с Libre для продвижения токенизации ценных бумаг, включая инвестиционные фонды Brevan Howard, BlackRock и Hamilton Lane.

Платежи в стейблкоинах

Преимущества Aptos в области платежей с использованием стабильных монет:

• Ресурсная модель языка Move предотвращает двойные расходы и обеспечивает точность переводов стейблкоинов.
• Низкие сборы за газ делают его очень конкурентоспособным в сценариях малых платежей.
• Предварительная сортировка в пуле памяти и Block-STM обеспечивают стабильность и низкую задержку платежных транзакций.
• Децентрализованный консенсус AptosBFT снижает риски централизации и одновременно поддерживает разработчиков в внедрении проверок KYC/AML.

Будущее направление:

• Способствование широкому использованию стабильных монет
• Создание сети трансграничных платежей
• Сотрудничество с платежными гигантами для разработки системы расчетов на блокчейне
• Поддержка микроплатежных сценариев, таких как мгновенные пожертвования от создателей контента

Резюме: Технические отличия Aptos и будущее повествование

Aptos интегрировал соображения безопасности и эффективности в ключевые этапы жизненного цикла транзакций, достигнув баланса между производительностью и безопасностью. Предварительная сортировка в памяти в сочетании с оптимистичным параллелизмом Block-STM снижает порог для узлов и обеспечивает высокую пропускную способность. Этот подход "стабильности с акцентом на скорость", дополненный моделью ресурсов языка Move, придает Aptos более высокую безопасность.

Aptos демонстрирует огромный потенциал в области RWA и PayFi. В области RWA его высокая пропускная способность поддерживает массовую токенизацию активов; в PayFi и платежах с использованием стейблкоинов низкие затраты, высокая эффективность и соблюдение норм поддерживают микроплатежи и международные расчеты.

В будущем Aptos, благодаря нарративу "ценностной сети, ориентированной на безопасность", сможет соединить традиционные финансы и экосистему блокчейна, продолжая активную работу в области RWA и PayFi, создавая новую структуру публичной цепочки, сочетающую доверие и масштабируемость.